用CERES玉米生长模型预测优质蛋白玉米生物产量的形成

在泰国北部清迈大学农学院的多种作物中心 (北纬 18°47′ ,东经 99°5 7′,海拔 30 0m)进行品种×播种期的双因素试验 ,用CERES玉米生长模型模拟栽培管理措施对不同品种的生长发育的影响。参试种为 :优质蛋白玉米Across876 3,PozaRica 876 3和普通玉米Suwan 1;播种期分别为 1994年 12月 2 0日 (PD1)、1995年 1月 5日 (PD2 )、1995年 1月2 0日 (PD3)。结果表明用CERES玉米模型模拟 ,试验 3个品种与播种期无相关关系 ,对叶片氮百分含量模拟较为准确 ,但对叶片数。

用CERES玉米模型模拟优质蛋白玉米品种叶片增长动态(英文)

农业研究通常投入大 ,见效慢。用作物生长模型模拟技术 ,是解决这一问题的理想方法。为了用CERES玉米模型模拟优质蛋白玉米品种叶片增长 ,在泰国清迈大学进行品种×播种期的双因素试验。试验有 3参试种 ,3个播种期 ,共 9个处理。试验结果表明 ,用CERES玉米模型模拟的最大叶面积指数、总叶片数、叶片干物质重 ,模拟值均高于实际值 ,这主要是因为准确的土壤和气候数据不易得到所致 ,因此只有当土壤和气候数据可靠时 ,CERES玉米模型才能用于指导研究和其他工作。

改进CERES-Maize模型在玉米膜下滴灌模式下的适用性

针对CERES-Maize模型没有覆膜处理模块而无法从机理上实现对覆膜玉米生长发育及产量形成过程进行模拟的问题,依据作物生长发育的有效积温原理,利用膜地增温对有效气积温的补偿效应,量化覆膜地温对气温的补偿值,改进模型气象模块中的气温输入数据,同时将模型中影响腾发量及水量平衡计算的冠层能量消光系数K调整为0.5,构建了适宜于膜下滴灌的改进型CERES-Maize模型,并依据2014和2015年膜下滴灌玉米田间试验数据对改进模型进行验证.结果表明覆膜地积温对气积温的增温补偿系数Cc:播种-出苗期为0.45,出苗-抽雄前期为0.20;随着K降低,地上生物量与籽粒产量的相对误差绝对值ARE降低并趋近于0;改进后的模型能够较好地模拟覆膜玉米开花期天数、成熟期天数、收获期地上生物量和籽粒产量,其模拟值和实测值的ARE分别为0.58%,0.37%,7.65%和16.95%,相对均方根误差RRMSE分别为0.84%,0.51%,8.75%和17.50%.

基于GLUE和PEST的CERES-Maize模型调参与验证研究

作物模型已逐渐成为干旱和半干旱地区优化农田水肥管理和实施节水灌溉的有力决策支持工具。为了探讨CERES—Maize模型模拟不同生育期受旱情况下夏玉米的生长发育、产量形成和土壤水分状况的模拟精度，进行了2013和2014年连续两季夏玉米田间分段受旱试验。试验将夏玉米整个生育期划分为苗期、拔节、抽雄和灌浆4个主要生长阶段，采用单个生育期受旱其他生育期灌水的方式，形成4个不同的受旱时段水平（Dl～D4），又根据夏玉米多年生育期降雨量，设置了70和110mm两个灌水水平（11和12），共形成8个处理，每个处理3次重复，在遮雨棚内按照裂区试验布设，此外设置1个各生育期均灌水110mm的对照处理（CK）。利用两年试验数据，采用DSSAT—GLUE和PEST两种不同的模型参数估计工具，对CERES—Maize模型的遗传参数进行估计，并对该模型的模拟精度和可靠性进行验证，此外还使用交叉验证法对CERES—Maize模型的整体模拟精度进行评估。结果表明，GLUE和PEST两种调参工具所得的模型参数均有较好的稳定性和收敛性，但PEST调参工具耗时较少，效率较高；CERES-Maize模型能较好地模拟充分灌水条件下夏玉米的生长发育、产量和土壤水分变化，绝对相对误差（ARE）和相对均方根误差（RRMSE）均在6％一8％之间；但是现有CERES—Maize模型无法模拟由于不同生育期受旱造成的夏玉米物候期的差异。此外，交叉验证结果发现夏玉米生长前期（特别是拔节期）受旱处理的数据参与模型校正时，模型的总体平均模拟误差较大，精度较低。CERES-Maize模型模拟前期受旱对玉米籽粒产量的影响时结果不够准确，这可能是由于该模型低估了早期水分胁迫条件下的LAI值，进而使得ET模拟不准确所造成的。总之，CERES-Maize模型对生育期前期（特别是拔节期）受早条件下夏玉米生长发育、产量形成和土壤水分变化的模拟还存在一定的不足，若将CERES-Maize模型应用于我国干旱和半干旱地区水分胁迫条件下玉米的生产管理和科学研究，应对模型进行相应的修正。

基于生长模型的玉米三维可视化研究

为了实现对玉米形态结构的定量化和可视化描述,提出了基于生长模型的玉米形态模拟及三维可视化的技术框架。通过资料收集和田间观测研究,构建了可描述不同玉米品种叶片、叶鞘和节间等器官的主要形态结构参数随叶序变化的形态知识模型。在玉米生长模型框架内,整合玉米形态知识模型和基于形态特征参数的器官几何模型,使玉米生长模型可输出玉米拓扑结构和各器官的形态特征参数,实现了对玉米形态建成过程的定量化模拟,并进一步驱动几何模型进行玉米植株和冠层的三维重建。根据上述“生长模型-形态模型-数学模型-显示模型”的思路,模拟了玉米“农大108”的三维形态建成过程及冠层的三维形态,具有较强的真实感,为玉米形态结构研究提供了新的思路和手段。

基于作物生长模型的东北玉米冷害监测预测

在全球气候变暖背景下,东北地区的气温明显上升,但由于存在玉米相对晚熟品种越区(北扩)种植现象,区域性和阶段性的玉米低温冷害仍时有发生。因此,开展东北玉米低温冷害监测预测研究仍十分必要。本文首先利用东北玉米生长模型(NEC_MaGM)构造冷害监测指标,然后开展玉米冷害监测预测方法研究并进行个例分析。结果显示,从不利天气条件和玉米对低温响应两方面遴选的8个单项指标中,以指标2(DC_Tas9,抽雄期到9月底的累积热量单位与同期多年平均值的差值百分率)和指标1(DN_Tas,当年抽雄期与多年平均抽雄期的差值)对历史玉米冷害的概括能力最强;根据冷害致灾机理、单一指标的历史概括能力及其独立性等因素,构建了由指标1、2以及指标4(DW_GrS,水分适宜条件下模拟穗重与多年平均穗重的差值百分率)和指标7(DW_Fro,初霜冻日时模拟穗重与模拟成熟时穗重的差值百分率)组合而成的东北玉米低温冷害综合指标;基于NEC_MaGM和冷害综合指标进行单点冷害监测,确定了若45%以上站点出现玉米冷害即为区域性冷害的标准,独立样本监测检验与实际情况一致;利用NEC_MaGM在网格尺度上的监测可以得到更详细的冷害空间分布状况,有利于开展农业气象业务服务工作;根据前期天气实况加上区域气候模式预测的气象要素数据,再结合预报时效之后的多年平均气候数据,在格点尺度利用NEC_MaGM可以实现对东北玉米低温冷害的预测。预测个例表明,该方法能够反映冷害的形成过程和严重程度,但其准确性不仅与作物模型有关,还依赖于区域气候模式的模拟能力。

基于作物生长模型的玉米生殖期冷害致灾因子研究

利用东北玉米生长模型(NEC_MaGM)结合历史冷害数据分析了东北玉米灌浆期低温和初霜冻的发生规律,探讨了两者对玉米生长发育过程的影响与实际冷害年份之间的对应关系。结果表明,东北地区玉米灌浆期间较易出现15～16℃以下的急剧降温天气,对籽粒灌浆影响很大;出现在发育指数(DVS)为1.9之前且日平均温度连续5d低于16℃的低温将对玉米贮存器官干重(WSO)积累造成重大影响,其出现年份与实际冷害发生年份符合度较高,是发生大面积冷害的致灾因子之一;随着气候变暖,东北各地初霜冻日和新玉米品种的成熟期均在推迟,但初霜冻日的年际波动不断增大。模拟显示,初霜冻发生在玉米成熟前的频率也在增加,初霜冻对玉米的影响仍不容忽视;初霜冻对WSO积累影响严重的年份与历史上出现冷害的一些典型年份比较一致,也是重要的冷害致灾因子之一。灌浆期低温和初霜冻出现时间以及由此导致WSO的损失程度可以作为基于作物生长模型进行玉米冷害监测预测的重要指标。同时,作物生长模型可以成为研究农业气象灾害致灾因子的有力工具。

基于PS123作物生长模型的黑龙江海伦市玉米生产潜力计算

在概括国内外作物生产潜力研究方法的基础上,对PS123模型进行方法的改进,将PS123作物生长模型与常规方法相结合,计算黑龙江省海伦市玉米生产潜力,寻求一种更为客观、科学的生产潜力计算方法,也为PS123模型在东北地区不同作物中的应用奠定基础。选取海伦市1999～2001年数据进行计算,取平均值代表近年来该地区玉米生产潜力。结果显示修正的PS123模型科学、合理,计算简便;海伦市玉米的光合、光温、气候、气候-土壤生产潜力分别为54008、11998、9531、8006kg/hm2。与实际产量相比,光能、光温、气候资源利用率以及农业自然潜力利用率分别为10.7%、48.3%、60.9%、72.4%,海伦市玉米生产仍然有较大的潜力。

温度对储藏玉米中霉菌生长影响的动力学模型构建

以储藏玉米中霉菌为研究对象,用修正的Gompertz方程拟合腐败霉菌分别在不同储藏温度、不同时间条件下的生长动力学模型,采用修正的线性Arrhenius-Davey方程建立二级模型,模拟温度对玉米中霉菌生长的比生长速率和迟滞期的影响。对构建模型的有效性分别进行了验证,模型的R^2较高,分别为0.959和0.994,偏离因子分别为0.951和0.927,精确因子都小于1.082,均方差值(0.009~0.027)也较小。表明所构建的线性Arrhenius-Davey模型能较好地描述、预测不同温度对玉米中霉菌的比生长速率和迟滞期的影响。

东北玉米生长模型中土壤水分参数的敏感性分析

为进一步改进和提高东北玉米生长模型评估干旱的能力,并使之更好的在区域尺度上应用,以吉林省为例,对该模型的土壤水分参数进行敏感度分析。通过对榆树(半湿润)和白城(半干旱)两个站点典型干旱年份(2000、2001年)和雨水较丰年份及平年(1998、2002年)的分析,得到以下初步结论:土壤含水量对凋萎湿度、田间持水量、作物系数最敏感,整个根区初始土壤有效含水量等次之;凋萎湿度、田间持水量、整个根区初始土壤有效含水量对土壤水分影响为正效应;上述结果在不同气候区、不同降水年份相对稳定,具有一定的普适性。作物生长模型在区域尺度应用时,上述敏感参数的不当估算所产生的误差将导致土壤水分模拟失真,并进一步影响整个作物生长过程的模拟和模型的区域应用;根据敏感性分析结果,有针对性地改进敏感参数,有望进一步提高土壤水分乃至作物生长的模拟精度。

基于作物生长模型的夏玉米灌溉需求分析

用校正后的作物模拟模型 (PS12 3模型 )和河北曲周县 196 6～ 1999年的逐日气象资料为依据 ,分析了当地夏玉米的需水量和优化灌溉方案。结果表明 ,该地区玉米生长季灌溉需水量的年际变异高达 80 %以上。用模拟的蒸散量计算的 1999玉米水分利用效率一般在 17～ 2 5 kg· hm- 2 · mm- 1 之间 ,雨养条件下的水分利用效率较高 ,可达 2 9kg· hm- 2 ·m m- 1 。在引入灌溉水利用效率 (IWUE)这一概念后 ,利用作物生长模拟模型分别探讨了经济上和生态上许可的玉米灌溉方案。根据对 34年历史资料的模拟灌溉试验结果 ,若仅从经济上许可的角度考虑 ,有 35 .5 %的年份适宜雨养 ,88.3%的年份只需 2次以下灌溉 ,82 .4 %的年份只需 10 0 mm以下的灌溉水 ;若从生态上许可的角度考虑 ,这些百分比分别为5 2 .9%、91.2 %和 97.1%。与该地区的农业生产用水现状相比 ,具有很大的节水潜力。

温度对玉米生长和发育综合影响的评价模型

根据玉米分期播种发育期观测资料和干物质累积及籽粒干物质累积资料求出玉米发育期的热量指标，在此基础上建立光合使用模型以及温度、水分对光和作用影响模型和呼吸及物质转运模型，建立温度对玉米发育进程和物质积累的综合评价模型。评价发育进程中温度对发育和物质积累的影响，以及对成熟度和产量的影响。从而为评价温度变化对作物的影响提供依据。

甜玉米生长发育和产量形成的数学模型

以甜玉米群体作为系统,密度、N、P和K肥作为输入,产量作为输出。采用二次通用旋转组合设计,建立措施——甜玉米——产量数学预测模型。通过模型得到900～1000公斤/亩高产甜玉米群体的各输入因子的配比组合如下:密度取4591～4820株/亩,N肥(纯N)取6.64～9.09公斤/亩、P肥(纯P)取3.39～5.91公斤/亩,K肥(纯K)取4.66～6.67公斤/亩(以上为沈阳);密度取4782～5000株/亩,N肥(纯N)取4.17～6.55公斤/亩,P肥(纯P)取8.07～9.29公斤/亩,K肥(纯K)取6.89～8.99公斤/亩。群体于物质累积乳熟期应在700公斤/亩以上,最大叶面积指数在4.7±0.3,稳定期在15天左右,累积光合势在110千平方米·日(乳熟期)以上。运用栽培促控措施,使甜玉米群体在时间序列上完成模型给定的各指标定值,就能尽可能地减少非控制因子引起的输入与输出间定量关系的飘移,从而实现预期的产量输出。

应用Logistic模型研究糯玉米果穗的生长动态

为了提高糯玉米栽培技术和品种选育效果,应用Origin软件对糯玉米品种‘垦粘1号’,‘吉糯3号’和‘京科糯2000’的果穗的生长动态进行Logistic曲线拟合,并对拟合结果进行分析。结果表明,各糯玉米品种的单穗重与果穗发育时间可用Logistic曲线方程拟合且各糯玉米品种单穗重的Logistic曲线方程相关系数均大于0.99,达极显著水平;各测量值与曲线拟合值间的残差相对较小,且残差随时间变化具周期性;通过所求曲线参数求得的糯玉米单穗重发育的关键点和关键时期,能更好的说明糯玉米单穗重的发育过程,实验结果表明Logistic曲线能较好地反映糯玉米单穗重的生长动态。

基于气象因子的玉米生长模型拟合研究

选取玉米的地上部鲜重作为玉米生物量的指标,通过相关分析,发现玉米生物量的积累与积温、日均水气压、相对湿度、蒸发量、日照时数、降水量的相关性都达到了0.01显著水平。然后分别以这些气象因子为自变量,对玉米的生物量进行logistic方程拟合分析,定量地表述了玉米生长与主要气象因子之间的关系。最后采用多元微分回归方程,将各个气象因子对玉米生长的共同作用进行研究,拟合结果较好地表达了玉米生长与气象因子之间的关系。

土壤水分过多对春玉米生长发育影响的模拟模型研究

运用ＰｅｎｎｉｎｇｄｅＶｒｉｅｓ研制的作物生长模型结合田间与水槽水分实验结果，建立了稻田玉米生长动态模拟模型。通过两年的实验验证，表明模型对稻田单作玉米的生育期、地上部茎叶干物质的动态及叶面积的变化的模拟与实测值较为一致，而对套作玉米的模拟则差异较大，需进一步考虑套作共生期内的麦／玉米之间的相互作用。文中还对模拟与实测值之间的差异进行了统计分析。

稻田玉米生长发育的计算机仿真模型

基于对玉米生长发育过程中发育模式、光合作用、呼吸作用、作物生长速率与干物质分配和叶面积发育的研究分析，建立了稻田玉米生长的计算机仿真模型。通过田间实验结果的验证表明，模型对稻田玉米的生育期，地上部茎叶干物质的动态及叶面积的变化的模拟与实测值较为一致，可以用于预测生长期及获得相关的群体变化指标。

玉米叶斑病流行动态及管理综合模拟模型研究Ⅰ.玉米叶片生长子模型

用不同的生长模型拟合玉米的生长发育数据。结果表明,Gompertz模型能较好地描述玉米总叶片数随有效积温变化的动态;Logistic模型能较好地描述玉米总面积和玉米株高的发展变化动态。根据上述模型得到玉米叶面积相对日增量随有效积温发展变化的三参数高斯模型:y=3.505 4EXP{-0.5[(x-1111.485 4)/256.095 2]2}(R2=0.994 4)

在不同环境条件下用玉米生长模型预测优质蛋白玉米品种的物候期(英文)

传统农业研究方法的研究结果通常具有地域性 ,周期长 ,且投入大 ,解决这一问题较为理想的方法是利用作物的生长模型预测作物生长发育的过程。一个品种×施氮量的双因素试验在云南省农科院试验站 (北纬 2 5° ,东经 10 9° ,海拔 190 0m)进行 ,试验有 5个施氮水平 :分别是10 0 ,145,185(N3) ,2 30 ,和 2 70kg/ha ;3个参试种分别为 :Across 876 3、PozaRica 876 3和普通玉米墨白 1号。为了用CERES玉米生长模型预测栽培管理措施对不同品种生长发育的影响 ,在泰国北部清迈大学农学院的多熟种植中心 (北纬 18°4 7′ ,东经 99°57′ ,海拔 30 0m)进行品种×播种期的双因素试验 ,试验目的是确定品种的遗传参数。参试种为Across 876 3(QPM ) ,PozaRica 876 3(QPM )和Suwan 1,3个播种期分别是 1994年 12月 2 0日、 1995年 1月 5日和1995年 1月 2 0日。采用模型中遗传参数计算器 (GENCAL)计算出这 3个品种的遗传参数 ;在本研究中采用泰国获得的玉米品种的遗传参数对云南试验中两个品种的生长发育过程进行预测 。

计算机图像识别在玉米生长模型中的应用

为了应对玉米植株的自动化监控,有效预测玉米产量,设计了玉米的生长模型系统。该系统以图像识别技术为基础,选择植株形貌参数,可有效预测玉米果实质量。整个系统包含图像分析、生长参数分析和玉米生长模型系统3部分。首先进行图像灰度化处理,进行二值分割,后采用中值滤波改进方法去除噪声;最后采用Hilditch细化算法,得到玉米植株骨架图。利用本系统对同一玉米植株进行27天观察,探索植株高度H、宽度W和节结个数N与时间之间的关系。系统以植株高度H、宽度W和节结个数N作为自变量,以植株玉米果实质量作为应变量,建立关系式,预测结果与实际结果吻合良好。