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《扬州大学》 2006年 博士论文
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FACE水稻生长发育模拟模型研究

孙成明  
【摘要】: 大气CO_2浓度到本世纪末预计将达到650-780μmol.mol~(-1)(IPCC,2000)。大气CO_2浓度升高不但影响气候变化,更直接影响作物生长。水稻是我国最重要的粮食作物之一,其能否可持续发展对我国粮食安全有着举足轻重的影响。随着全球大气CO_2浓度的日益升高,水稻生产必将会受到一定的影响。进行水稻对大气CO_2浓度升高的响应及模拟模型研究,不仅有助于揭示大气CO_2浓度对农田生态系统结构、功能的影响机理,预测可能的变化趋势,也是国家制订粮食生产和化肥、农药生产长远规划,保证21世纪粮食供应的需要。本研究以武香粳14号为供试品种,利用目前我国唯一的农田开放式空气CO_2浓度增高(FACE)研究平台(2001-2003,无锡,31°37’N,120°28’E;2005,江都,32°35’N,119°42’E),大气CO_2浓度设370μmol·mol~(-1)(对照)和570μmol·mol~(-1)(FACE)2个水平,施氮量2001年设150、250 kg·hm~(-2) 2个水平,2002和2003年设150、250、350 kg·hm~(-2) 3个水平,2005年设150、250 kg·hm~(-2)2个水平,主要研究FACE对水稻的生育期、茎蘖动态、干物质积累与分配,叶面积动态以及N素吸收利用的影响及其模拟模型,以期为未来大气CO_2浓度倍增条件下水稻生长发育及产量预测等提供依据。主要研究结果如下: 1、研究了开放系统中CO_2浓度增高后水稻生育期的变化情况,结果表明,FACE处理使水稻播种-抽穗期、抽穗-成熟期以及全生育期的平均天数比对照明显缩短。增施N肥后可以减缓FACE对水稻不同生育时期的缩短程度。在此基础上构建了FACE水稻生育期模拟模型,模型以“水稻钟模型”为基础,以生育期内的平均温度作为主要驱动因子,同时引入CO_2和N素影响因子,并分别用指数函数和二次曲线函数来定量描述CO_2和N素效应,以调节生育期的长短。通过不同年度试验数据的检验,表明模型对CK及FACE条件下水稻不同生育期天数的预测性能好。不同生育期预测误差的根均方差(RMSE)最大为2.64d,最小只有0.15d,且相关系数均达到了极显著水平。说明FACE水稻生育


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