小麥生產(chǎn)力的基因型與氣候效應(yīng)模擬.pdf

1、利用小麥生長(zhǎng)模型分析不同基因型、氣候?qū)π←溂Z食生產(chǎn)的影響，為保障國(guó)家糧食安全，促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有重要現(xiàn)實(shí)意義。本研究以小麥生長(zhǎng)模型為工具，首先，通過(guò)不同生態(tài)點(diǎn)的小麥田間試驗(yàn)，對(duì)小麥生長(zhǎng)模型WheatGrow進(jìn)行檢驗(yàn)；其次，設(shè)置不同品種參數(shù)組合，分析不同遺傳參數(shù)對(duì)小麥生育期與生產(chǎn)力的影響；然后，利用WheatGrow模型分析5個(gè)生態(tài)點(diǎn)1951-2009年小麥不同生育階段氣候要素變化規(guī)律；最后，分析了5個(gè)生態(tài)點(diǎn)1951-2009年以及未來(lái)氣

2、候變化情景下小麥生育期與生產(chǎn)力的變化趨勢(shì)。研究成果將為小麥生產(chǎn)管理與調(diào)控、品種設(shè)計(jì)與選育以及保障國(guó)家糧食安全等具有重要意義。
　　 利用南京、徐州、淮安及鄭州4個(gè)生態(tài)點(diǎn)的不同品種、氮素的試驗(yàn)資料，對(duì)小麥生長(zhǎng)模型WheatGrow進(jìn)行了校正與驗(yàn)證。不同基因型和不同試驗(yàn)處理下生育期、產(chǎn)量觀測(cè)值與模擬值RMSE（根均方差）分別為5d、247kg·ha-1,NRMSE（標(biāo)準(zhǔn)根均方差）分別為2.84％、3.45％,結(jié)果表明模型對(duì)各生態(tài)點(diǎn)均

3、具有較好的模擬效果。
　　 通過(guò)設(shè)計(jì)與生育期預(yù)測(cè)相關(guān)的不同品種遺傳參數(shù)組合，研究生育期參數(shù)對(duì)小麥生產(chǎn)力的定量影響。以WheatGrow模型為工具，通過(guò)設(shè)置光周期敏感性(PS)、基本早熟性(IE)、溫度敏感性(TS)、生理春化時(shí)間(PVT)以及灌漿期因子(FDF)5個(gè)品種參數(shù)的取值范圍及變化步長(zhǎng)，來(lái)量化分析單一品種參數(shù)及PS-IE、PS-TS、IE-TS及PS-IE-TS-PVT等參數(shù)組合在南京、徐州、鄭州、泰安、保定5個(gè)不同生態(tài)

4、點(diǎn)對(duì)小麥生產(chǎn)力的影響。結(jié)果表明，PS、IE、TS以及PVT對(duì)各生態(tài)點(diǎn)小麥產(chǎn)量和生育期的影響均達(dá)到極顯著水平；增加IE顯著縮短小麥生育期，而增加TS和PS則可以延長(zhǎng)小麥生育期；將參數(shù)PS、TS和IE在各自的有效范圍內(nèi)進(jìn)行兩兩組合，結(jié)果顯示各組合的生育期模擬結(jié)果較對(duì)照的變化幅度在-17％-35％之間，產(chǎn)量變化范圍為3444kgha1-13324kgha-1。PS-IE-TS-PVT四個(gè)參數(shù)組合的模擬結(jié)果顯示，不同參數(shù)組合的生育期和產(chǎn)量存在顯

5、著的差異；在小麥主產(chǎn)區(qū)各生態(tài)點(diǎn)對(duì)照品種遺傳參數(shù)的基礎(chǔ)上，分別將上述4個(gè)參數(shù)增加或減小10％、20％、30％，其生育期和產(chǎn)量變化在各生態(tài)點(diǎn)趨于一致，但參數(shù)之間差異較大。在各生態(tài)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化品種設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)參數(shù)組合是不一致的。研究結(jié)果對(duì)小麥種質(zhì)資源創(chuàng)新和優(yōu)良品種的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)等具有一定的指導(dǎo)意義。
　　 基于南京、徐州、鄭州、泰安及保定5個(gè)生態(tài)點(diǎn)1951-2009年的氣象資料，分析小麥整個(gè)生育期及分階段生育期（播種-開(kāi)花、開(kāi)花-成熟）內(nèi)的氣

6、象要素（日平均溫度、日最高溫度、日最低溫度、日照時(shí)數(shù)、降雨量）變化趨勢(shì)；然后，利用小麥生長(zhǎng)模型WheatGrow，模擬小麥不同品種的生育期和產(chǎn)量59年的變化趨勢(shì)；最后，分析了未來(lái)2020年、2030年、2050年氣候情景條件下小麥生育期和產(chǎn)量的變化趨勢(shì)。結(jié)果表明，南京、徐州、鄭州、泰安、保定五個(gè)生態(tài)點(diǎn)全生育期內(nèi)平均溫度均增加且達(dá)極顯著水平；而最高溫變化平緩，僅泰安極顯著，南京顯著，徐州、保定有下降趨勢(shì)；最低溫僅南京達(dá)顯著水平，其他各生態(tài)

7、點(diǎn)達(dá)極顯著增加；小麥生育期內(nèi)的日照時(shí)數(shù)均減小，且南京、保定的變化趨勢(shì)達(dá)極顯著水平；小麥生育期內(nèi)的降雨量均有增加的趨勢(shì)但未達(dá)顯著水平。播種-開(kāi)花期的氣候要素變化明顯大于開(kāi)花-成熟階段的氣候要素。小麥播種-開(kāi)花的生育期和全生育期在南京、徐州、鄭州、泰安及保定都有顯著縮短的趨勢(shì)，且均達(dá)到了顯著水平；氣候變化對(duì)產(chǎn)量的影響因?yàn)楦魃鷳B(tài)點(diǎn)的生育期縮短，南京、徐州、鄭州、泰安及保定的產(chǎn)量都是減小的趨勢(shì)，但均未達(dá)顯著水平。2020年、2030年、2050