棉花光合生产与干物质积累过程的模拟

在综合已有作物模拟模型优点的基础上,构建了基于生态生理过程的棉花光合生产与干物质积累动态模拟模型。模型中引用了高斯积分法计算冠层每日的PAR总截获量和光合同化量,考虑了PAR的日变化规律和太阳高度角变化对直射PAR消光系数的影响,在量化直射辐射对光合作用贡献的同时,分别计算了天空散射辐射、冠层和土壤散射辐射的强度。模型充分考虑了温度、生理年龄、氮素、水分等因子对光合作用和呼吸作用的影响。利用不同遗传类型品种、不同管理方式下的棉花干物质积累动态对模型进行了检验,结果表明模拟值与观测值吻合度较好,模型不仅具有较强的机理性而且具有较高的预测性和实用性。

番茄器官生长动态与环境温度和光照关系的模拟

在4个塑料大棚内研究了春季栽培的2个无限生长型番茄品种的生长动态与棚内关键环境因子温度和光照的关系。通过对2个品种株高、绿叶数、花数、坐果数、果实体积等因子与周均有效积温和周均光合有效辐射积关系的分析,建立了器官生长与两大环境因子的模拟模型。结果表明株高、绿叶数、果实体积、花数和坐果数与温光因子多表现为二项式关系。

基于积温-辐射与LAI积分面积模型的玉米成熟期预测

为预测区域尺度的玉米成熟期,以4 d的MODIS叶面积指数产品(LAI)为数据源,选择黑龙江省、吉林省和辽宁省3省玉米为研究对象,结合农业气象资料和全球多模式集合预报资料(THOPREX interactive grand gloabal ensemble,TIGGE),采用积温-辐射和LAI曲线积分面积两种模型,提前10 d对东北地区玉米成熟期进行逐日动态预测。结果表明,LAI曲线积分面积模型的预测结果在时效和精度上均为最优,该模型决定系数R 2达到0.87,均方根误差(RMSE)为2.5 d,并且有效地克服了当前成熟期预测方法空间分辨率低和预测时效性差等局限性。LAI曲线积分面积模型适用于大面积农作物成熟期预测。

西北旱区葡萄园水碳通量耦合模拟

对旱区葡萄园采用MAESTRA模型进行参数化并对其气孔导度子模型进行筛选,模拟了冠层辐射传输和碳同化量积累过程。结果表明PARp最大值集中在冠层顶0.4m深度以上及南侧0.1m深度以外,冠层北侧和中心部位的光强迅速减小。以液流测定结果为基准,检验了Jarvis系列气孔导度模型的效果。考虑土壤水分影响和引入参考冠层导度的J-Ref子模型使单株蒸腾量的模拟结果(18.34mol·vine-1·h-1)与测定值(17.74mol·vine-1·h-1)之间没有显著偏差。摸清了西北旱区葡萄园的干物质积累过程。干物质积累量模拟值为1 441.0g,仅比实测值高3.8%。模拟值积累曲线斜率滞后于实测值说明当年初葡萄萌芽消耗的碳水化合物并非来自当年光合产物,而是源于上年储存量,该储存量约占当年干物质总积累量的15%。本研究为西北旱区葡萄园冠层辐射传输和水碳通量研究提供了一套简单易行的模拟方法和参数化方案。