收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于农田气候实时监测的玉米产量性能模拟研究

侯玉虹  
【摘要】: 作物高产理论的发展和栽培技术创新是作物产量提高的主要途径,也是作物高产研究的重要方向。本研究利用自动气象站获取农田实时生态信息,以作物产量性能方程(MNAR×MLAI×D×HI=EN×GN×GW)为基础进行分析,以高产春玉米为研究对象,对高产作物群体进行实时模拟及对产量形成的生态条件进行定量化分析,取得以下主要结果: (1)结合田间试验及模型模拟,通过数据归一化处理,建立了玉米相对净同化率(NAR)动态模型。对NAR及播种至成熟天数进行归一化处理,即分别将最大NAR(NAR_(max))、和全生育期(出苗至成熟)天数定为1,以作物生育期内各时期的NAR值及该时期距播种期的天数分别除以NAR_(max)和全生育期天数,得到各时期相应相对NAR(取值范围[0,1])和相对时间(取值范围[0,1])。以相对NAR(y)和相对时间(x)为参数进行模拟,得到相对NAR动态模型y=a+bx+cx~2+dx~3+ex~4。对NAR积分得到叶面增长率(LGR),LGR与相对时间相除可得到任意时间段的MNAR=(ax+(b/2)×x~2+(c/3)×x~3+(d/4)×x~4+(e/5)×x~5)/t,与直接计算(MNAR=1/T_t~*∑((NAR_i+NAR_(i+1))/2).t)以及通过“产量性能等式方程”计算得到的MNAR显著正相关。同时,根据相同的方法建立了归一化干物质积累(DMA)动态变化模型。NAR、DMA以及本试验室人员建立的LAI模拟模型,为作物产量“三合结构”定量方程的参数的确定奠定了基础。 (2)以吉林桦甸春玉米超高产归一化模型(DMA、LAI和NAR)为基础,通过地区间生态因子(辐射、日照时数、温度以及水分)间差异确定修正参数,将校正参数值与超高产模型相乘得到其他地区的模拟模型。本文温度系数的校正利用了龙斯玉温度效能系数模型,P_T=y(T)/y(T_0)=(1+(T-T_0)/(T_0-T_(min)))~(λ_1)×(1-(T-T_0)/(T_(max)-T_0))~(λ_2)。借鉴其思路,确定了日照时数与降雨量校正参数模型,P_S=y(S)/y(S_0)=(1+(S-S_0)/(S_0-S_(min)))~(y_1)×(1-(S-S_0)/(S_(max)-S_0))~(y_2),P_R=y(R)/y(R_0)=(1+(R-R_0)/(R_0-R_(min)))~(φ_1)×(1-(R-R_0)/(R_(max)-R_0))~(φ_2),同时确定了温度、日照时数和降雨量的三基点数值。通过以上生态因子校正模型对新疆、内蒙古、河南、河北、陕西、山东、沈阳以及廊坊等地进行验证,其中新疆2002年的校正参数最高为1.7451,而陕西2003年校正参数最低,仅为0.4216。模型参数在不同地区、同一地区不同年份而不同以及同一年份不同播期而不同。其中干物质积累校正模型对于低密、晚播、早熟品种模拟的准确度较高,叶面积指数校正模型对高密、晚播、中晚熟品种模拟的准确度较高,净同化率校正模型对于高密、晚播、早熟品种的模拟准确度较高。该校正模型的建立为模型模拟研究提供了新的思路与简便方法。 (3)研究确立了基于光热资源状况和高产年份光热资源利用效率的作物超高产理论产量指标。根据作物高产区的光热资源气象数据,计算得到了各地区作物生长季的光合生产潜力和光温生产潜力。并根据各地区高产年份的产量水平及其相应的RPP和TPP,提出了表征高产年份光热资源利用效率高低的作物光合生产潜力当量和光温生产潜力当量。同时根据不同产量层次(光温生产潜力、超高产产量、区试产量以及各地区平均产量)提出了我国近期以及中期产量提高的潜力,为我国粮食安全提供理论依据。 (4)根据叶面积指数与日照时数、温度和降雨量的关系,确立了玉米获得超高产的生态因子分配特点。文章以相对生长天数、相对有效积温、相对日照时数和相对降雨量为自变量的建立相对化叶面积指数动态变化模型y=(a+bx)/(1+cx+dx~2),并对其求导得到超高产(15499.86 kg·hm~(-2))生态因子资源量在吐丝前后的比值分别为:生长天数1.43、有效积温1.41、降雨量1.44、日照时数1.40,即生态因子在吐丝前后分配比例均约为1.4时,可获得高产、超高产。该指标为玉米高产、超高产栽培,合理开发和利用气候资源,挖掘作物生产潜力提供科学依据。 (5)系统、全面地研究了影响产量高低的主要生态因子。按照产量性能方程构成因子,将吉林桦甸三年数据按照平均叶面积指数(Y_1)、生长天数(Y_2)、平均净同化率(Y_3)、收获指数(Y_4)以及产量构成因素穗粒数(Y_5)、千粒重(Y_6)分别与全生育期的有效积温(X_1)、总降雨量(X_2)、总日照时数(X_3)、日均温(X_4)、日均降雨(X_5)、均日照(X_6)、日均湿度(X_7)、最高温度平均值(X_8)、日最低平均温度(X_9)、7月积温(X_(10))、7月日照(X_(11))、7月日均温(X_(12))、7月均日照(X_(13))、7月日均湿度(X_(14))、7月日最平均高温度(X_(15))、7月日最低平均温度(X_(16))、≥30天数(X_(17))、吐丝前后生育天数比值(X_(18))、吐丝前后积温比值(X_(19))、吐丝前后降雨量比值(X_(20))、吐丝前后日照时数比值(X_(21))等21个光、温、湿等气候生态因子进行回归分析,明确定了产量性能方程构成指标与气候生态因子之间的关系。同时得出有效积温、日平均温度、日平均最低温度、七月日平均最高温度以及吐丝前后生长天数、温度、降雨量以及日照时数等指标的分配比例对产量的影响最大。可以总结为温度相关指标以及吐丝前后生态资源量的分配比率对作物生长发与的影响较大,为作物栽培提供理论指导。 (6)试验室自主研发的“农业气象站”第3代产品已经完成,仪器具有多功能、高稳定性、高精度等特点。利用传感器技术能够定位进行光合有效辐射(PAR)、空气温度(Ta)和相对湿度(RH)、风速、风向、降雨量以及土壤含水量等指标的采集,同时利用SD卡以及GSM技术实现数据的实时存储和通讯。根据“农田自动生态采集仪”采集的气象信息以及作物生长信息建立了农业信息管理与决策支持,该系统以气候、土壤、品种、生产条件、作物长势等信息为基础,以栽培知识模型为管理决策的技术支撑,通过数字化模型构建,实现了集农情信息管理、作物生长监测、模拟预测、管理决策为一体的数字化作物栽培决策。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 朱玉洁;冯利平;易鹏;杨晓光;胡跃高;;紫花苜蓿光合生产与干物质积累模拟模型研究[J];作物学报;2007年10期
2 杨骥;马青才;陈连江;张四祥;;纸筒育苗甜菜高产优质的丰产特征及生理指标的分析[J];中国甜菜糖业;1993年05期
3 赵红,郭洪恩;晚播丰产小麦光能利用的研究[J];山东气象;1997年03期
4 陈传永;董志强;赵明;张宾;朱平;;低温冷凉地区超高产春玉米群体生长分析研究[J];玉米科学;2007年03期
5 陈传永;侯玉虹;孙锐;朱平;董志强;赵明;;密植对不同玉米品种产量性能的影响及其耐密性分析[J];作物学报;2010年07期
6 戴万德;张付民;;紧凑型夏玉米光能利用和合理密植试验[J];中国农业气象;1993年06期
7 杨宗飞;;气象要素与烟后玉米产量关系的研究[J];玉米科学;2006年S1期
8 董连明;;气象要素对黑龙江垦区玉米产量的影响[J];科技致富向导;2010年36期
9 卢庆善;曾祥宽;曲利长;;温度与肥力对冷凉地区玉米生育和产量影响的研究[J];辽宁农业科学;1982年06期
10 农;;玉米比空栽培若干问题分析[J];河南农业科学;1989年01期
11 罗继春;叶修祺;;山东省玉米产量和气候因子关系初析[J];中国农业气象;1992年01期
12 李凤海;刘峰;王亚明;王清元;;适当增密对高秆大穗型玉米品种产量的影响[J];辽宁农业科学;2009年01期
13 张军;牛玉贞;王忠孝;洪川;杨俊波;;沂蒙山区夏玉米生态适应性研究[J];山东农业科学;1990年03期
14 肖志强;;“绿神”牌植物光合促进素在玉米上喷施效果试验研究[J];安徽农学通报;2007年19期
15 武艳芍;崔琳霞;樊存虎;郝建平;;晋单35等四个玉米品种光合特性的比较[J];中国农学通报;2008年10期
16 曹铁华;梁烜赫;刘亚军;蒋春姬;王贵满;赵洪祥;李刚;;吉林省气候变化对玉米气象产量的影响[J];玉米科学;2010年02期
17 吕爱枝;曹熙敏;章彦俊;丁成方;王晓波;王美云;赵明;;冀西北半干旱补灌春玉米超高产源库特征研究[J];玉米科学;2011年04期
18 韦如东;;玉米种植密度试验[J];安徽农学通报;2007年16期
19 马雅丽;王志伟;栾青;胡良温;张爱芝;;玉米产量与生态气候因子的关系[J];中国农业气象;2009年04期
20 贾建英;郭建平;彭妮;;气候变化对东北地区玉米产量的影响[J];安徽农业科学;2010年32期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谭炳香;李增元;庞勇;曹斌;;多角度高光谱CHRIS数据森林叶面积指数估测研究[A];遥感定量反演算法研讨会摘要集[C];2010年
2 李云梅;王秀珍;;用模型分析的方法探讨水稻冠层结构变化对冠层反射光谱的影响[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
3 杨勤;陈猛;刘永红;何文铸;高强;柯国华;;覆盖栽培对玉米苗期生长的影响[A];中国作物学会栽培专业委员会换届暨学术研讨会论文集[C];2007年
4 孟丹;李小娟;韩洁;;基于PROSAIL模型-BP神经网络的森林叶面积指数反演[A];地理学核心问题与主线——中国地理学会2011年学术年会暨中国科学院新疆生态与地理研究所建所五十年庆典论文摘要集[C];2011年
5 张马兵;杨应红;董保华;卢逢刚;;安庆市近50年日照特征变化分析[A];第三届安徽科技论坛农业与气候生态学术研讨会论文集[C];2004年
6 王建源;陈艳春;冯建设;;山东省太阳辐射及其变化[A];粮食安全与现代农业气象业务发展——2008年全国农业气象学术年会论文集[C];2008年
7 徐阳;秦俊;高凯;宋坤;胡永红;;上海市几种主要园林树木叶面积指数相关研究[A];中国观赏园艺研究进展 2009[C];2009年
8 宋金玲;王锦地;刘小青;吴门新;;植被真实场景的模拟与建库[A];中国地理信息系统协会第八届年会论文集[C];2004年
9 林文鹏;赵敏;柳云龙;刘冬燕;张翼飞;高峻;;基于SPOT5表观反射率的城市森林叶面积指数估测研究[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
10 唐湘玲;魏文寿;何瑛;;石河子地区近47a日照时数变化特征分析[A];第26届中国气象学会年会气候变化分会场论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 侯玉虹;基于农田气候实时监测的玉米产量性能模拟研究[D];沈阳农业大学;2009年
2 牛兴奎;春玉米产量提升过程中产量性能与群体结构的变化[D];中国农业科学院;2012年
3 马富裕;棉铃发育及纤维品质形成的生态效应与模拟研究[D];南京农业大学;2004年
4 倪纪恒;温室番茄生长发育模拟模型研究[D];南京农业大学;2005年
5 汤亮;油菜生长模拟与决策支持系统研究[D];南京农业大学;2006年
6 高伟;我国北方不同地区玉米(Zea mays L.)养分吸收与利用研究[D];中国农业科学院;2008年
7 骆社周;激光雷达遥感森林叶面积指数提取方法研究与应用[D];中国地质大学(北京);2012年
8 张红;分根盐处理对玉米产量的影响及根系响应[D];山东农业大学;2012年
9 冯鹏;品种与栽培技术对玉米产量及青贮质量的影响[D];中国农业科学院;2011年
10 付雪丽;冬小麦—夏玉米产量性能动态特征及其主要栽培措施效应[D];中国农业科学院;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李向岭;生态因素对玉米产量性能的调控效应及其模型的构建[D];沈阳农业大学;2011年
2 张厚宝;玉米品种郑单958在东北春玉米区的生态适应性研究[D];山东农业大学;2009年
3 关琦;贵州部分玉米品种生态适应性研究[D];贵州大学;2008年
4 曾兴;玉米纹枯病抗性相关基因序列克隆与分析[D];四川农业大学;2008年
5 邹仁峰;玉米无公害生产关键技术研究与示范[D];山东农业大学;2005年
6 王福霞;河西内陆灌区玉米名储水灌注水播种技术试验研究[D];甘肃农业大学;2009年
7 岳瑾;菜用枸杞光合特性研究[D];河北农业大学;2006年
8 郑元红;毕节地区玉米生产中新技术应用的作用与评价[D];贵州大学;2005年
9 郭碧云;陕西生态因子与苹果品质相关性研究[D];西北农林科技大学;2006年
10 唐鸿宇;环境生态因子对蕨菜多酚氧化酶影响的研究[D];吉林大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李攀峰;玉米 超涨泡沫被挤干[N];证券日报;2007年
2 本报记者 刘晓春;玉米骄“籽”挑大梁[N];广西日报;2006年
3 世界期货 刘荣华;大连玉米震荡收阴[N];经济参考报;2007年
4 梅立红;玉米短期涨幅有限 长期市场仍将看好[N];粮油市场报;2006年
5 梁志;实盘压力加大[N];期货日报;2007年
6 证券时报记者  秦利;灾害天气拖累粮食增长预期[N];证券时报;2006年
7 何明儒;外运不畅需求锐减,中卫玉米大量积压[N];粮油市场报;2008年
8 张帆;山东玉米增产收益难抵成本支出[N];期货日报;2008年
9 大有期货 梁志;延续振荡上扬走势[N];期货日报;2005年
10 ;美大豆供需未变 华玉米产量上调[N];期货日报;2004年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978