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A Simplified Model with Soil Water Limitation on Spring Wheat Growth 被引量:2
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作者 郑海雷 米谷俊颜 黄子琛 《Acta Botanica Sinica》 CSCD 2000年第5期512-517,共6页
The authors constructed a simplified model of spring wheat (Triticum aestivum L.) carbon assimilation and dry matter accumulation (DMA) process which consisted of two independent variables, day length (L) and total... The authors constructed a simplified model of spring wheat (Triticum aestivum L.) carbon assimilation and dry matter accumulation (DMA) process which consisted of two independent variables, day length (L) and total daily radiation (TDR). Leaf water potential (Ψ) was incorporated into the simplified growth model based on the assumption that both light use efficiency (α) and CO 2 conductance of assimilation (g c) were depressed by water limitation. Finally,Ψ was estimated from a regression equation in which the independent variables were relative soil water content in the upper 80 cm (θ R,80 ), ambient temperature (T a), vapor pressure deficit (VPD), the cumulative leaf water potential below thresholds of -1.5 MPa (Ψ c,1.5 ). Some applications in research program of field experiment of atmosphere_land surface processes in Heihe River region were tested. The simulated data agreed well with the data observed at Linze oasis in 1989 for various levels of water supply and at Zhangye oasis in 1992 in the field. The analysis and simulation using the model demonstrated that the simplified growth model could describe very well the DMA process of spring wheat with and without water limitation in the region of HEIFE (Heihe field experiment). 展开更多
关键词 spring wheat GROWTH simplified model water limitation
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Modelling the meteorological influence on the yellowing of spring wheat leaves 被引量:1
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作者 Wang Futang Wang Shili(Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081,China)Li Youwen +1 位作者 Guo Yousan Wei Yurong(Meteorological Institute of Inner Mongolia Autonomous Region) 《Journal of Environmental Sciences》 SCIE EI CAS CSCD 1994年第2期252-259,共8页
The yellowed-leaf rate is one of the important variables in simulation models for thegrowth of spring wheat. Based on the field experiments (1985-1988), the evolution of yellowed-leafrate of spring wheat is analyzed. ... The yellowed-leaf rate is one of the important variables in simulation models for thegrowth of spring wheat. Based on the field experiments (1985-1988), the evolution of yellowed-leafrate of spring wheat is analyzed. The functional relationship between the yellowing process of greenleaves and the development stages of spring wheat is established. Based on modelling and correctingfor the yellowing proass of green leaves affected by temperature and moisture, the synthetic modelfor simulating the dynaniical evolution of yellowed-leaf rate is constructed. The numerical experi-inents show that the result of the modelling is satisfactory. 展开更多
关键词 simulation model meteorological influence spring wheat.
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A preliminary study on simplified simulation model of spring wheat growth
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作者 Wang Futang, Wang Shili, Li Youwen and Guo YousanAcademy of Meteorological Science,SMA,Beijing 100081,ChinaMeteorological Institute of Inner Mongolia Autonomous Region,China 《Journal of Environmental Sciences》 SCIE EI CAS CSCD 1990年第4期61-71,共11页
In the model developed in this paper, taking the characters and requirements of meteorological services into account, some conventional meteorological observations which are easy to be obtained have been ch.osen, and ... In the model developed in this paper, taking the characters and requirements of meteorological services into account, some conventional meteorological observations which are easy to be obtained have been ch.osen, and mathematical equations describing micro-growth processes of crops have been established on the basis of the field experiments, laboratorial analysis and computer's modelling tests with time interval of ten-days for several years (1987-1989), in accordance with the known biological and physical rules and corresponding reference literatures. It is a preliminary simplified simulation model of spring wheat growth in optimal water and nutrient conditions. The field experiments show that simulation results of this simplified model are satisfactory. The potential operational application and theoretical sense are significant in the meteorological forecast of yield and in the assessment of influences of climatic change on agriculture. 展开更多
关键词 growth simulation simplified dynamic model spring wheat.
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Development of yield forecast model using multiple regression analysis and impact of climatic parameters on spring wheat 被引量:1
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作者 Purbasha Mistry Ganesh Bora 《International Journal of Agricultural and Biological Engineering》 SCIE EI CAS 2019年第4期110-115,共6页
Understanding the impacts of climate change in agriculture is important to ensure optimal and continuous crop production.The agricultural sector plays a significant role in the economy of Upper Midwestern states in th... Understanding the impacts of climate change in agriculture is important to ensure optimal and continuous crop production.The agricultural sector plays a significant role in the economy of Upper Midwestern states in the USA,especially that of North Dakota(ND).Spring wheat contributes most of the wheat production in ND,which is a major producer of wheat in the USA.This study focuses on assessing possible impacts of three climate variables on spring wheat yield in ND by building a regression model.Eighty-five years of field data were collected and the trend of average minimum temperature along with average maximum temperature,average precipitation,and spring wheat yield was analyzed using Mann-Kendall test.The study area was divided into 9 divisions based on physical locations.The minimum temperature plays an important role in the region as it impacts the physiological development of the crops.Increasing trend was noticed for 6 divisions for average minimum temperature and average precipitation during growing season.Northeast and Southeast division showed the strongest increasing trend for average minimum temperature and average precipitation,respectively.East-central division had the most decreasing trend for average maximum temperature.A significant relationship was established between spring wheat yield and climatic parameters as the p-value is lower than 0.05 level which rejects the null hypothesis.The regression model was tested for forecasting accuracy.The percentage deviation of error for the model is approximately±30%in most of the years. 展开更多
关键词 YIELD forecast modelling multiple regression climatic parameters spring wheat
原文传递
西北春麦区APSIM-Wheat模型作物参数全局敏感性分析与比较
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作者 张燕 董莉霞 +4 位作者 李广 燕振刚 刘强 王钧 张博 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1195-1205,共11页
为提高西北春麦区APSIM-Wheat模型的适应性及校准的效率和精度,需要对作物参数进行重新率定,并对参数的取值范围进行标定,设定±10%、±20%、±30%、±40%和±50%五个参数取值范围,采用EFAST法和Morris法比较不同... 为提高西北春麦区APSIM-Wheat模型的适应性及校准的效率和精度,需要对作物参数进行重新率定,并对参数的取值范围进行标定,设定±10%、±20%、±30%、±40%和±50%五个参数取值范围,采用EFAST法和Morris法比较不同参数取值范围下模型的18个作物参数对春小麦产量和生物量的敏感性,并分析EFAST方法下最适宜的参数取值范围,同时对比两种敏感性分析方法的一致性。结果表明,对产量敏感的参数分别为每克茎籽粒数量(GPGS)、初花期积温(TFI)、灌浆期积温(TSGF)、出苗期到拔节期积温(TEOJ)、开花期积温(TF)、潜在灌浆速率(PGFR);对生物量敏感的参数分别为出苗期到拔节期积温(TEOJ)、灌浆期积温(TSGF)、初花期积温(TFI)、开花期积温(TF)。模型敏感参数和不敏感参数的适宜取值范围分别为±30%和±5%。不同参数取值范围下EFAST法和Morris法得到的敏感性结果一致性较好,在进行参数的敏感性分析时可以互相替代。 展开更多
关键词 春小麦 西北春麦区 APSIM-wheat模型 敏感性分析 参数取值范围
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Using CropSyst to Simulate Spring Wheat Growth in Black Soil Zone of Northeast China 被引量:4
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作者 WANG Zong-Ming, ZHANG Bai LI Xiao-Yan SONG Kai-Shan LIU Dian-Wei ZHANG Shu-Qing 《Pedosphere》 SCIE CAS CSCD 2006年第3期354-361,共8页
Available water and fertilizer have been the main limiting factors for yields of spring wheat, which occupies a large area of the black soil zone in northeast China; thus, the need to set up appropriate models for sce... Available water and fertilizer have been the main limiting factors for yields of spring wheat, which occupies a large area of the black soil zone in northeast China; thus, the need to set up appropriate models for scenario analysis of cropping system models has been increasing. The capability of CropSyst, a cropping system simulation model, to simulate spring wheat growth of a widely grown spring cultivar, 'Longmai 19', in the black soil zone in northeast China under different water and nitrogen regimes was evaluated. Field data collected from a rotation experiment of three growing seasons (1992-1994) were used to calibrate and validate the model. The model was run for 3 years by providing initial conditions at the beginning of the rotation without reinitializing the model in later years in the rotation sequence. Crop input parameters were set based on measured data or taken from CropSyst manual. A few cultivar-specific parameters were adjusted within a reasonable range of fluctuation. The results demonstrated the robustness of CropSyst for simulating evapotranspiration, aboveground biomass, and grain yield of 'Longmai 19' spring wheat with the root mean square errors being 7%, 13% and 13% of the observed means for evapotranspiration (ET), grain yield and aboveground biomass, respectively. Although CropSyst was able to simulate spring production reasonably well, further evaluation and improvement of the model with a more detailed field database was desirable for agricultural systems in northeast China. 展开更多
关键词 black soil zone of northeast China cropping system simulation model validation spring wheat
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Exploring the Potential Impacts of Climate Variability on Spring Wheat Yield with the APSIM Decision Support Tool 被引量:2
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作者 Louis Kouadio Nathaniel Newlands +2 位作者 Andries Potgieter Greg McLean Harvey Hill 《Agricultural Sciences》 2015年第7期686-698,共13页
Assessing the impacts of climate variability on agricultural productivity at regional, national or global scale is essential for defining adaptation and mitigation strategies. We explore in this study the potential ch... Assessing the impacts of climate variability on agricultural productivity at regional, national or global scale is essential for defining adaptation and mitigation strategies. We explore in this study the potential changes in spring wheat yields at Swift Current and Melfort, Canada, for different sowing windows under projected climate scenarios (i.e., the representative concentration pathways, RCP4.5 and RCP8.5). First, the APSIM model was calibrated and evaluated at the study sites using data from long term experimental field plots. Then, the impacts of change in sowing dates on final yield were assessed over the 2030-2099 period with a 1990-2009 baseline period of observed yield data, assuming that other crop management practices remained unchanged. Results showed that the performance of APSIM was quite satisfactory with an index of agreement of 0.80, R2 of 0.54, and mean absolute error (MAE) and root mean square error (RMSE) of 529 kg/ha and 1023 kg/ha, respectively (MAE = 476 kg/ha and RMSE = 684 kg/ha in calibration phase). Under the projected climate conditions, a general trend in yield loss was observed regardless of the sowing window, with a range from ?-24% to -94% depending on the site and the RCP, and noticeable losses during the 2060s and beyond (increasing CO2 effects being excluded). Smallest yield losses obtained through earlier possible sowing date (i.e., mid-April) under the projected future climate suggested that this option might be explored for mitigating possible adverse impacts of climate variability. Our findings could therefore serve as a basis for using APSIM as a decision support tool for adaptation/mitigation options under potential climate variability within Western Canada. 展开更多
关键词 CLIMATE VARIABILITY APSIM CROP modelling spring wheat
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秸秆覆盖量和施氮量对陇中春小麦的产量效应模拟
8
作者 董莉霞 李广 +1 位作者 燕振刚 刘强 《湖南农业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期18-23,共6页
为量化分析秸秆覆盖量和施氮量对旱地春小麦的产量效应和协同作用,在APSIM模型中,设置秸秆覆盖量和施氮量2因素5个变化梯度,组合交叉设计25个处理,利用模型模拟25个处理的春小麦产量;于2016—2018年在甘肃省定西市安定区开展小麦大田试... 为量化分析秸秆覆盖量和施氮量对旱地春小麦的产量效应和协同作用,在APSIM模型中,设置秸秆覆盖量和施氮量2因素5个变化梯度,组合交叉设计25个处理,利用模型模拟25个处理的春小麦产量;于2016—2018年在甘肃省定西市安定区开展小麦大田试验,得到早播(ESW)、正常播(NSW)、晚播(LSW)春小麦产量的实测值,利用APSIM模型模拟2016—2018年春小麦的产量,将模拟值与实测值进行对比,对模型的适用性和模拟精度进行分析;对春小麦产量与秸秆覆盖量、施氮量的耦合关系进行二次多项回归和通径分析,利用Matlab计算春小麦的最大产量及对应的秸秆覆盖量和施氮量。结果表明:不同处理下产量的模拟值与实测值均位于15%置信带内,模型模拟精度较高,归一化均方根误差值为4.64%~12.22%,表明该模型在研究区具有良好的适用性;秸秆覆盖量和施氮量的增长对春小麦的产量效应为正效应,相应关系表现为开口向下的二次抛物线变化关系;ESW、NSW和LSW模拟情景下,春小麦最大产量分别为3548.64、3149.59、2507.58 kg/hm^(2);ESW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为7062.04、194.91 kg/hm^(2);NSW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为8211.31、218.81 kg/hm^(2);LSW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为6215.15、162.01 kg/hm^(2)。 展开更多
关键词 春小麦 APSIM模型 秸秆覆盖量 施氮量 产量
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基于混沌万有引力算法对APSIM模型中旱地春小麦产量形成参数的优化
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作者 张博 董莉霞 +4 位作者 李广 燕振刚 刘强 王钧 张燕 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期919-925,共7页
为了解决APSIM模型中春小麦产量形成参数本土化率定过程中所面临的耗时长、精度差、效率低等问题,采用混沌万有引力(chaotic gravitational search algorithm, CGSA)算法,基于1971-2014和2018-2021年甘肃省定西市统计年鉴中的产量数据以... 为了解决APSIM模型中春小麦产量形成参数本土化率定过程中所面临的耗时长、精度差、效率低等问题,采用混沌万有引力(chaotic gravitational search algorithm, CGSA)算法,基于1971-2014和2018-2021年甘肃省定西市统计年鉴中的产量数据以及2015-2017年定西市安定区凤翔镇安家沟村的大田试验数据、1971-2021年定西市安定区的产量和气象资料,对春小麦产量形成参数进行优化。结果表明,采用CGSA优化参数后,均方根误差(RMSE)、归一化均方根误差(NRMSE)和模型有效性指数(ME)的平均值分别为22.98 kg·hm^(-2)、1.393%和0.995,说明模型在甘肃省定西市春小麦产量的评估中表现出较好的适应性。此外,CGSA具有较好的全局寻优性能和较快的收敛性,为APSIM模型的参数优化提供了一种高效、精准的方法。 展开更多
关键词 春小麦 旱地 APSIM模型 产量形成 混沌万有引力算法 参数优化
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温度升高下APSIM模型春小麦籽粒生长参数敏感性分析及优化
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作者 张康 聂志刚 +1 位作者 王钧 李广 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期464-477,共14页
为有效识别基于APSIM模型籽粒生长参数中春小麦产量敏感性参数,快速并准确的估算当地模型参数。使用甘肃省定西市安定区凤翔镇安家沟村1971—2018年的气象数据和2000—2018年旱地春小麦大田试验数据,并利用EFAST方法对进行了5个增温梯... 为有效识别基于APSIM模型籽粒生长参数中春小麦产量敏感性参数,快速并准确的估算当地模型参数。使用甘肃省定西市安定区凤翔镇安家沟村1971—2018年的气象数据和2000—2018年旱地春小麦大田试验数据,并利用EFAST方法对进行了5个增温梯度(0℃、0.5℃、1.0℃、1.5℃和2.0℃)下32个模型参数进行敏感性分析。粒子群算法对各个增温条件下均敏感的参数进行优化验证。结果表明:不同温度变化梯度下,对旱地春小麦产量影响最大的籽粒生长模型参数有9个,分别为消光系数、每克茎籽粒数量、穗粒数、单株最大籽粒质量、灌浆到成熟积温、出苗到拔节积温、株高、最大比叶面积和光合叶片老化的水分胁迫斜率。并且对产量敏感性强度有着显著的差异,其中消光系数和每克茎籽粒数量是对春小麦产量影响最大的参数,其他参数在不同温度下对春小麦产量的敏感性顺序存在差异。利用粒子群算法针对这9个参数进行优化,相较于优化前,优化后的春小麦产量、开花期和灌浆期籽粒干物质的均方根误差、归一化均方根误差和模型有效性指数均得到了显著改善,参数优化后开花期、灌浆期、成熟期产量的均方根误差平均值分别由13.50 kg hm-2减小到5.99 kg hm-2、183.17 kg hm-2减小到69.44 kg hm-2、141.69 kg hm-2减小到48.51 kg hm-2,归一化均方根误差平均值分别由4.94%减小到2.19%、10.92%减小到4.65%、8.39%减小到2.87%,模型有效性指数平均值分别由0.894提高到0.979、0.893提高到0.981、0.898提高到0.988。优化后的参数有效地提高了模型的预测精度。此研究为APSIM模型在当地应用和模型参数校准提供了科学依据。 展开更多
关键词 参数 敏感性分析 APSIM模型 粒子群算法 春小麦
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不同降水年型下旱地春小麦产量及其构成因素对播期和日均温度变化响应的模拟分析
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作者 王志刚 王瑾 刘强 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1474-1481,共8页
为探讨播期调控及降水量和日均温度变化对旱地春小产量及其构成因素的耦合效应,基于甘肃省陇中地区气象数据、土壤数据和管理数据,通过APSIM模型对不同播期及日均温度变化情景下春小麦产量和生物量进行模拟分析,并利用试验区2013-2018... 为探讨播期调控及降水量和日均温度变化对旱地春小产量及其构成因素的耦合效应,基于甘肃省陇中地区气象数据、土壤数据和管理数据,通过APSIM模型对不同播期及日均温度变化情景下春小麦产量和生物量进行模拟分析,并利用试验区2013-2018年大田试验的春小麦产量及生物量数据对该模型进行适用性验证。结果表明,春小麦模拟产量及生物量的NRMSE均在8%以内,模型的有效性均大于0.80,说明模型具有较高的准确度和适用性。使用1970-2018年研究区的气象及土壤数据,设置不同播期及日均温度变化的模拟情景[早播(3月3日)、正常播(3月18日)、晚播(3月31日);日平均温度变化范围为降温2.0℃~增温2.0℃,以温度变化量1℃为1个梯度],经回归分析,小麦产量受影响程度表现为降水量>温度>播期,相同气候条件下小麦产量均表现为正常播>早播>晚播。春小麦在湿润年、正常播、日均温度降低2.0℃的条件下可获得最高产量。降水量对春小麦千粒重和籽粒数分别表现出负效应和正效应,温度则分别表现出正效应和负效应,千粒重和籽粒数均随着播期的推迟先增加后减少。综合分析,降水增多可通过增加春小麦籽粒数来提高产量;当地春小麦宜在3月中旬播种且应注重防寒与蓄水保墒,以促进小麦的高产与稳产。 展开更多
关键词 春小麦 APSIM模型 播期 降水量 日均温度 产量 生物量
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基于DSSAT-CERES-Wheat的黄土高原西部春小麦干旱影响研究 被引量:6
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作者 李毅 张思远 +3 位作者 刘庆祝 姬亚东 姚宁 宋小燕 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期338-348,共11页
为提出有效措施预防黄土高原西部地区春小麦生产受到气象和农业干旱的影响,估算了1961—2018年期间、时间尺度1~6个月标准化降水蒸散指数(Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)以及深度0~10 cm和深度10~40 cm的... 为提出有效措施预防黄土高原西部地区春小麦生产受到气象和农业干旱的影响,估算了1961—2018年期间、时间尺度1~6个月标准化降水蒸散指数(Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)以及深度0~10 cm和深度10~40 cm的土壤水分亏缺指数(Soil moisture deficit index,SMDI),探究了气象和农业干旱时空变化规律;利用DSSATCERESWheat模型模拟了黄土高原西部7个站点春小麦1961—2018年的生长要素和产量数据,分析了其时空变化规律;并研究了气象和农业干旱对春小麦生长过程及产量的影响。结果表明:以甘肃临夏站为例,时间尺度1~6个月SPEI和SMDI的干湿状态总体上一致,SPEI总体呈现干湿交替,深度0~10 cm的SMDI以及深度10~40 cm的SMDI的变化基本一致,均呈现变湿润的趋势。DSSATCERESWheat模型模拟黄土高原西部春小麦生长过程和产量方面的效果良好(决定系数R^(2)为0.65~0.84);1961—2018年春小麦最大叶面积指数和地上生物量无明显变化趋势,而产量在2005年之后有增加的趋势。开花期和灌浆期的干旱对春小麦生长过程以及产量的影响更大,SMDI与春小麦生长和产量要素之间的关系比SPEI更为密切,表明农业干旱对春小麦生长和产量的影响更大,其中深度0~10 cm的SMDI比深度10~40 cm的SMDI影响程度大。时间尺度2个月的深度0~10 cm的SMDI是干旱背景下影响春小麦生长和产量的关键时间尺度。本研究为黄土高原西部春小麦生产应对气象和农业干旱提供了参考。 展开更多
关键词 春小麦 产量 干旱指标 气象 黄土高原西部 DSSATCERESwheat模型
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基于APSIM模型模拟内蒙古春小麦不同土壤缺水条件下水氮优化管理模式
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作者 伍露 程陈 +2 位作者 杨霏云 樊栋樑 孙向伟 《中国农业气象》 CSCD 2024年第5期461-471,共11页
水分和氮肥是小麦生长最主要的两大限制因子,如何优化灌溉小麦高产稳产、获得农业资源高效和环境友好的水肥管理方案是亟待解决的生产问题。控制试验结果的推广受限于试验地点、年限和试验设计,而基于过程机理的作物模型则可有效解决这... 水分和氮肥是小麦生长最主要的两大限制因子,如何优化灌溉小麦高产稳产、获得农业资源高效和环境友好的水肥管理方案是亟待解决的生产问题。控制试验结果的推广受限于试验地点、年限和试验设计,而基于过程机理的作物模型则可有效解决这一问题,已成为探究作物种植管理决策、评估农业适应气候变化的有力手段和技术工具。本研究利用2010-2018年内蒙古自治区巴彦淖尔市临河区农业气象实验站春小麦‘永良4号’的试验观测资料(气象、作物、土壤和管理数据),确定模型中小麦生长发育关键参数;基于校准后模型及1986-2020年气象数据资料,设计不同干旱程度下多种智慧管理情景模式,结合水氮管理决策的遴选关键指标(产量、水肥施用量和水肥利用效率),确定春小麦水氮管理最优方案。结果表明:(1)基于APSIM模型春小麦发育期(出苗期、拔节期、开花期和成熟期)模块模拟值与观测值的RMSE在1.96~3.21d范围内;基于APSIM模型春小麦生长(叶面积指数、地上部干物质质量和产量)模块模拟值与观测值的RMSE分别为1.65、292.44g·m^(-2)和588.96kg·hm^(-2),APSIM模型可较好地定量模拟春小麦生长发育过程。(2)以产量、灌溉量、水分利用效率(WUE)、施氮肥量和氮素利用效率(NUE)为目标,得出土壤根层水分亏缺程度达40%(S3P40)和土壤根层水分亏缺程度达50%(S3P50)管理模式要优于其他管理模式。(3)与常规管理模式相比,以显著提高产量为生产目标,优选S3P40管理模式,产量提高14.4%;以稳产且减少水肥用量为生产目标,优选S3P50管理模式,灌溉量减少23.2%,施氮量减少32.4%。 展开更多
关键词 APSIM模型 春小麦 产量 水分利用效率 氮素利用效率 管理决策制度
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基于DNDC模型青海西宁地区春小麦施氮量研究
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作者 肖玉涛 李正鹏 +1 位作者 宋明丹 韩梅 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期87-95,共9页
为缓解农田盈余氮肥淋溶对地下水污染,保证小麦高产和氮肥农学效率条件下寻求适宜的施氮量。结合青海省西宁地区2年试验数据对DNDC模型校准与验证,用2020年的数据对模型进行校准,2021年的数据对模型进行验证,先评估小麦产量和硝酸盐淋... 为缓解农田盈余氮肥淋溶对地下水污染,保证小麦高产和氮肥农学效率条件下寻求适宜的施氮量。结合青海省西宁地区2年试验数据对DNDC模型校准与验证,用2020年的数据对模型进行校准,2021年的数据对模型进行验证,先评估小麦产量和硝酸盐淋溶量对灌水量、灌水次数、耕作深度、施氮量、施肥次数的敏感性,探索不同施氮量下小麦产量、农田硝酸盐淋溶量以及氮肥利用效率。结果表明:(1)DNDC模型可以较好地模拟小麦产量和硝态氮淋溶量,小麦产量和硝态氮淋溶量归一化均方根误差分别为0.16~0.28和0.18~0.26,均方根误差的标准偏差比分别为0.55~0.68和0.48~0.57,决定系数均大于0.80;(2)小麦产量和硝态氮的淋溶对施氮量最为敏感,敏感性指数(SI)分别为0.753和1.946,硝态氮淋溶对施肥次数与灌溉次数的敏感性较小,SI分别为-0.360和0.152。灌溉量(SI=-0.007,SI=0.085)和耕作深度(SI=0.013,SI=0.078)对小麦产量和硝态氮淋溶量几乎没有影响;(3)基于春小麦高产,氮肥农学效率以及地下水安全考虑,青海省西宁地区小麦最佳施氮量范围为160.73~176.83 kg/hm^(2)。以上结果为青海省高原农区绿色生产提供理论基础。 展开更多
关键词 DNDC模型 春小麦 硝态氮 施氮量
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基于DNDC模型长期复种翻压绿肥对土壤有机碳和小麦产量的模拟
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作者 肖玉涛 李正鹏 +2 位作者 宋明丹 段豆豆 韩梅 《草业科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期332-344,共13页
对青海高原农田特有春小麦(Triticum aestivum)+豆科绿肥栽培模式,为揭示绿肥还田对于春小麦产量和土壤有机碳(SOC)的长期效应,本研究采用小区试验与模型相结合的方法探索适宜青海高原的绿肥还田方式。本研究采用裂区试验设计,主区为秋... 对青海高原农田特有春小麦(Triticum aestivum)+豆科绿肥栽培模式,为揭示绿肥还田对于春小麦产量和土壤有机碳(SOC)的长期效应,本研究采用小区试验与模型相结合的方法探索适宜青海高原的绿肥还田方式。本研究采用裂区试验设计,主区为秋闲期复种绿肥翻压还田(G)和不种绿肥不还田(CK),副区为后茬春小麦化肥用量,设置100%常规施肥(F_(100),225 kg·hm^(-2)N、112.5 kg·hm^(-2)P_(2)O_(5))、70%常规施肥(F_(70),157.5 kg·hm^(-2)N、78.75 kg·hm^(-2)P_(2)O_(5))和不施化肥(F_(0)),共6个处理,基于2019-2022年的田间试验数据对反硝化-分解(DNDC)模型进行率定与验证,用验证过的模型对不同处理下土壤有机碳和小麦产量的长期变化规律进行模拟研究。结果表明:DNDC模型可以较好地模拟土壤有机碳和小麦产量,率定和验证过程中土壤有机碳模拟值和实测值的NRMSE值介于0.017-0.295,R^(2)介于0.763-0.924,小麦产量模拟值和实测值的NRSME值范围为0.160-0.280,R^(2)均大于0.75,表明模拟值和实测值具有一致性,可以用校准验证过的模型模拟0-50 cm土层土壤SOC和小麦产量;未来30年的模拟结果显示,绿肥翻压还田可以增加土壤SOC,具体表现为F_(70)+G>F_(100)+G>F_(0)+G>F_(100)> F_(70)> F_(0);0-50 cm土层土壤SOC储量30年变化依次为172.82、136.91、65.21、-35.61、-46.70和-143.95kg·hm^(-2),产量趋势为F_(70)+G>F_(100)+>G>F_(100)>F_(70)>F_(0)+G>F_(0),绿肥翻压还田配施化肥增产效果较好,F_(0)+G、F_(70)+G和F_(100)+G比无绿肥处理(F_(0)、F_(70)、F_(100))下小麦产量分别提高了85.7%、87.5%和20.0%;模拟的土壤有机碳含量和小麦产量具有一定的相关性。综合来看,长期复种绿肥翻压还田配施70%的化肥的固碳增产效果最佳。 展开更多
关键词 毛叶苕子 绿肥还田 春小麦 模型评价 模拟预测 施氮量 有机碳
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春小麦叶片气体交换与产量对干旱响应的阈值差异
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作者 赵福年 刘江 +6 位作者 张强 王润元 王鹤龄 张凯 赵鸿 齐月 陈斐 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1733-1744,共12页
叶片气体交换过程是作物干物质及产量形成的基础,在干旱发展过程中作物叶片气体交换对水分胁迫存在阈值响应,众多相关生理指标也以此为基础用于监测作物受旱状况。然而作物叶片气体交换过程与产量对干旱的响应阈值是否具有同步性,目前... 叶片气体交换过程是作物干物质及产量形成的基础,在干旱发展过程中作物叶片气体交换对水分胁迫存在阈值响应,众多相关生理指标也以此为基础用于监测作物受旱状况。然而作物叶片气体交换过程与产量对干旱的响应阈值是否具有同步性,目前尚不清楚,这在一定程度上影响了利用作物生长期叶片气体交换相关生理指标监测农业干旱的准确性。本研究通过控制试验确定春小麦叶片气体交换对干旱的响应阈值,并利用该阈值特征参数化春小麦生长模型,从而设计水分控制模拟试验,分析春小麦产量对干旱的阈值响应特征及其与叶片气体交换指标阈值的差异。结果表明:春小麦气孔导度对土壤有效含水量的响应阈值为0.50,大于蒸腾速率与净光合速率的响应阈值(0.40)。用净光合速率对土壤有效含水量的响应阈值参数化春小麦生长模型,能够准确模拟春小麦地上部生物量和产量的变化。春小麦地上部生物量与产量对根系层土壤有效含水量的响应阈值为0.18,明显小于叶片气体交换指标对土壤有效含水量的响应阈值。证明了利用作物生育期间叶片气体交换等生理指标表征作物受旱状况,反映作物最终产量降低程度会存在一定问题。本研究结果可为农业干旱监测、预测及干旱影响评估提供参考依据。 展开更多
关键词 响应阈值 水分胁迫 叶片气体交换 产量 作物模型 春小麦
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基于改进的混合蛙跳算法对旱地小麦籽粒生长模型参数的优化 被引量:1
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作者 崔炜楠 聂志刚 +1 位作者 李广 王钧 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2274-2287,共14页
【目的】作为农业智能化生产的核心决策模块,作物模型的精确模拟取决于模型参数的高效准确优化。为了提高调参效率,提升作物模型的性能和精确度,本研究通过改进优化算法对旱地春小麦籽粒生长子模型进行单目标参数优化,为中国西北部黄土... 【目的】作为农业智能化生产的核心决策模块,作物模型的精确模拟取决于模型参数的高效准确优化。为了提高调参效率,提升作物模型的性能和精确度,本研究通过改进优化算法对旱地春小麦籽粒生长子模型进行单目标参数优化,为中国西北部黄土丘陵区旱地春小麦的适应性研究提供参考,扩大模型的应用范围,以便于模型更好地指导农业生产。【方法】立足于2015—2021年甘肃省定西市安定区凤翔镇安家坡村的田间试验,结合1970—2021年的天气数据和年鉴产量数据,在发挥传统混合蛙跳算法(SFLA)全局交流、局部深度搜索的基础上,使用轮盘赌选择策略对旱地小麦籽粒生长阶段的6个参数进行进一步的优化,进行算法改进前后产量实测值与模拟值的误差计算与对比,对APSIM-Wheat模型进行检验。【结果】(1)在相同的迭代次数下,传统混合蛙跳算法在200次左右收敛,改进后的混合蛙跳算法在100次左右收敛;(2)旱地春小麦籽粒生长阶段的参数优化结果为小麦茎部分的每克籽粒数为26.0;开花至开始灌浆阶段的潜在籽粒灌浆速率为0.00119 grain/d;灌浆阶段的潜在籽粒灌浆速率为0.00174 grain/d;氮限制下的潜在籽粒灌浆速率为6.20×10^(-5)g grain/d;氮限制下的最小籽粒灌浆速率为1.90×10^(-5)g grain/d;单株小麦籽粒部分的最大干重值为0.0437 g;(3)分别使用传统混合蛙跳算法优化后所得参数值和改进混合蛙跳算法优化后所得参数值模拟小麦产量,参数优化后,产量实测值与模拟值的均方根误差(RMSE)从363.22 kg·hm^(-2)降至57.85 kg·hm^(-2),标准均方根误差(NRMSE)从21.78%降至3.47%。【结论】相较于传统的混合蛙跳算法,改进后的混合蛙跳算法增加了种群和子群的多样性,收敛速度快,提高了优化效率和精度,优化后的结果符合旱地春小麦的生长发育过程,适用性较高,明显改善了中国西北部黄土丘陵农业区APSIM-Wheat模型的性能。 展开更多
关键词 APSIM-wheat模型 参数优化 混合蛙跳算法 旱地春小麦 小麦籽粒生长阶段
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基于SWAP-IES的旱区春小麦长势和产量模拟 被引量:2
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作者 金建新 丁一民 +1 位作者 孙振源 朱磊 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期66-76,共11页
基于观测数据和作物模型相同化的田块尺度作物生长监测,对于农田精准管理具有重要意义。为构建能准确模拟旱区春小麦长势和产量的同化模拟模型,该研究利用SWAP(soil-water-atmosphere-plant)模型和迭代集合平滑器算法(iterative ensembl... 基于观测数据和作物模型相同化的田块尺度作物生长监测,对于农田精准管理具有重要意义。为构建能准确模拟旱区春小麦长势和产量的同化模拟模型,该研究利用SWAP(soil-water-atmosphere-plant)模型和迭代集合平滑器算法(iterative ensemble smoother,IES),构建了适合旱区春小麦的SWAP-IES同化模拟系统,并利用2019—2020年田间观测试验数据,评估了同化叶面积指数(leaf area index,LAI)、土壤水分(soil water content,SW)及其组合在旱区春小麦生长模拟和估产中的作用。结果表明,相较于无同化情景,在吸收6次土壤水分观测数据后,模型对土壤水分模拟的R^(2)从0.48提升到0.87。同化LAI时,各水分胁迫处理下LAI的模拟精度均最高,R^(2)从无同化的0.35~0.62提升到0.76~0.96。同化LAI+SW时,各处理对生物量模拟的精度均最高,R^(2)从无同化的0.40~0.67提升到0.73~0.96。轻度水分胁迫处理(T4~T5)下,仅同化LAI即可达到较好的估产效果,相对误差为4.05%~9.17%,而在中度或重度水分胁迫处理(T1~T3)下,准确的产量估算需同时吸收LAI和SW,相对误差为3.87%~8.38%。开花期和拔节期的观测数据对提高SWAP-IES系统估产精度的作用最大,同时吸收开花期和拔节期LAI+SW观测数据时估产的R^(2)可从无同化的0.45提高到0.79。说明所构建的SWAP-IES同化模拟系统,在融入开花期和拔节期等关键生育期的观测数据后能有效模拟不同水分处理下春小麦生长和产量形成过程,可为田块尺度下旱区春小麦精准监测提供技术参考。 展开更多
关键词 模型 胁迫 土壤 SWAP-IES系统 数据同化 春小麦 生长模拟 产量估测
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不同耕作措施下旱地春小麦产量应对气候变化的效应分析
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作者 钟应娟 董莉霞 +4 位作者 李广 逯玉兰 燕振刚 聂志刚 王钧 《热带农业工程》 2023年第4期108-114,共7页
为定量评估不同耕作措施下气候变化对春小麦产量的影响,以甘肃省定西市安定区李家堡镇大田试验为基础,利用定西市安定区1970~2017年逐日气象数据,运用APSIM模型模拟3种耕作措施(NT免耕、NTS免耕+秸秆覆盖、TS传统耕作+秸秆覆盖)下小麦... 为定量评估不同耕作措施下气候变化对春小麦产量的影响,以甘肃省定西市安定区李家堡镇大田试验为基础,利用定西市安定区1970~2017年逐日气象数据,运用APSIM模型模拟3种耕作措施(NT免耕、NTS免耕+秸秆覆盖、TS传统耕作+秸秆覆盖)下小麦产量对降水(逐日降水±10%、±5%、±0%)、温度(逐日温度±1、±0.5、±0℃)变化的响应,采用二次多项式回归、单因素分析、通径分析等方法研究验证温度、降水量对旱地春小麦产量的影响。结果发现,3种耕作措施下,春小麦产量模拟值与实测值误差为±15%,模型有效性ME为0.875,说明模型拟合度良好,具有一定适应性;NT、NTS、TS 3种耕作措施下小麦平均产量分别为1856.3、2275.4、2221.0 kg/hm2,免耕+秸秆覆盖耕作方式产量最高,增减产效应总体结果表现为NTS>TS>NT,综合考虑,免耕+秸秆覆盖是黄土高原地区最佳耕作方式。 展开更多
关键词 春小麦 APSIM模型 耕作措施 气候变化 敏感性
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应用AMMI模型分析春小麦区试数据的研究 被引量:13
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作者 穆培源 庄丽 +2 位作者 张吉贞 陆文辉 李建疆 《新疆农业科学》 CAS CSCD 2003年第1期1-5,共5页
在作物品种区域化试验中 ,基因型与环境的交互作用 (简称G×E)越来越受到人们的重视。主效可加互作可乘模型 (additivemaineffectsandmultiplicativeinteractionmodel ,简称为AMMI模型 )是一种非常有效的分析G×E的方法 ,而双标... 在作物品种区域化试验中 ,基因型与环境的交互作用 (简称G×E)越来越受到人们的重视。主效可加互作可乘模型 (additivemaineffectsandmultiplicativeinteractionmodel ,简称为AMMI模型 )是一种非常有效的分析G×E的方法 ,而双标图 (biplot)是解释AMMI分析结果的一种直观有效的图形工具。在对AMMI模型、双标图和稳定性参数Di(j) 简要介绍后 ,选用 1999~ 2 0 0 0年新疆春小麦品种区试的产量数据进行了实例分析 ,以加深对新方法在区试数据分析中应用的认识 ,促进其在新疆的推广应用 ,提高新疆在区试数据分析方面的水平和效率。文章得出的有关品种稳定性和适应性、地点对品种鉴别力等初步结果 ,对育种和生产单位有一定的参考价值。 展开更多
关键词 春小麦 品种区域试验 AMMI模型 基因型 环境 互作作用
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