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文檔簡(jiǎn)介
1、水稻是我國(guó)重要的糧食作物,準(zhǔn)確的產(chǎn)量估算對(duì)于保證我國(guó)糧食安全具有重要意義。水稻產(chǎn)量由有效穗、千粒重、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率這四個(gè)產(chǎn)量要素構(gòu)成,恰當(dāng)分析水稻各產(chǎn)量構(gòu)成要素的光溫響應(yīng)機(jī)制,進(jìn)而分析各要素對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)情況,對(duì)于制定水稻高產(chǎn)栽培措施具有重要的參考價(jià)值。為此,以秈型兩系雜交稻陵兩優(yōu)268和兩優(yōu)培九為供試品種,于2012年和2013年在南京信息工程大學(xué)農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站進(jìn)行了為期兩年的大田分期播種試驗(yàn),每年分7期播種,旨在研究光溫條件對(duì)水稻群體
2、莖蘗動(dòng)態(tài)、灌漿結(jié)實(shí)進(jìn)程、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率的影響機(jī)制,并分別建立相應(yīng)的光溫影響方程,實(shí)現(xiàn)了對(duì)四個(gè)產(chǎn)量要素的模擬,進(jìn)而估算水稻產(chǎn)量。
首先,根據(jù)試驗(yàn)中獲取的兩品種水稻的群體莖蘗數(shù)據(jù),分析莖蘗增長(zhǎng)階段光溫要素與莖蘗動(dòng)態(tài)的關(guān)系,確立光溫影響方程,并替換黃耀建立的群體莖蘗動(dòng)態(tài)模型中的有關(guān)方程,完成莖蘗增長(zhǎng)階段的模擬,之后采用單向耦合方案將ORYZA2000模型與該模型耦合,將ORYZA2000模型的輸出變量作為莖蘗動(dòng)態(tài)模型的輸入變量,驅(qū)動(dòng)
3、群體莖蘗模型運(yùn)轉(zhuǎn),完成莖蘗消亡階段的模擬,最終建立完整的群體莖蘗動(dòng)態(tài)模型,模擬得到有效穗數(shù)。其次,通過(guò)擴(kuò)展Richards方程建立水稻灌漿結(jié)實(shí)期光溫影響特征方程,并結(jié)合參數(shù)優(yōu)化算法,獲取兩品種水稻灌漿結(jié)實(shí)期的光溫特征參數(shù)和響應(yīng)曲線,定量分析光溫要素對(duì)籽粒灌漿的影響特征,進(jìn)而建立數(shù)學(xué)模型對(duì)籽粒灌漿結(jié)實(shí)動(dòng)態(tài)進(jìn)行模擬,最終模擬得到千粒重。然后,分析穗粒數(shù)和空秕率與幼穗分化到灌漿期之間不同生長(zhǎng)階段的主要?dú)庀笠氐年P(guān)系,提取主要影響因子,通過(guò)主成
4、分回歸分析分別建立兩者與主要影響因子的回歸方程,建立穗粒數(shù)模擬模型和空秕率模擬模型,進(jìn)而估算穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率。最后,將模擬得到的有效穗數(shù)、千粒重、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率相乘,估算水稻產(chǎn)量,同時(shí)分析各產(chǎn)量要素與產(chǎn)量的相互關(guān)系。得到的研究結(jié)論如下:
(1)群體莖蘗動(dòng)態(tài)受光溫要素共同作用。在莖蘗增長(zhǎng)階段,光溫要素不僅影響群體莖蘗增長(zhǎng)速率,也會(huì)影響群體最大分蘗能力,兩者與光溫要素均表現(xiàn)為顯著的正相關(guān)性,這在構(gòu)建的光溫組合影響方程中得到了較好的反
5、映。在莖蘗消亡階段,耦合后的模型能夠?qū)崿F(xiàn)逐日群體莖蘗密度的計(jì)算,并與發(fā)育速率和生物量聯(lián)系起來(lái),使得模擬結(jié)果更接近于實(shí)際,同時(shí)光溫要素除了通過(guò)作用于生物量間接影響莖蘗消亡速率,也可能對(duì)其有直接影響??傮w來(lái)說(shuō),改進(jìn)后的水稻群體莖蘗動(dòng)態(tài)模型,有效提高了群體莖蘗動(dòng)態(tài)的模擬精度。
(2)陵兩優(yōu)268灌漿結(jié)實(shí)期的光照閾值(R0)、最高(Tmax)、最低(Tmin)和最適溫度(Top)分別為18.94 MJ·m-2·d-1、33.29℃、6
6、.81℃和30.28℃,兩優(yōu)培九的上述參數(shù)分別為21.71 MJ·m-2·d-1、33.74℃、6.10℃和24.16℃。形成的光溫響應(yīng)曲線,較好的反映了兩品種平均灌漿速率對(duì)光溫條件的響應(yīng)差異,在有效灌漿期內(nèi),陵兩優(yōu)268的平均灌漿速率對(duì)溫度變化的響應(yīng)較為顯著,而兩優(yōu)培九對(duì)光照變化的響應(yīng)較為顯著。建立的模型能較好的模擬兩品種水稻的灌漿結(jié)實(shí)進(jìn)程,對(duì)于千粒重的模擬精度較高。
(3)針對(duì)穗粒數(shù)和空秕率建立的統(tǒng)計(jì)模型模擬性能良好,陵兩
7、優(yōu)268穗粒數(shù)和空秕率模擬值與實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)分別為0.64、0.82,兩優(yōu)培九分別為0.85、0.77,均通過(guò)了0.05水平顯著性檢驗(yàn)。
(4)最終估算的產(chǎn)量與實(shí)測(cè)值相差較小,陵兩優(yōu)268產(chǎn)量模擬值與實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)為0.83,兩優(yōu)培九為0.96,均通過(guò)了0.01水平顯著性檢驗(yàn)。陵兩優(yōu)268產(chǎn)量模擬值與實(shí)測(cè)值的RMES為106.2 g·m-2,兩優(yōu)培九為40.3 g·m-2。
總體來(lái)看,本次研究提出的產(chǎn)量估算方法具
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