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《浙江大学》 2003年
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马铃薯生长发育的动态模拟研究

黄冲平  
【摘要】: 作物生长发育动态模拟的研究始于20世纪60年代,是随着系统分析方法和计算机技术在生态科学中的应用而兴起的,作物生长发育的动态模拟是指将作物与周边的生态环境因素作为一个整体,应用生态学的原理和系统分析的方法,对作物的生长发育、光合生产、器官建成和产量形成等生理过程及其与环境和栽培技术的关系加以理论概括和数量分析,然后在计算机上进行动态的定量分析和仿真研究。 随着现代信息技术的发展,过去40多年来作物生长模拟使用的计算机技术已经显得不能适应现代农业发展的需要,为此本文在查阅了国内外作物生长发育动态模拟研究领域的大量文献和田间试验的基础上,构建了马铃薯生长发育的动态模拟模型,并开发了基于中文版VB 6.0的模拟软件,为网上应用本研究的理论和实践成果提供了基础。 本研究的主要创新之处有以下三个方面:1)在国内第一个完成了马铃薯生长发育模拟模型的构建。包括马铃薯的生育期模型,株高、叶龄等植株个体性状模型,群体叶面积动态与光合生产模型、干物质积累与产量形成模型等。生育期模型中解析了不同生态条件下,马铃薯生育期变化的机理、定量地给出了土壤温度增加对加快马铃薯生育过程的贡献,从根本上改变了传统的分析方法,其它子模型对马铃薯在温室大棚内或不同地区选择不同的种植和收获季节,相应生态条件下的群体诊断和优化管理等都将具有指导意义。因此本研究不仅对促进马铃薯生产发展有实际意义,对全面理解环境因子变化对作物生长的影响也有帮助。2)在作物生长发育温度效应的非线性模型方面修正了前人的错误,从数学模型的推导中证明了殷新佑(1994)提出的模型源自高亮之(1989)提出的模型,并对修改后的模型进行了全面的解释。在此基础上笔者提出了一个基于高斯方程的作物生长温度效应非线性模型,提供了应用SAS软件求取有关参数的方法,并将该模型成功地应用于整个马铃薯生长发育的模拟模型,模拟结果均较理想。3)在计算机编程语言方面,笔者首次以中文版VB 6.0语言完成了马铃薯生长发育模 浙江大学博士论文 拟软件的开发,并以运行中的计算机界面表达了群体光合速率、叶面积动态、干 物质积累等受每日的温度和光照变化影响的模拟结果,这种表达方式从根本上克 服了过去依靠有限的模拟数据以Excel等制图工具绘制光滑曲线的缺陷,是作物 生长模拟研究领域的重要进展。成功地开发出基于中文版VB 6.0语言的计算机 模拟软件还为网上远距离应用网络版中文模拟软件提供了可能。 1马铃薯生长动态模拟的研究进展与存在问题 国外近期马铃薯生长发育动态模拟主要集中在气候变化对马铃薯生产的影 响,马铃薯生长发育的生理生态特征,模拟模型为基础的生态区划等方面。气候 变化对作物生产的影响是生态学研究的热点问题。据研究温度、辐射和大气中 氏增加会导致欧洲马铃薯减产,而降雨增加会导致欧洲马铃薯显著增产,生理 生态特征方面国外学者以芽条生长速度来模拟播种到出苗的日期,’用有效生理日 来模拟从出苗到开花、开花到成熟的天数,并提供了同化产物随生育期变化在不 同器官中的分配率;以模拟为基础的马铃薯生态区划也获得了有意义的结果。国 内没有人研究过马铃薯的生长发育动态模拟,也没有人从国外引进成套软件,因 此只有参考其它作物的研究成果开展有关研究。 2马铃薯生长温度效应与生育期模型 作物生长的温度效应系数是非线性的,作物生长量从最低温度到最适温度为 增函数,从最适温度到最高温度为减函数。笔者在修正了前人的模型之后提出了 一个基于高斯方程的温度效应模型,并成功地应用于生育期模型。模拟的结果表 明浙江省马铃薯主栽品种“东农303”从播种到出苗需要n一13个有效生理日, 从出苗到现蕾为21一23个有效生理日,现蕾到成熟为12一13个有效生理日,通过 马铃薯生育期数学模型的解析,笔者给出了地膜覆盖后土壤温度增加对促进马铃 薯生长的数值分解方法和计算结果,完善了笔者提出的马铃薯地膜覆盖的地积温 效应理论,实现了从定性分析到定量分析的突破。 3马铃薯株高和叶龄发展 马铃薯株高和叶龄发展是重要的个体性状和形态特征之一,这两个性状表达 了马铃薯地上部器官建成的主要方面,即茎的生长和叶片的生长。马铃薯株高和 浙江大学博士论文 叶龄的生物数学模型与生育期模型在数学表达上是相似的,而机理上则更具体, 因为株高可以用尺测量,叶龄可以计数,有效生理日只能通过模型计算。 4叶面积动态变化与群体建成 叶面积动态变化是群体发育最重要的指标,但对叶面积指数的模拟目前还缺 乏很有效的方法。本研究以传统的LDgistic方程为基础对1994年在浙江大学华 家池校区实验农场所做试验不同处理的叶面积动态进行了拟合分析,并以此为基 础给出了理想群体、徒长群体、长势不良群体的叶面积动态曲线,以供生产实践 诊断分析参考。 5干物质积累与产量形成模拟 本研究在马铃薯群体的光合速率和干物质积累的模拟结果的表达方面取得 了突破,以运行中的计算机界面表征了每天主要生态因子变化对光合生产和干物
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:S532

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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2 张彩琴;内蒙古典型草原生长季内植物生长动态的数学模型与计算机模拟研究[D];内蒙古大学;2007年
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 张玉娇;花生生育动态与模拟模型的研究[D];山东农业大学;2006年
2 张昆;花生栽培管理计算机专家系统的研究[D];山东农业大学;2006年
3 李娜;花生生长动态与土壤氮素水平的关系及模拟模型研究[D];山东农业大学;2007年
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5 厉广辉;花生生长动态与土壤水分的关系及模拟模型的研究[D];山东农业大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 黄冲平;王孝德;吴建华;;马铃薯看叶施肥技术的初步研究[J];中国马铃薯;1993年01期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 厉广辉;万勇善;刘风珍;孙爱清;马登超;;花生不同播种深度的出苗期模拟研究[J];山东农业科学;2009年12期
4 刘淑云;封文杰;王风云;李景岭;;基于PDT的温室茄子发育模拟模型[J];山东农业科学;2010年10期
5 孙翠花;陈志国;;青海高原气候条件与农作物高产分析[J];安徽农学通报;2006年06期
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7 张卫中;姚满生;;干旱丘陵区化学调节剂在马铃薯生产中的应用研究[J];安徽农学通报;2007年03期
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10 时向东;刘艳芳;文志强;王卫武;;植物根系伤流研究进展[J];安徽农业科学;2006年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 刘铁梅;胡立勇;曹凑贵;刘铁芳;傅廷栋;;油菜发育过程及生育期机理模型的研究[A];2004’中国作物学会学术年会文集[C];2004年
4 曹宏鑫;金之庆;石春林;葛道阔;魏秀芳;;基于WEB与模型的小麦栽培数字化设计国内外研究进展[A];全国小麦栽培科学学术研讨会论文集[C];2006年
5 郭银巧;李存东;赵传德;;玉米适宜动态生育指标预测知识模型[A];作物逆境生理研究进展——中国作物生理第十次学术研讨会文集[C];2007年
6 张保军;;中国西部作物栽培学科发展展望[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
7 徐建飞;王凤义;;不同生态条件对马铃薯块茎比重的影响[A];马铃薯产业与科技扶贫(2011)[C];2011年
8 李春晓;石瑛;王凤义;马丽娜;王冬雪;卢福顺;关巍;;马铃薯叶片光合特性与产量及品质性状的相关性[A];马铃薯产业与科技扶贫(2011)[C];2011年
9 任珂;刘淑华;姜波;高德臣;田敏娟;;内薯7号马铃薯生长发育规律的研究[A];马铃薯产业与科技扶贫(2011)[C];2011年
10 潘学标;;作物生长发育模拟模型的研究进展与现状[A];第一届全国青年作物栽培作物生理学术会文集[C];1993年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱玉林;基于能值的湖南农业生态系统可持续发展研究[D];中南林业科技大学;2010年
2 李宗奉;生态学视角的农民问题研究[D];山东农业大学;2010年
3 吕长文;不同类型甘薯生理特性与淀粉代谢及产量调控研究[D];西南大学;2011年
4 马玉平;陕甘宁地区退耕还林还草的气候和农业效应模拟研究[D];中国气象科学研究院;2011年
5 夏天;基于高光谱遥感的区域冬小麦生物量模拟及粮食安全评价[D];华中师范大学;2011年
6 韩非;蓝莓机器视觉识别与标定技术研究[D];东北林业大学;2011年
7 孙宁;气候变化对制造业的经济影响研究[D];南京信息工程大学;2011年
8 刘海龙;作物生产系统水分和氮素管理的DSSAT模型模拟与评价[D];中国农业科学院;2011年
9 翁定河;马铃薯稻草包芯高产栽培及其生理机制研究[D];福建农林大学;2011年
10 左应梅;木薯光合特性的生理生态研究[D];海南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 骆雪姣;棉花不同密度效应研究[D];华中农业大学;2010年
2 冯慧慧;基于作物模型和GIS的县域水稻产量动态预测技术研究[D];安徽农业大学;2010年
3 席旭东;黄芪种苗分级移栽生长发育特性及采收期研究[D];甘肃农业大学;2010年
4 吴雁斌;SNP与PEG对低温下马铃薯试管苗相关生理指标的影响[D];甘肃农业大学;2010年
5 文义凯;正义和反义PPase基因转化马铃薯的研究[D];甘肃农业大学;2010年
6 郭仁松;新疆超高产棉花群体质量指标研究[D];新疆农业大学;2010年
7 吴贤玲;面向常规数据的水稻生长模型模拟研究[D];新疆农业大学;2010年
8 王岩;竹子地上部分形态特征及生长建模研究[D];昆明理工大学;2009年
9 张西露;冬闲田马铃薯需肥规律与肥料效应研究[D];湖南农业大学;2010年
10 周新跃;超级杂交稻苗情动态模拟研究[D];湖南农业大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王凤婷;艾希珍;;钾对日光温室黄瓜矿物质含量的影响[J];山东农业科学;2007年02期
2 万书波;;山东省花生增效技术对策[J];山东农业科学;2008年04期
3 张晓艳;封文杰;刘淑云;王丽丽;刘锋;朱建华;;花生光合生产与干物质积累的动态模拟[J];山东农业科学;2009年01期
4 王娜;徐明举;王超;郭梁;孙家正;田长平;陈学森;;早实核桃实生后代部分性状的遗传变异[J];山东农业科学;2010年07期
5 李维江;土壤干旱与复水对花生生理特性的影响[J];山东农业科学;1997年05期
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7 吴开志;肖千文;廖运洪;蒲光兰;张丽;韦莉;;早实核桃采穗圃修剪技术效应研究[J];安徽农业科学;2007年36期
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10 李娟,章明清,林琼,陈子冲,谢光球,彭嘉桂,熊德中;钾、钙、镁交互作用对烤烟生长和养分吸收的影响[J];安徽农业大学学报;2005年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高露双;长白山典型树种径向生长与气候因子的关系研究[D];北京林业大学;2011年
2 夏天;基于高光谱遥感的区域冬小麦生物量模拟及粮食安全评价[D];华中师范大学;2011年
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4 吕新;生态因素对玉米生长发育影响及气候生态模型与评价系统建立的研究[D];山东农业大学;2002年
5 姬谦龙;不同基因型美国黑核桃对干旱胁迫的适应机制研究[D];山东农业大学;2002年
6 张继祥;美国黑核桃实生苗生态生理过程对环境因素响应的数值模拟[D];山东农业大学;2002年
7 孙晓梅;日本落叶松纸浆材优良家系选择及家系生长模型的研究[D];中国林业科学研究院;2003年
8 张怀志;基于知识模型的棉花管理决策支持系统的研究[D];南京农业大学;2003年
9 侯加林;温室番茄生长发育模拟模型的研究[D];中国农业大学;2005年
10 王锡平;玉米冠层光合有效辐射三维空间分布模型的构建与验证[D];中国农业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张杰伟;合肥市三种常绿园林树木生长模型的研究[D];安徽农业大学;2010年
2 刘清华;核桃种子萌发及苗期生长特性研究[D];山东师范大学;2011年
3 张小卫;北京部分绿地群落冠层结构研究[D];北京林业大学;2011年
4 赵庆丹;树木三维可视化模拟研究与系统实现[D];东北林业大学;2011年
5 赵营颖;树木三维建模与交互式渲染关键技术研究与实现[D];电子科技大学;2011年
6 熊淑萍;烟草生长发育动态模拟模型系统(Tobacco-DSMS)的研究[D];河南农业大学;2003年
7 赵聪慧;园艺设施工程技术专家系统的研究[D];山西农业大学;2003年
8 杨娟;烟草根系生长发育动态模拟模型及其可视化研究[D];河南农业大学;2004年
9 王会军;温室黄瓜生长发育模拟模型的研究[D];中国农业大学;2004年
10 史永江;矿质营养水平对核桃幼树生长发育的影响[D];河北农业大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘淑云;封文杰;王风云;李景岭;;基于PDT的温室茄子发育模拟模型[J];山东农业科学;2010年10期
2 尹鹏达;赵丽娜;朱文旭;李鑫;岳冰冰;焦玉生;赵光伟;孙广玉;;氮磷钾配施对填充型烤烟还原糖含量的影响[J];华北农学报;2011年S2期
3 崔健国;金丹丹;王晓也;关鑫;张吉立;王鹏;;不同施氮量对烤烟磷积累以及磷肥利用率的影响[J];黑龙江农业科学;2010年11期
4 董长军;张吉立;王春艳;李大壮;叶义;;黑钙土自然肥力下重茬烤烟磷积累与分配规律研究[J];江西农业学报;2012年06期
5 张彩琴;杨持;;生长季内草原植物生长动态与气象因子的相关分析及其模拟研究[J];内蒙古农业大学学报(自然科学版);2009年01期
6 姜志伟;陈仲新;任建强;周清波;;粒子滤波同化方法在CERES-Wheat作物模型估产中的应用[J];农业工程学报;2012年14期
7 张吉立;王春艳;孟蕾;王鹏;;发酵饼肥对烤烟各器官磷积累和分配的影响[J];湖北农业科学;2012年20期
8 刘桃菊;李晖;唐建军;戚昌瀚;陈美球;;大麦发育模型及其光敏感参数[J];生态学报;2007年11期
9 吕贞龙;徐寿军;庄恒扬;;作物发育温度非线性效应Beta模型的特征分析[J];生态学报;2008年08期
10 刘淑云;谷卫刚;封文杰;王风云;李景岭;;基于生理发育时间的日光温室茄子发育模拟模型[J];生物数学学报;2010年04期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 贺春燕;施肥对枸杞产量和品质的影响及效应研究[D];甘肃农业大学;2009年
2 刘海龙;作物生产系统水分和氮素管理的DSSAT模型模拟与评价[D];中国农业科学院;2011年
3 黄志珍;农田土壤氮素平衡动态模拟模型研制与SISNDB信息系统开发[D];浙江大学;2005年
4 李建明;温室厚皮甜瓜幼苗生长模型与生态生理变化规律研究[D];西北农林科技大学;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 青格乐;大棚栽培对紫花苜蓿生长特性与品质的影响[D];内蒙古农业大学;2011年
2 卢兴孟;番茄生长发育与环境关系的动态模拟[D];西北农林科技大学;2011年
3 张智优;基于发育指数的设施番茄生长发育模拟模型研究[D];南京农业大学;2011年
4 孙有丰;土壤湿度和气温对茶树生长影响的研究[D];安徽农业大学;2007年
5 花登峰;基于构件化生长模型的作物管理决策支持系统[D];南京农业大学;2007年
6 李晓敏;玉米生长计算机动态模拟研究[D];河北农业大学;2008年
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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1 黄冲平,张放,王爱华,胡秉民,杨京平;马铃薯生育期进程的动态模拟研究[J];应用生态学报;2004年07期
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3 张友亮 杨贤忠;“马铃薯大王”陈井勉[N];湖南科技报;2007年
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7 吴仕锋;建平马铃薯协会真助农[N];朝阳日报;2007年
8 马文锋贺玉莲;西吉囊括宁夏马铃薯四项冠军[N];宁夏日报;2007年
9 王新萍;2008年:“国际马铃薯年”[N];中国社会报;2008年
10 记者 庄俊康通讯员 闫涛;土豆良种补贴增至500万[N];甘肃经济日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄冲平;马铃薯生长发育的动态模拟研究[D];浙江大学;2003年
2 刘峰;大规模森林场景的实时绘制及动态模拟[D];浙江大学;2011年
3 钱新华;基于数字化工厂概念的乙烯装置生产过程模拟及其应用[D];大连理工大学;2010年
4 欧阳艳艳;微型湿空气透平循环动态模拟研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
5 韩檬;间歇萃取精馏混合溶剂的分子设计及过程的动态模拟[D];天津大学;2007年
6 于遵波;草地生态系统价值评估及其动态模拟[D];中国农业大学;2005年
7 唐喜庆;海上医院医疗环境评价与控制[D];同济大学;2007年
8 王健;陕北黄土高原土壤水库动态特征的评价与模拟[D];西北农林科技大学;2008年
9 王少丽;农田氮转化运移及流失量模拟预测[D];清华大学;2008年
10 郭红;长白山地区森林景观格局与生态规划研究[D];东北林业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王爱华;马铃薯主要农艺性状的动态模拟研究[D];浙江大学;2004年
2 王岩;欠平衡钻井气液两相流动态模拟研究[D];大庆石油学院;2009年
3 倪莉;制冷装置部件CAD及自动化动态模拟[D];浙江大学;2002年
4 商利容;PET聚合反应器的建模及在聚合流程动态模拟中的应用[D];北京化工大学;2000年
5 宋芳婷;中庭热环境动态模拟方法研究[D];清华大学;2004年
6 张秋荣;环氧丙烷聚合反应装置动态模拟[D];北京化工大学;2002年
7 汪涛;基于SD的龙运物流园区运作动态模拟研究[D];东北林业大学;2007年
8 刘永康;光气合成装置的动态模拟与应用[D];北京化工大学;2004年
9 孙学阳;简单地质—开采条件下的采煤沉陷预测程序设计[D];西安科技大学;2005年
10 徐俊;新型搅拌捏合机的数学建模、动态模拟及强度分析研究[D];青岛科技大学;2005年
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