芝麻生長(zhǎng)發(fā)育模擬模型研究.pdf

1、作物生長(zhǎng)發(fā)育模擬模型的研究和廣泛應(yīng)用對(duì)于農(nóng)業(yè)信息化和數(shù)字化具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本研究在分析了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的建模理論和方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合芝麻生長(zhǎng)發(fā)育特征，運(yùn)用系統(tǒng)分析原理和動(dòng)態(tài)建模技術(shù)，通過(guò)不同品種的播期和播量試驗(yàn)，定量解析了芝麻生長(zhǎng)發(fā)育的基本規(guī)律與環(huán)境因子之間的關(guān)系，建立了包括芝麻生育期、葉齡、葉面積指數(shù)、冠層群體光分布、單葉光合作用、群體光合作用、呼吸作用及干物質(zhì)積累過(guò)程的芝麻生長(zhǎng)發(fā)育模擬模型，并對(duì)模型進(jìn)行了初步驗(yàn)證。結(jié)果發(fā)現(xiàn)

2、，本模型能夠較好的反映芝麻生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，具有一定的系統(tǒng)性、機(jī)理性、預(yù)測(cè)性和實(shí)用性。
　　 在生育期模型中，通過(guò)定量分析芝麻對(duì)溫度和光周期的反應(yīng)，建立了基于生理發(fā)育指數(shù)的芝麻生育期模擬模型。本研究假定各生育期的模擬由該生育期生理發(fā)育指數(shù)累加而成，當(dāng)該生育階段發(fā)育指數(shù)累加值等于1時(shí)，表明該生育期完成。發(fā)育指數(shù)的大小由每日溫度效應(yīng)因子、光周期效應(yīng)因子和品種參數(shù)互作共同決定。模型通過(guò)引入品種參數(shù)反應(yīng)不同芝麻品種，使得每個(gè)芝麻品種達(dá)到特定

3、生育時(shí)期所需生理發(fā)育時(shí)間恒定。利用不同地點(diǎn)、年份、品種、播期和密度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了校正和檢驗(yàn)。研究表明，播種到出苗、出苗到現(xiàn)蕾、現(xiàn)蕾到封頂及成熟期的模擬值與預(yù)測(cè)值RMSE（均方根差）分別為1.19、2.35、3.29和2.85d。表明模型具有較好的機(jī)理性和可靠性。
　　 根據(jù)不同類型品種的播期密度試驗(yàn)結(jié)果，建立了芝麻葉齡和葉面積指數(shù)(LAI)的模擬模型。根據(jù)芝麻葉齡與主要影響因子溫度之間的關(guān)系，構(gòu)建了芝麻葉齡動(dòng)態(tài)模擬模型。

4、將芝麻葉面積指數(shù)變化分成指數(shù)生長(zhǎng)、最大值和下降三個(gè)階段分別進(jìn)行模擬，首先分析確定最大葉面積指數(shù)期即盛花期芝麻葉面積指數(shù)，葉面積指數(shù)隨出苗后有效積溫(growing degree days，GDD)的增長(zhǎng)呈指數(shù)增長(zhǎng)，此階段采用指數(shù)方程模擬，當(dāng)葉面積指數(shù)達(dá)到盛花期最大后，由于葉片間相互間遮陰、葉片衰老和環(huán)境因素的影響，葉面積指數(shù)開始下降。此階段由于葉片衰老機(jī)理復(fù)雜，涉及參數(shù)多，且不易估計(jì)預(yù)算，本研究用發(fā)育指數(shù)進(jìn)行模擬。利用不同年份、不同處理

5、試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了校正和檢驗(yàn)。葉齡模型的模擬值與觀測(cè)值RMSE平均為1.05對(duì)葉，葉面積指數(shù)模型的模擬值與觀測(cè)值RMSE平均為0.43。研究表明，模型能很好地模擬不同條件下葉片的出生動(dòng)態(tài)和LAI變化動(dòng)態(tài)，表現(xiàn)出較好的可靠性和實(shí)用性。
　　 在綜合已有研究成果的基礎(chǔ)上，兼顧模型的機(jī)理性與實(shí)用性。采用Lambert-Beer定律分5層模擬了芝麻群體光分布，負(fù)指數(shù)方程模擬了單葉光合作用，并利用高斯積分法計(jì)算每層光合量而得出每日的冠層