水稻发育进程动态模拟

以水稻的生物学特性为依据,利用田间试验实测资料,建立了水稻发育进程动态模拟模式。实践表明,在其他条件均适宜的情况下,本模式能够较好地反映天气气候条件对水稻发育进程的影响,可用来预测水稻发育期,以指导大田生产管理。     

作物长势评估指数的设计与应用

合理有效地开展作物长势评估,可以及时反映作物生长状况及其对天气气候条件的响应。由于WOFOST模型、ORYZA2000模型在模拟冬小麦、玉米和水稻生长发育过程具备较强机理性,研究基于2001年以来全国冬小麦、玉米、水稻主产区逐日模拟的作物发育进程、叶面积指数和地上总生物量,通过隶属函数构建评估指数,开展高时空分辨率的作物长势评估。结果表明:长势综合评估指数在作物生长前期以发育进程、叶面积指数和地上总生物量三要素加权集合表征,中后期以发育进程和地上总生物量与穗重相关性的加权集合表征;长势评估指数与常规地面观测和遥感长势监测一致性较好,可以反映天气气候条件影响。在作物生长季内,以日为单位构建了作物长势评估指数数据库;根据长势评估指数将作物长势分为长势好、长势偏好、长势持平、长势偏差、长势差,实现空间上的长势监测、对比;以空间集成的方式,开展省级作物长势对比分析;利用长势评估指数变化反映典型天气气候条件对作物生长发育的影响。上述基于作物模型的作物长势评估指数符合现代化农业气象科研与业务服务发展的需求。     

我国水稻生育期的生态规律及其区划

在总结水稻生育期生态规律研究成果的基础上,提出了一个水稻发育速度的优化模式。该模式综合考虑了温度和日长对水稻发育速度的影响,经回代检验,预报效果良好。以模式为仿制,用全国主要稻区１６５站１９５１￣１９８０年的光温资料求算早、中、晚稻的生育期,并绘出生育期的日数的距平百分率空间分布图,据图分析我国水稻生育期的时空变化规律并解释其生态原因。     

MANAGE-N优化施氮方案的增产效果及原因分析

合理施用氮肥是夺取水稻高产的基本条件之一。在氮肥施用中,目前普通存在着施用量过多或过少,施用时间不合理,氮肥利用率低等问题,不仅影响了水稻产量的提高和米质的改善,而且还污染了环境,降低了氮肥的使用效益。自80年代开始,模拟优化技术引入作物（水稻）生产系统后,已研制出了许多水稻高产栽培技术模式,如“双季杂交稻高产栽培模式”、“双季稻—冬作高产栽培模式”等。这些模式对水稻的施氮量和施氮方法虽有所改进,并取得了明显的增产增收效果,但均为经验模式,未突破传统的施肥概念。近年来,以国际水稻研究所引进的施氮技术模拟优化软件MANAGE-N,充分考虑了不同品种（作物参数）、不同气候条件（光、温、降水等气候因子）、不同土壤条件（土壤参数）等影响水稻生产发育的各种因素,因而具有更大的适应性     

作物发育模式重构及基于甘蔗的模拟检验

发育进程是作物的生理年龄,发育模式是作物生长模型的时间指针。但目前的发育模式只关注某时段（日）气象条件对作物发育的影响,其准确率也难以满足作物生长模拟的需求。根据作物发育速率不仅与气象条件有关、还与其所处发育期有关的理论假设,重构发育进程模式,并利用1980—2019年我国甘蔗发育实测数据进行模式适应性分析,比较传统模式与重构模式的模拟能力。结果表明:重构模式中,发育单位日序模式和温度日序模式对甘蔗发育进程的适应性均较好,尤其在后期温度不断降低的发育进程以及低温年型的模拟中,其适应能力明显优于传统模式。重构及传统模式模拟能力从强到弱依次为发育单位日序模式、温度日序模式、响应适应模式、发育单位模式、发育单位温度修正模式、热量单位模式,均方根误差计算的模拟能力值依次为4.3,3.9,3.7,3.3,3.0,2.8。     

水分影响作物发育进程的研究

不分是影响作和发育进程的重要因子，作者在田间试验的基础上，研究了不同阶段干旱处理对作物发育进程的影响，这对于指导田间灌溉，节约水资源，调节作物发育进程，提高作物产量及品质有重要意义。     

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。     

水稻群体动态预测与栽培决策

本文以作物计算机模拟技术为基础，根据天气，土壤，苗情，模拟预测水稻群体的发育群、茎蘖消长、叶面积动态、光合生产与产量形成。     

“禾荔”荔枝果实发育进程与温度条件的关系

通过对同一果园荔枝连续三年的果实发育期物候资料及同期温度等气象资料的对比分析，结果发现不同年份荔枝果实发育期出现早晚及其持续时间的长短差异明显，其差异与发育期闷所经历的温度条件有关。花序前积寒量绝对值偏大的年份有利于促进荔枝花芽分化；荔枝进入花序至果肉出现期间，日生长温度偏高的年份果实发育进程加快，发育期间隔天数缩短，反之，日生长温度偏低年份，果实发育进程延缓，发育期间隔天数延长；果肉出现至可采成熟期的间隔天数相对稳定。统计结果还表明荔枝果实发育期间的日生长温度累积值比有效日生长温度累积值更能反映温度条件对荔枝果实发育的影响。     

作物发育期积温计算方法及其稳定性

以山西介休农业气象试验站冬小麦京冬6号从出苗至三叶期为研究对象,比较3种模式的计算方法,分析期间日均温及积温与发育天数的关系,得到冬小麦在此期间发育期天数变化幅度最大。3种模式得到的有效积温变异系数都大于活动积温,活动积温中又以模式2稳定性最大。建议以模式2计算活动积温来模拟冬小麦出苗至三叶期的模拟。从统计角度分析,日均温与发育天数存在显著的线性负相关关系,但以日均温模拟发育进程是不准确的。模式3对温度的订正方法会产生日均温和积温偏离现象,日最高气温或最低气温高于上限温度时,订正结果将低于实际;日最高气温或最低气温低于上限温度时,订正结果将高于实际。作物模型中计算日均温和积温时,不宜采用模式3的订正方法。     

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。     

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。     

气候变暖对水稻生育期影响的情景分析

温度是影响作物发育速度的基本因子之一，温度的高低决定生育期的长短。利用全国水稻生态试验资料，分析了不同气候带的水稻生育期与温度的关系。结果指出，水稻生育期平均气温升高1℃，生育期日数平均缩短7.6日。温室效应使气温升高1～4℃，将导致我国各地水稻的一季稻和早稻生育期缩短；东部地区目前的生育期等日期线北移；东北地区北移1～5个纬度；黄淮地区北移3～6个纬度。通过调整种植季节，选用合适的水稻生态类型，以水调温措施，可以减少生育期缩短的日数。     

二代玉米螟卵峰日与气象条件的关系及预报

利用２４年的资料,研究了二代玉米螟发生期与气象条件的关系。建立了卵峰日发生的长、中、短期预报模式。研究结果表明：温度是影响二代玉米螟发生的主导因子,平均气温、最高气温、最低气温、５ｃｍ地温等因子均对二代玉米螟卵峰日有显著的影响。玉米螟发育进程遵循有效积温法则;降水量和雨日偏多,对发育进程有延缓作用。所建立的预报模式经检验效果较好。     

水稻遥感估产的一种方法

该文利用NOAA/AVHRR空间覆盖度宽、资料获取时次多的特点，寻求预测北方一季稻产区水稻产量的最佳时期，利用植被指数建立水稻单产的预报模式，遥感估算水稻种植面积。研究表明，利用卫星遥感手段对水稻进行估产的精度高于常规农业气象模式，又可提高预报时效。     

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。     

从气候角度看我区水稻的增产潜力

研究和建立作物产量与气候条件关系的模式,对挖掘气候潜力,提高作物产量有一定的作用。 一、铜仁水稻气候产量模式 在气候条件中,光热水是水稻生育及产量形成的重要因子。其中水分条件较易得到改善,而光热条件是难以改变的。因此,在水肥、农技措施均能满足的情况下,水稻产量依光热条件而变化,即水稻产量y是太阳总辐射Q及温度Τ的函数(y=f(Q,Τ)。 据有关单位测定,水稻产量80％以上都是来源于抽穗后光合产物的积累,而光合强度取决于太阳总辐     

春小麦黄叶率发生规律及其模拟

黄叶率的变化直接反映出光合器官——叶片的消长与功能，是作物生长模拟的重要环节之一。本文以田间试验（1985—1988年）为基础，分析了春小麦黄叶率的演变过程，确立了其与作物自身发育过程的函数关系，并进一步探讨了环境温度和水分条件影响绿叶变黄过程的模拟和订正，建立了模拟黄叶率动态演变的集成模式。试验表明，该模式的模拟效果是令人满意的。     

铜仁市水稻生产的气候条件分析及防灾措施

从铜仁市的气候条件出发，分析铜仁市水稻全生育期的农业气候条件，应用回归分析法对影响水稻气象产量的因子进行相关分析，并重点针对高温干旱的危害提出防灾措施。     

水稻覆膜节水种植对NO排放的影响

为保障粮食安全和节约水资源,水稻覆膜节水技术正越来越多地被农业生产部门运用到水稻生产中。但是,与传统种植模式(采用淹水与烤田相结合的间歇灌溉)相比,水稻覆膜节水种植模式通过改变土壤条件,引起稻田生物地球化学过程变化,进而使得大气环境污染性气体一氧化氮(NO)的排放发生变化。为了定量研究两种种植模式的NO排放差异及其关键控制因子,采用静态暗箱—化学发光法,对不同种植模式下两种施肥条件(常规施肥与无氮肥对照)的水稻—休耕系统NO排放通量及其环境因子进行了原位周年观测。结果表明,水稻生长季NO排放主要发生在中期烤田阶段,覆膜节水种植模式的NO通量多高于常规淹水种植模式,水稻生长季NO排放系数分别为0.12%和0.016%,主要原因是覆膜节水种植模式提高了土壤温度和氧化还原电位。在休耕季,两种种植模式的NO排放都与土壤湿度呈显著负相关。覆膜节水种植模式全年NO排放有大于传统种植模式的趋势,其排放系数分别为0.15%和0.032%,但需时间更长地点更多的试验研究加以证实。