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。     

水稻净光合的模拟研究

根据农业气象学和植物生理学的基本原理，利用人工气候箱盆栽试验观测资料，建立了水稻净光合模拟模型，确定了模型有关参数，探讨了水稻叶片的净光合能力与温度、光照等气象条件之间的本质联系，为研究水稻植株干物质积累、分配规律和产量预报提供了理论依据。     

水稻总叶龄模拟研究

以水稻的生物学特性为依据,利用田间试验实测资料,经过统计分析,确立了水稻总叶龄与环境变量之间的相关关系,建立了不同品种种水稻的总叶龄模拟模式,发现日长是影响水稻总叶龄的主要因素,其次是温度。     

大气环流模式与春玉米生长模拟模式联接的影响评估模拟试验

根据春玉米田间试验资料和历史气候资料,对春玉米生长模拟模式进行了验证与灵敏性分析,在此基础上,运用逐步订正法将当前气候前景和大气环流模式输出资料结合历史气候资料生成的未来气候情景订正到１ｏ×１ｏ网格点上,与春玉米生长模拟模式相联接,就未来气候变化对我国东北地区春玉米生长、发育和最终产量的可能影响进行了网格化定量模拟,并对一些适应性对策的效果进行了定性或定量的分析。结果表明,在ＤＫＲＺＯＰＹＣ模拟的未来情景下,若保持当前作物品种和生产技术措施不变,研究区域除北部将平均增产７０％外,其余地区都将有不同程度的减产,幅度在－１０％～－５０％之间,而在ＮＣＡＲ模拟的情景下,中西部地区将增产,其它地区可维持当前产量水平。适应性对策将对开发利用未来可能的气候资源,减缓未来气候变化的负效应,充分发挥其正效应起到积极作用,进而绝大部分区域将受益于未来水热条件的改变。     

水稻发育进程动态模拟

以水稻的生物学特性为依据，利用田间试验实例资料，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，本模式能够较发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。     

转基因水稻花粉扩散模拟方法研究

转基因水稻在过去几年发展迅速,部分转基因品系已进行环境释放,并有可能在近期批准进行商业化生产,因此必须准确地估算水稻花粉的扩散浓度和最大扩散距离,为转基因水稻生产安全及环境风险评估、预测和防御提供科学依据.文章从分析花粉扩散研究现状出发,比较分析了目前国内外研究花粉扩散所用各类模型,论证了以高斯模型为基础的花粉扩散模型的可行性,并通过对高斯模型的修正和参数确定方法的选择,初步建立了水稻花粉扩散模拟的方法.     

水稻植析光合产物分配,转移规律和生长动态模拟

在总结前人研究的基础上，结合１９８９－１９９２年田间试验资料，采用优化算法，计算了水稻植株光合交物分配系数αｉ和转移系数βｉ的最值，分析了两者随水稻生长发育的变化规律及天气气候因子对它们的影响，建立了水稻植株和各个器官的生长动态模型，并进行了检验。     

水稻植株光合产物分配、转移规律和生长动态模拟

在总结前人研究的基础上,结合1989～1992年田间试验资料,采用优化算法,计算了水稻植株光合产物分配系数α_i和转移系数β_i 的量值,分析了两者随水稻生长发育的变化规律以及天气气候因子对它们的影响,建立了水稻植株和各个器官的生长动态模型,并进行了检验。     

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。     

水稻干旱动态模拟及干旱损失评估

根据农田水分平衡原理, 结合水稻生育特点建立了稻田水分平衡方程; 以广东省早、晚稻大田生育期为例, 模拟各个生育阶段稻田水分逐日动态变化, 得出生育期缺水状况, 并分别就自然环境和灌溉条件下的水稻受旱损失进行了客观定量评估。首次根据试验资料就水稻作物的缺水敏感系数进行研究计算, 得出了十分有意义的结果。     

基于能量模型的水稻生长模型

该文考虑生命活动与物质交换和能量流动的关系,从热力学出发,引入一维能量模型。在一维能量模型的基础上,将水稻对外界能量的摄取能力与水稻生长季中的气温变化规律联系起来,建立在气温变化条件下水稻的生长模型。结合气温增长率、水稻最适气温和不同阶段的生物量,以徐士良单形调优算法为基础,利用Forcal二维方程参数拟合,得到关于水稻自然增长率、气温波幅和初始值等参数的最优拟合。将最优拟合数据代入水稻的生长模型,拟合得到水稻的生长曲线和水稻生长随气温的变化趋势。以水稻的生长模型为基础,定性分析水稻的临界气温和最大生长率出现时间。通过分析发现,水稻生长季的临界气温与气温增长率无关;水稻的最大生长率出现时间为水稻分蘖后期、孕穗期。为考虑异常气温对水稻生长的影响,利用Matlab对水稻分蘖期低温和生殖生长期高温的水稻生长进行模拟,结果表明:水稻后期高温对产量影响比前期受低温影响严重。     

春小麦生长简化模拟模式研究

本文通过数值模拟试验,构建了描述作物光合作用、呼吸作用、叶面积动态变化以及干物质累积与分配等生长过程与气象条件关系的数学方程。在此基础上初步研制了水分、营养满足条件下的春小麦生长简化模拟模型。检验表明,此简化生长模型的模拟效果良好。     

一个三重嵌套的中尺度模式及暴雨模拟试验

该文介绍了新近发展的一个高分辨率有限区模式(HLAM)。它是通过三重嵌套在现有计算机(CYBER-992)条件下实现的,其范围、地理位置及侧边界宽度均设计为灵活可变,尤其水平分辨率可按任意倍数提高。利用水平分辨率为50km左右的模式版本进行了实际资料的降水个例实验。结果是令人鼓舞的：(1)与嵌套的低分辨率(格距增大4倍)模式预报比较,不论低压中心位置、强降水落区、雨带走向及降水中心位置的预报都更接近实况;(2)高分辨率模式积分区域虽然缩小,但并未影响预报效果,其48小时预报仍有较高精度。初步试验表明,进一步完善和改进后的HLAM完全可以发展为一个用于中尺度研究及业务使用的高分辨率区域模式。     

基于ENVI-met模式的城市近地表气温模拟与分析-以南京市部分区域为例

城市不同下垫面与建筑物空间形态对近地表气温等微气候要素产生了重要影响。开展城市气温时空变化模拟与影响因素分析,对于城市热环境评价与城市规划具有重要意义。论文基于高空间分辨率Geoeye-1立体影像,在建筑物高度、下垫面覆盖类型信息提取的基础上,选择南京一中、光华东街、玄武湖、头陀岭4个区域,采用ENVI-met微气候模式,以城市基本气象站南京站的实时气象数据作为背景气象场,模拟不同区域近地表气温的时空分布特征,并利用区域自动气象站观测数据进行精度检验。结果表明:在时间变化上,ENVI-met模拟气温与实测值之间吻合程度较高;在空间分布上,南京一中与光华东街区域气温时空分布规律总体相似,但城市空间形态的差异使得局部区域气温变化不同,玄武湖区域气温由陆地中心向外围呈递减趋势,而头陀岭地形复杂多变,白天气温变化剧烈,夜间空间变化较小。     

稻田CH4排放的农业气象数值模拟研究

在美国DNDC模式基础上, 综合气象学、农业气象学及生态学最新研究进展, 将作物生长、碳氮循环及CH₄排放有机耦合, 建立了一个CH₄排放数值模式, 模式通过了相关显著性检验。利用模式重点分析了气象因子对稻田CH₄排放的影响状况, 数值分析表明, 当仅考虑气象条件影响时: (1) 不同地区不同生长季节的CH₄排放量均与相应生长期的平均气温成正相关关系; (2) 功率谱分析表明稻田CH₄排放存在4~5年周期变化, 与相应生长季节的平均温度年际变化规律相一致; (3) CH₄排放量年际之间变化趋势与生长季平均气温变化趋势基本一致。利用数值计算结果, 给出了杭州及昌德地区早稻、晚稻CH₄简易统计模式, 为应用模型监测并调控农田生态系统中的CH₄排放奠定了基础。     

油菜发育动态模拟模型

根据油菜生理生态理论及油菜阶段发育与环境因子之间的数量关系,在借鉴WCSODS小麦“钟模型”与CERES-Wheat春化模型的基础上,构建了油菜发育动态模拟模型。利用在江淮地区广泛收集到的油菜发育期资料,分别调试、确定了2种不同品种类型有代表性品种的发育参数,并将模拟结果与积温法进行了比较。结果表明：本文提交的模型对不同生育阶段的模拟平均误差在1 d之内,对全生育期的模拟绝对误差平均不超过2 d。其模拟精度要明显好于传统的积温法。     

草原生态系统模式中参数不确定性导致的模拟结果不确定性研究

基于五变量草原生态系统理论模式,应用与参数有关的条件非线性最优扰动(CNOP-P)方法,探讨了由参数不确定性导致的草原生态系统模式模拟结果的不确定性问题。参数的不确定性可能来源于观测和（或）对物理过程描述等的不确定性。选取了五变量草原生态系统模式中具有物理意义的32个模式参数进行数值试验。试验结果表明,对所考察的32个模式参数,在一定的不确定性和给定的优化时刻范围内,单独优化每个参数所得CNOP-Ps的联合模态与同时优化32个参数所得CNOP-P的模态并不相同。比较了上述两类参数误差以及随机参数误差对草原生态系统模拟的差异。随机参数误差与上述优化方法所得参数误差的不确定性范围大小相同。数值结果表明,同时优化32个参数所得 CNOP-P 类型参数误差使得草原生态系统模拟的不确定性程度最大。这种影响表现在使得草原生态系统转变为沙漠生态系统,或者使得草原生态系统转变为具有更多生草量的草原生态系统。上述数值结果不依赖于优化时间和参数不确定性程度的大小。这些数值结果建议我们应当考虑多参数的非线性相互作用来研究草原生态系统模式模拟的不确定性问题,并且揭示出CNOP-P方法是讨论上述问题的一个有用的工具。     

四川水稻定向引种诊断系统及其气候生态模型

介绍了四川水稻定向引种诊断系统（DSIRV）的设计思路,以及建立水稻气候生态、栽培模型的依据和方法。该系统在四川已投入生产应用,其引种诊断成功率达70%以上,比常规品比法进行引种缩短周期2—4年。