ORYZA2000模型模拟北京地区旱稻的适应性初探

利用北京昌平2年旱稻田间试验结果,对ORYZA2000模型模拟旱稻生长发育的适应性做了初步研究。根据2003年旱稻田间试验结果,对模型进行调试,获得了旱稻的基本作物参数,包括旱稻不同生育阶段的发育速率、干物质分配系数、比叶面积、最大根深等。利用2002年的数据对模型模拟的生物量、叶面积和产量等结果进行了检验。结果表明,ORYZA2000能够比较准确地模拟旱稻的生物量、叶面积动态变化过程及最终产量,尤其是在模拟穗生物量方面具有较高的准确性。地上部总生物量、绿叶生物量、茎生物量、穗生物量、叶面积指数和产量的相对均方根误差NRMSE值分别为45%、35%、57%、37%、35%和23%。

基于ORYZA 2000模型的旱稻生长模拟及氮肥管理研究

以旱稻田间试验资料为基础,对水稻生长模拟模型ORY ZA 2000模拟旱稻生长进行参数校正和验证,图解和回归分析结果显示ORY ZA 2000模拟旱稻生物量、产量、作物吸氮量的模拟值与观测值基本呈线性关系,模拟效果良好,但对土壤水分的模拟效果欠佳,需做进一步研究。应用校正和验证的结果,结合肥料效应函数原理,对旱稻不同灌溉方式和密度管理下的氮肥经济最佳施肥量做了探讨,初步得出了该地区旱稻栽培氮肥经济最佳施肥量,丰富了作物模拟和节水农业的理论和实践,对以后旱稻发展及栽培管理有一定的参考价值。

应用ORYZA2000模型制定北京地区旱稻优化灌溉制度

通过优化灌溉提高水分利用效率,使有限的水资源发挥最大的效益,是推行节水农业的一个重要方面。在模型验证的基础上,利用ORYZA2000模型和多年气象资料,分析了北京地区不同降水年型条件下旱稻产量和水分利用效率与灌溉定额之间的关系,在此基础上制定不同降水年型和产量水平的北京地区旱稻优化灌溉制度。结果表明:当灌溉定额达到一定水平后,最高产量趋于不变。干旱和平水年型条件下旱稻均有较大的增产潜力,灌溉定额为300～500mm可增产约3000kg/hm2;丰水年型灌溉定额为250mm时可增产1000kg/hm2。70%、80%和90%产量潜力3个产量水平的最优灌溉制度分别需要保持根层土壤相对含水率在67%、73%和83%左右,灌水定额不宜过高,以50～60mm为宜。灌溉次数和灌溉定额随产量水平的提高而增加,并取决于实际的降水情况:干旱年型3个产量水平的灌溉次数为3～8次;平水年型为2～5次;丰水年型为1～5次。水分利用效率变化范围为0.92～1.28g/kg,受各年型降水量影响灌溉水水分利用效率变化在1.61～7.76g/kg之间,丰水年型的灌溉水水分利用效率高于平水年型和干旱年型。80%产量潜力水平时的水分利用效率最高,不同年型灌溉定额在98～239mm之间,灌溉次数为2～5次。

基于ORYZA2000模型的北京地区旱稻适宜播种期分析

确定适宜播种期是制定合理的作物栽培管理方案的关键内容之一。在作物模型ORYZA2000有效性验证的基础上,以北京地区为例,利用该模型结合长期历史气候资料,对确定旱稻适宜播种期做了初步研究。结果表明:在不考虑水分因子条件下,北京地区旱稻297安全播期的范围较广,多年平均为3月26日—6月4日;受温度升高的影响,最早播期有提前趋势,而最晚播种期有延后趋势。在同一年份内,播期不同旱稻的产量也有一定的变化,呈现为先升高而后降低的趋势。播期过早或过晚导致生育期平均温度偏低是影响穗干物质累积且造成减产的主要原因,在适宜的播期范围内才能获得高产。以90%—100%当年最高产量潜力作为适宜播期的产量指标,确定北京地区旱稻297的适宜播期变化在5月11日—5月19日之间,相应的产量变化在6689—7257kg/hm2范围内。研究方法可为其他地区旱稻的播期研究提供借鉴。

基于ORYZA2000模型的华北地区旱稻干旱风险评估

针对华北地区旱稻产量年际不稳定的问题,利用作物生长模拟技术与数理统计相结合的方法,对华北地区气候背景下旱稻生长季内干旱风险进行了定量评估。以模型模拟的雨养条件下实际蒸散量相对于潜在条件下的蒸散量（即需水量）的亏缺率（即水分亏缺指数）,以雨养条件下产量相对于潜在产量的损失率（即灾损指数）作为产量灾损强度评价指标,从受旱程度以及产量损失两个角度构建干旱风险评估模型,进行干旱风险评估。结果表明,华北地区旱稻全生育期水分亏缺指数在0.35~0.45之间,其中出苗~穗分化阶段指数值在各生育阶段中最高。干旱灾损指数变化在0.24~0.50之间,其中河北的西北部、山东北部及河南的南部较高。就干旱强度风险及灾损风险而言,空间分布趋势基本一致,风险指数低的地区主要分布在河北北部、山东南部等地区,河北中南部、河南大部等地风险指数较高;就综合风险指数而言,高值区主要分布在河南的西部和南部、山东北部以及河北中部的部分地区,低值区主要分布在北京、天津、河北北部、山东大部以及河南北部的大部分地区。总体上看,华北大部地区旱稻干旱综合风险较低,但在农业生产实际中仍不能忽视高风险区的干旱应对及防御。

旱稻65及其杂交后代的RAPD分析

利用随机扩增多态性DNA标记(RAPD)从分子水平检测旱稻65(Oryza.sativa L.cv.upland rice 65)及杂交后代间的遗传差异。采用20对随机引物对两者基因组DNA进行RAPD-PCR扩增。结果表明,RAPD共扩增出159个位点,其中多态性位点有33个,占总位点的20.75%。旱稻65和杂交后代之间存在RAPD多态性,表明旱稻65和杂交后代之间DNA水平存在差异。

基于作物模型的河南省旱稻干旱风险评估

采用作物模型与数理统计相结合的方法,利用长期历史气象资料,以作物模型和地理信息系统技术为工具,系统分析了河南地区旱稻生育期水分盈亏情况。以模型模拟的雨养条件下实际蒸散量相对于潜在条件下的蒸散量（即需水量）的亏缺率,即水分亏缺指数,以雨养条件下产量相对于潜在产量的损失率（即灾损指数）作为产量灾损强度评价指标,从受旱程度和产量损失两个角度构建干旱风险评估模型,进行干旱风险评估。结果表明：河南省旱稻生育期集中在6—9月,水分亏缺最多的阶段为出苗—穗分化阶段,水分亏缺指数变化在0.50~0.60,其次是开花—成熟阶段和穗分化—开花阶段,水分亏缺指数变化在0.11~0.43;全生育期水分亏缺指数在0.36~0.50。出苗—穗分化阶段干旱发生的风险最大,其次是开花—成熟阶段,穗分化—开花阶段的最小。河南旱稻生育期干旱风险呈现为由东南向西北逐渐升高的分布,其中三门峡、济源西部一带风险最高,洛阳南部和南阳西北部一带最低,黄河以北大部地区和豫东、豫南地区风险居中。

节水耐旱稻组合水田和旱地种植部分性状表现

以旱优804、旱优649、旱优650和旱优813为试验材料,旱地和水田种植分别以旱优73和丰两优4号作对照,观察了节水耐旱稻(Oryza sativa L.)组合在水田和旱地种植的部分性状表现。结果表明,节水耐旱稻在旱地种植比对照旱优73增产4.86%~36.60%,在水田种植比对照丰两优4号增产-1.47%~3.51%;与水田种植相比,旱地种植各组合的垩白粒率大多明显降低,直链淀粉含量增加,且全生育期比水田种植要长10 d左右。

基于作物模型的华北地区旱稻干旱风险评估

该项目主要内容：利用作物生长模拟技术与数理统计相结合的方法，对华北地区气候背景下早稻生长季内干旱风险进行定量评估，并进行旱稻干旱风险区划；核心技术：ORYZA2000模型参数率定及模型区域化应用；基于作物生长模型的干旱风险评估指标的选取和评估模型的构建。