籼、粳型水稻生长模拟模型及其应用研究

发布时间：2018-03-08 16:37

本文选题：籼、粳稻模型　切入点：生育期　出处：《华中农业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：本文以黄华占、扬两优6号、南粳9108、甬优4949为供试材料,以武穴、枣阳两地实际干物质、叶倾角、光合速率等指标的测量数据为基础,参考国内外成熟模型构建了籼、粳类型水稻的生育期、光合作用与干物质积累、干物质分配指数与产量模型,利用SQL server和C#语言编程实现各模型之间的耦合及窗口化操作,最终构建了兼具机理和实用性的籼、粳稻生长模型。具体内容和结论如下:(1)以生理发育时间恒定原理为基础建立籼、粳稻生育期模型,以温度敏感性TS、光周期敏感性PS、基本早熟性IE、基本灌浆因子FPF为模型参数量化各品种间的生理特性差异。各品种最优化后的参数可以有效的反映出其在生理特性上的差异,与实际结果相符。以武穴黄华占品种为例,各播期抽穗和成熟期预测误差均不超过2个生理日,误差最大值为第一播期的抽穗期和成熟期,分别为1.68、1.60,各播期均方根误差(RMSE)分别为1.22和1.03。(2)利用比叶重法计算水稻叶面积,通过田间测量数据建立水稻叶片比叶重随生理发育时间变化的数学模型较为简单,模型参数容易确定,从而提高了模型的易用性和准确性。从模拟结果来看,水稻群体绿色叶片比叶重在生长发育的前期变化较快,后期表现为缓慢增长的趋势。(3)采用目前较为成熟的高斯分层法构建水稻冠层光合有效辐射模型,并通过测定不同品种水稻叶片的倾角,构建分布函数,计算四个品种水稻群体叶层的直接辐射消光系数;模拟气温日变化,使描述温度对光合作用的影响更加合理准确。通过测定不同品种水稻的光反应曲线确定杂交稻和常规稻两个类型光合速率模型的参数,杂交稻最适条件下的最大光合速率((3)为25.56μmolCO2·m-2·s-1,常规稻(3为18.78μmolCO2·m-2·s-1,杂交品种表现出明显优势。(4)引入干物质分配指数量化水稻根、茎、叶等器官的干物质在整个群体内的分布情况。本文通过分段函数模拟了水稻根系干物质分配指数随生长发育的变化规律,通过单峰曲线、S型曲线模拟了水稻绿色叶片、穗干物质分配指数,四个品种根、叶、穗模型函数R2分别为0.917、0.937、0.965、0.997,0.929、0.906、0.940、0.956,0.890、0.998、0.969、0.930;通过各器官干物质实际测定值与模拟值的比较,证明模型的模拟结果理想,其中2015年武穴各品种不同播期产量实测值与模拟值的总相对均方根误差(RRMSE)为11.4%。(5)通过对四个水稻品种多年的产量模拟分析发现:湖北地区各试点粳稻的模拟产量在整体上与籼稻相当,甬优4949单产略高于扬两优6号,南粳9108略低于黄华占。由于粳稻收购价较高,种植粳稻具有更好的经济效益,其中种植甬优4949可比扬两优6号增收4847.09元/公顷,种植南粳9108可比黄华占增收3297.38元/公顷。通过比较各试点不同年份的模拟产量以及7、8月份的气温可以发现:高温年份(2013年)各地模拟产量明显降低,其中以武穴减产最为严重;而不同品种减产幅度不尽相同,其中扬两优6号减产幅度最大,南粳9108减产最少。以武穴为代表的光温资源丰富的鄂东南地区,高温危害发生的几率和程度较高,种植中稻不仅使丰富的光温资源得不到充分利用,且产量得不到保证,更适宜双季稻的种植;枣阳、随州(鄂北),武汉、荆门(鄂中),荆州(鄂西南)等高温危害发生几率和强度较鄂东南低的地区,中稻产量则有明显的提高。通过对比各品种不同播期的模拟产量可以发现:温度敏感性相对较强的品种扬两优6号、黄华占、甬优4949抽穗扬花处于高温时期对应的播期模拟产量均出现了不同程度的降低,播期适当推迟后使抽穗扬花期错开高温,扬两优6号、黄华占模拟产量均明显上升,但甬优4949模拟产量增加不明显。南粳9108由于温度敏感性相对较低以及受到高温影响较小,使其没有明显高温导致减产的播期,但较强的光敏感性使其在播期推迟后生育期天数大大缩短,产量明显降低,因此播期不宜太迟。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S511

【参考文献】