单株水稻生长与产量形成数值模拟试验初报

本文以光合作用,呼吸作用,同化物分配、转移这三个基本生理过程为依据描述水稻生长与产量形成的干物质增长积累过程,建立了单株水稻生长模式,并用1983年南京气象学院农气试验站“南粳34”水稻分期播种试验观测资料对水稻干物质增长和产量形成过程进行了模拟计算。结果表明所建模式基本上能反映水稻生长和产量形成的实际变化情况。     

水稻生长和产量形成的数值模式

水稻生长和产量形成与外界环境条件之间有着密切关系。本文通过作物光合作用、呼吸作用两个生理过程,把水稻生长与环境条件有机地联系起来,对水稻生长过程进行定量的数学描述。本文探讨了水稻生长过程中干物质的分配规律,建立了水稻器官干物质积累过程、光合作用、呼吸作用、叶面积动态变化等模式。尽管还不够完善,但用它计算模拟水稻生长与产量形成的结果是较为满意的。     

水稻生长模拟模式的研究

根据1989和1990年的田间试验资料，建立晚稻南粳34生长和产量形成的模拟模式。着重考虑光合作用、呼吸作用和生长等生物学过程。光合受辐射、温度和叶面积等因素影响，呼吸包括生长呼吸、维持呼吸和光呼吸，生长以净光合产物的分配转移模拟，产量形成以净光合产物积累模拟.结果表明，模拟值与实测值较为一致。     

基于水稻生长模型的气象影响评价和产量动态预测

在对国际先进的水稻生长模型ORYZA2000进行模型调试、验证, 实现本地化的基础上, 以双季稻发育速率参数为主, 结合地形、气候、水稻熟性分布和当地生产实际, 将江南双季稻区按发育参数划分为7个区域, 实现了ORYZA2000模式在我国江南双季稻地区的区域应用。利用该模型进行了不同年份气象条件影响定量评估的应用试验, 评价结果与实际符合, 定量客观。探讨了利用机理性作物生长模式动态预测产量的方法。通过建立不同发育期的水稻模拟生物量与相对气象产量的相关统计模型, 结合趋势产量预测, 实现了地区级双季稻不同发育期的产量动态预测。外推检验结果表明, 各地早晚稻不同发育期的产量动态预测模型平均误差为4.8%~6.1%, 可初步用于业务。     

水稻干物质的数值模拟及类型区划

干物质积累是水稻经济产量的基础,利用分斯播种资料,运用作物生长模拟方法,根据水稻主要种植区域的光温资料,作出水稻干物质积累的理论计算。通过对干物质积累值的时空规律分析和区划,为分析生物学产量形成的生态条件提供数据。     

二氧化碳浓度增加对冬小麦生长发育影响的数值模拟

根据国内外小麦生长模拟研究成果,借鉴荷兰学者的模拟思路,从作物生长的主要生理过程人手,综合考虑气候变暖与大气中CO2浓度增加等因素对作物生长发育和产量形成的影响,修正了在一级生产水平下冬小麦生长模拟模式,使得模式能够对CO2浓度的变化做出相应的反应。经资料检验,在当前CO2浓度下,冬小麦总干重和穗干重的模拟平均相对误差小于10％,其它器官干重及叶面积指数的模拟也取得了较好的结果。运用改进后的模式模拟试验了未来气候变暖和CO2倍增对冬小麦生长发育的可能影响。     

增温对水稻生长影响研究进展

从增温对水稻生长发育、光合特征、物质分配和产量组成的角度开展其影响研究进展综述。研究结果表明,较大幅度增温对水稻生长发育和光合生产造成不利影响,进而降低了水稻的产量。大部分研究手段是基于人工气候室或者控制试验,然而,其控温结果与实际温度变化规律的情况存在很大差距,并且增温对水稻生长发育影响机理并不清楚。为了精准模拟控制增温过程,围绕开放式增温技术方法的研究是必要的。     

土壤-作物-大气连续体水分循环与作物生产关系的模拟模式研究

从土壤-作物-大气连续体（SPAC）的水分循环出发，以冬小麦为例，通过对土壤水分动态和有关作物生长过程的模拟，建立作物水分消耗与干物质积累和产量形成关系的动力-统计模式。经3年试验资料的验证，总干重、籽粒产量和根层土壤水分含量的平均模拟误差分别为6.39%，5.60%和5.45%。发育期、叶面积动态和干物质积累动态的模拟与实测情况吻合得也较好。     

冬小麦干物重动态统计预报模式初探

在农作物产量预报方法研究中,多是气候统计模式。在实际应用中,从统计局取得产量数字,掺有许多社会因素,难以得到确切的实产数据,这对气候统计模式的进一步深化带来困难。以亩穗数、穗粒数、千粒重之积建起的农学模式,虽用实测资料建模,但精度较高的预测必需待掌握三要素的实测值,预报时效较短。 已有人在水稻,大豆、玉米等作物上采用铃形增重曲线作预报研究,本文在此基础上引用于冬小麦,并以布点,监测的试验手段取得大量农业,生物、气候资料,从模拟冬小麦干物重形成过程入手,力求探索时效长,较实用,人为影响较少的具体测点产量预测方法,由此推测全县或全省产量。     

中国农业气象灾害监测预警系统建设

中国气象局多轨道业务建设项目"中国农业气象灾害监测预警系统建设"2007年取得了可喜成果.其中,"基于作物生长模拟模型的作物产量动态预报业务技术应用研究"对东北玉米、华北冬小麦和江南双季稻生长模拟模式及参数区域化技术进行了改进,完善了各类作物产量动态预测方法,初步建立了产量预测模型,探讨了该模型与当前业务系统连接过程中实时资料获取渠道及替代解决方案,最终研制完成了省级业务应用系统版本."东北玉米低温冷害监测研究"在前人单一监测和评估指标     

气候变化对中国南方稻区水稻产量影响的模拟和分析

采用了DSSAT作物模式和区域气候模式相连接,模拟分析了A2和B2气候变化情景对中国主要地区灌溉水稻产量的影响。气候变化情景采用了IPCC发布的SRES(Special Report on Emissions Scenarios)系列的最新温室气体排放情景,气候情景值采用区域气候模式PRECIS(Provide Regional Climates for Impact Studies)的模拟值。通过研究站点水稻对A2和B2增温梯度敏感性的分析表明:温度增加,水稻产量呈下降趋势,随着温度增加,产量下降幅度增大。且在同一增温水平下,在南方热带地区的昆明和海口,产量下降幅度大于其他站点。A2和B2的产量相对于基准年(1961~1990年)的变化分别为:气候变化对不同站点的年代际水稻平均产量表现了正面或负面的影响(A2情景下为2.3%~-10.2%,B2情景下为4.0%~-13.6%),在某一些站点,水稻高产年和低产年的概率明显增加,产量分布趋于两极化。     

CERES 小麦模式中土壤水分平衡的计算方法

CERES 系列模式,包括玉米、小麦、水稻、花生等十余种作物,是目前世界上比较完善的作物生长模拟模式,在产量预测、风险分析和研究气候变化对农业生产的影响等方面,已得到广泛应用。我国许多单位也陆续引入了此模式,并开展了一些分析、验证和应用。整个模式主要包括三部分:土壤水分平衡、养分(氮)平衡和作物生长发育过程。作者在查阅有关资料和剖析原始计算程序的基础上,得到了 CERES 小麦模式中土壤水分平衡计算的基本过程,并将其独立化进行了运行和验证。     

中国农业气象模式(CAMM1.0)构建与应用

为发展适宜中国区域农业种植特点的农业气象模式,基于国外作物生长模拟方法,通过模式机理过程改进或重构以及应用方式革新,建立了中国农业气象模式（Chinese AgroMeteorological Model version 1.0,CAMM1.0）。CAMM1.0利用平均温度和土壤水分改进了作物发育进程模式,利用土壤水分改进了作物叶片光合作用、干物质分配和叶面积扩展过程模式,通过蒸发比法扩展了作物蒸散过程模式;自主建立了基于发育进程的冬小麦株高、基于遥感信息的作物灌溉、遥感数据同化、作物长势与灾害评价等模式。基于互联网技术构造了实时运转平台,主要功能包括作物生长过程实时常规模拟与用户个性化定制模拟。CAMM1.0的部分子模式采用多种方法构造,便于多模式集成。CAMM1.0对作物发育进程、光合过程、株高的模拟效果较好,但对土壤水分变化过程的拟合略差,模拟产量略偏低。CAMM1.0评价淮河流域夏玉米年际干旱减弱而涝渍增加的趋势与实际基本相符。     

高温对水稻生长的影响

为了弄清水稻引起“秋落”现象的原因,有几个研究曾经进行了水、土高温对水稻生长和产量的影响的调查。三原(1947年)对水稻进行了试验,从分蘖后期到成熟,夜间一直保持比平常高3～4℃。他设想,在高温的情况下籽粒产量比较低的原因是由于无用呼吸增加     

近几十年气候变化对江西农业生产的影响

本文对江西省近几十年的气候变化进行了研究,并以作物生物学特性为依据,从作物生长的主要生理过程入手,对江西主要粮食作物双季水稻的生长发育过程进行动力模拟,建立了适合江西双季水稻生长的动力模拟模型.模拟结果表明,江西气候变化不利于农业生产,必须采取相应的防御措施。     

早稻的农业气象条件评判模型

本文利用模糊聚类方法对早稻各生育时段农业气象条件进行分类;并用一组农业气象模式,在计算机上作各种组合条件下的早稻生长状况和产量模拟试验;构造影响指数C_a和C作为农业气象条件定量评估的依据;通过计算机终端输出早稻生长状况和产量动态监测结果,提供农业气象信息服务和早稻生产决策方案。此外,还用决策分析方法讨论了上海早稻适宜的栽插密度。     

区域地形影响下冷锋后飑线的数值模拟

本文设计了一个加地形并含详细边界层参数化方案的十三层有限区域细网格模式，并对1983年4月28日冷锋后方、大别山东侧干锋触发形成的近似垂直于冷锋的飑线过程进行了模拟。通过和无地形模式模拟结果的比较，表明区域地形的诱发作用是大别山东侧一类飑线形成的可能原因。文中还模拟了冷区飑线的热力、动力结构，其主要特征和观测研究的结果是一致的。     

广西早稻产量农业气象预报模式探讨

广西地处亚热带,热量资源丰富,雨量充沛,全区的八个地区均可种植双季稻。但由于各个地区所处的地理位置不同,且地形复杂,气候条件有一定差异,因此各地区水稻的品种、种植季节、发育期不一,影响水稻产量的气候因子也不尽相同。本文根据早稻生育期内对各气象条件的要求,采用数理统计方法,建立各地区早稻产量农业气象预报模式,并根据各地区早稻产量对全区早稻产量的贡献大小,组成全区早稻产量预报模式。经1982、1983两年试报,效果较好。     

淹涝胁迫对水稻植株叶片光合性能的影响

为提高水稻作物生长模型中淹涝胁迫对水稻生长和产量影响的定量评估能力,通过开展水稻盆栽淹涝试验,研究了不同淹涝胁迫程度对粳稻和籼稻植株叶片光合性能的影响,并将两者之间的关系进行了定量化,结果表明:1)两种水稻植株叶片的光量子效率AQE、最大光合速率P_m均随淹涝天数的增加而明显下降,全淹处理的下降幅度较大,受全淹处理8天后平均下降幅度近五成,而半淹处理的下降幅度较小,半淹处理8天后平均降幅约一成左右;叶片基础荧光F_0、最大荧光产额F_m和最大光化学效率F_v/F_m也均随着淹涝胁迫天数的增加出现不同程度的降低。2)植株叶片光量子效率和最大光合速率随淹涝深度和淹涝天数变化可用定量关系模型y=1-aH-bH~3T来描述,用独立的试验资料对该模型进行检验后表明,模型的模拟值与实测值有很好的一致性,两者的相关系数高、RMSE值低,模拟效果令人满意。3)全淹处理下,水稻植株叶片最大光合速率P_m和最大荧光产额F_m下降幅度具有较好的相关性,可运用荧光测定的信息来快速估计淹涝胁迫对水稻叶片光合速率影响的程度。本研究可为改进水稻模型中淹涝胁迫条件下的水稻干物质累积和产量的模拟提供依据。     

水稻生长和产量形成的数值模拟研究

本文提出了水稻的“底物利用函数”H(t),以模拟控制作物体内底物分配的酶系统的功能。根据碳平衡关系和米切利斯-门腾规律,建立了从动力学观点出发的、定量描述水稻营养生长和产量形成与天气条件的关系的数值模拟模式。