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1.
作物根系生长不仅取决于生理因素,还取决于生态环境因素,而土壤水分环境与作物根系生长之间的关系则是局部灌溉技术设计的理论依据之一。为了进一步探索影响棉花根系生长的主要因素,本文在根?冠水量平衡的基础上,结合作物系数与叶面积的关系模型、根长密度分布函数以及根系吸水效率函数,应用动态规划理论,建立了棉花根系生长模型,并以桶栽棉花试验结果进行验证。结果表明,该模型纳入了土壤水分环境、大气蒸腾力和叶面积等影响根系生长的因子,具有揭示根系生长耗水机理的作用。该模型模拟出的棉花总根长变化趋势与实测结果基本一致,当以多年月平均参考蒸散量(ET0)作为输入条件时,模拟结果总体误差为15.41%,可以用于工程设计。对模型敏感性分析结果表明,所建模型能够反映棉花根?叶生长的同步性,以及进入生殖生长期以后根—叶之间的水量平衡关系。棉花根系生长对土壤水分环境变化的敏感性高于对叶面积变化的敏感性,体现了棉花根系生长的机理,建模方法可行。本文研究成果对完善局部灌溉技术中灌溉制度的设计理论具有重要意义。 相似文献
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基于形态参数的水稻根系三维建模及可视化 总被引：5，自引：1，他引：4
构建基于形态特征参数的水稻根系几何模型,实现不同生长条件下水稻根系生长动态的三维可视化。本文通过分析水稻根尖生长随生育进程的变化模式,构建了水稻单根三维显示模型,包括根节点初始位置和生长方向的确定以及根轴的空间模拟等;进一步结合水稻根系拓扑结构,以生长度日（GDD）为驱动因子,建立了水稻根系三维重构模型,包括不定根初始发生时间和位置、不定根初始伸展角度、不定根伸长速率、不定根空间分布模型等;然后在Visual C++环境下,结合可视化显示模块、场景控制模块、人机交互界面和数据库模块等,研制了水稻根系三维可 相似文献
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水分胁迫对冬小麦生长后效影响的模拟研究 总被引：3，自引：2，他引：3
以Logistic方程为基础框架，建立了具有土壤水分胁迫后效影响的作物生长模型，实现了胁迫后效影响在生长模型中的定量化。利用模型模拟了小麦冠根干物质积累动态。经与实测值相比较，模拟与实测值吻合良好，表明所建模型结构合理，为作物水分关系模拟提供了一种新方法。所建模型不仅可以模拟单调上升的生长过程，也可模拟先上升后下降的过程，具有一定普适性。模型中的时变和非时变参数，都具有明确的物理意义。对冠根两种不同动态过程的后效影响参数对比显示，胁迫对冠生长的后效影响明显大于对根系的后效影响，表明对水分胁迫较敏感的生长过程，胁迫对它的后效影响也较大。 相似文献
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水稻根系生长对不同氮形态响应的动态变化 总被引：5，自引：2，他引：3
土壤养分供应变异很大,植物根系生长对这种养分变异的响应非常敏感.为了探索水稻根系生长对N素供应响应的动态变化规律以及这种适应性变化与水稻N效率之间的关系,采用水培方法,以两个苗期不同N效率水稻品种桂单4号和南光为研究材料,比较了不同铵硝比、不同浓度NH4、不同浓度NO3-和不同浓度NH4NO3对水稻根系构型参数的影响.结果表明:NH4 和NH4NO3供应显著降低了总根长、总根表面积和总根体积,且有增加平均根直径的趋势;而NO3-供应在0～1 mmol/L浓度范围内,增加了总根长、总根表面积和总根体积,降低了平均根直径,但当NO3-供应超过1 mmo1/L后,NO3-却有降低总根长、总根表面积和总根体积的趋势,对平均根直径没有明显影响.苗期N高效基因型桂单4号总根长和总根表面积在各种N素营养条件下均显著高于N低效基因型南光.上述结果表明,NH4 和NH4NO3都抑制了水稻根系生长,而NO3-为低浓度诱导、高浓度抑制根系生长,根长和根表面积,对提高水稻N效率贡献较大. 相似文献
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野生大豆根系形态对局部磷供应的响应及其对磷吸收的贡献 总被引：5，自引：2，他引：3
通过土柱试验模拟局部供磷,定量评价了磷局部供应对野生大豆根系形态参数的影响以及这些根形态参数对植株磷吸收的贡献.磷局部供应明显改变了野生大豆的根形态,使总根长增加了80.5％,比根长增加了32.6％,根表面积扩大了70.7％,根直径减小了27.6％,植株对磷的吸收增加了43.2％,地上干重增加了72.0％;在所有的根形态参数中,总根长、根表面积和比根长对野生大豆植株磷吸收具有较大贡献,其中尤以比根长对植株磷吸收贡献最大,即在根长增加的同时,根直径减小能够明显提高野大豆根系对磷的吸收.结果表明,野生大豆对局部磷供应表现出高度的根系形态可塑性,通过局部养分供应优化根系空间分布和定向调控根系生长能显著提高植物对异质性土壤磷资源的获取能力. 相似文献
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整株干物质量分配指数模型模拟冬小麦各器官形态参数 总被引：1，自引：1，他引：0
作物生长机理模型可以定量描述作物生长发育及其与环境因子的动态关系,具有通用性、动态性和预测性的特点,但基于生长机理模型模拟结果的作物虚拟技术与方法尚缺乏研究。针对基于生理过程的小麦功能模型与三维结构模型之间不能很好衔接的问题,该文开展越冬期后不同小麦品种的主茎干物质量在不同器官之间的分配研究,以有效积温和干物质量为连接纽带,构建小麦叶片、叶鞘、茎秆、穗各器官的几何特征模拟模型,并用独立数据进行了验证。结果显示:穗干物质量分配指数模拟效果最好,RRMSE值和EF值分别为6.58%和0.98;叶片、叶鞘和茎秆的分配指数模拟效果较好,RRMSE值分别为13.86%、10.83%和14.87%,EF值分别为0.98、0.97和0.91。麦穗形态参数模型和叶鞘长度模型具有非常好的模拟性能;叶片长度和最大叶宽模型、茎秆长度和直径模型具有较好的模拟性能;叶鞘形态参数模型对于叶鞘展开宽度的模拟效果一般,需要在后续研究中对拟合方程和模型参数进一步修正。该系列模型以干物质量为参数输入,能够生成小麦主茎三维形态模拟所需的各器官逐日几何特征参数,参数反映了品种特性、生长环境及气象因素对作物生长的影响,是一种实现小麦功能模型与结构模型实际结合的有效方法。 相似文献
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水稻根长增长和养分吸收动态及其模拟模型 总被引：2，自引：0，他引：2
采用溶液培养和田间试验研究水稻根长增长和氮磷钾吸收动态。在改进蔬菜根长和养分吸收动态模型基础上,建立了适用于一个生长周期的水稻根长增长模型、单位根表面积氮磷钾吸收速率模型及其累积吸收动态模型。6个根长增长模型和18个根表氮磷钾吸收速率模型以及36个氮磷钾吸收动态模型的模拟效果达统计显著水平。结果表明,随着种植时间的推移,水稻根长增长和氮磷钾累积吸收量在整个生育期呈现S型特征;根表养分吸收速率在生长前期随种植时间迅速提高并达到最大值,过后则按指数规律下降。溶液培养试验看出,生育期120 d水稻最大根长增长速率和最大根长分别为播种后（68.85.4）d和（108.43.9）d,品种间差异很小;最大根长增长速率和根长则为（4531.51529.4）cm/( pot?d)和 (2.8931 0.6237)105 cm/pot,品种间差异较大。田间试验看出,不同施肥处理的氮磷钾吸收速率基本同步,早晚稻插秧后约50~60 d根系养分吸收能力达到峰值,临近成熟时养分吸收量达到高峰。研究结果为水稻中后期养分管理提供了科学依据。 相似文献
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施氮对白羊草细根形态和生长的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
细根作为植物吸收水分和养分的重要器官,其形态和生长也受到土壤资源有效性的影响。以多年生草本植物白羊草(Bothriochloa ischaemun)为研究对象,通过盆栽试验和连续扫描根系的方法,研究了6个施氮处理(0,0.02,0.04,0.08,0.16和0.32 g/kg)对白羊草1—4级根序根系形态特征的影响。结果表明:(1)随着根序增加,各级根序上根系的平均直径和平均根长呈显著增加趋势(p<0.05),但总根长和比根长显著下降(p<0.05);(2)除对1级根的平均直径没有显著影响外,施氮增加了白羊草其它各级根序的平均根长和平均直径,减小了比根长、总根长和生物量;(3)施氮提高了1—4级根序的根系伸长速率和直径增粗速率,且根系伸长速率和增粗速率随时间推移呈动态变化,尤其是对1,2级根序的影响较大。因此,全球氮沉降增加可能通过影响细根的平均根长、平均直径、比根长、生物量等形态特征而对草本植物地下特征产生影响,进而影响陆地生态系统的C,N循环。 相似文献
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不同磷供应水平下小麦根系形态及根际过程的变化特征 总被引：16，自引：3，他引：13
以石麦15和衡观35两个品种小麦为试验材料,应用根袋栽培方式,研究了不同施磷量对小麦根系形态和根际特征的影响。结果表明,与施磷量P2O5 0.1 g/kg相比,高量供磷（P2O5 0.3 g/kg）条件下石麦15地上部生物量和磷累积量增加幅度大于衡观35;但不施磷处理衡观35地上部生物量降低幅度小于石麦15,磷含量和累积量高于石麦15,衡观35耐低磷能力较强。土壤供磷不足时,衡观35总根长中直径0.16 mm细根所占比例高于石麦15,根系平均直径较小;而高磷供应下,石麦15根系中直径0.16 mm细根长度较长,在总根长中所占比例较高。总根长和直径0.16 mm的细根长度与植株地上部磷累积量之间呈显著正相关关系。总根长越长尤其是细根越多,有利于促进植株对磷的吸收。与非根际土壤相比,高磷供应下根际土壤有机磷含量增加,微生物量磷含量降低;而供磷不足时根际土壤碱性磷酸酶活性较高,有机磷含量较低。与施磷量P2O5 0.1 g/kg相比,高量供磷下根际土壤pH值升高、碱性磷酸酶活性下降,不施磷处理根际土壤pH值降低。本研究表明,供磷不足时,小麦根系形态和根际过程均发生适应性变化,而高量供磷条件下,小麦植株根系形态的改变因品种而异。 相似文献
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对WOFOST模型进行了本地化参数校正,并对输入模型的参数进行了敏感性分析,选取出对结果影响较大的几个参数进行调整,建立相应的模型运行数据库,对东北春麦区具有代表性的哈尔滨、绥化、嫩江、呼玛和牙克石地区2012年、2013年春小麦生育期内土壤水分含量情况进行了模拟及精度分析,最终评价WOFOST模型在东北地区春小麦生长过程中水分平衡模拟的适应性及准确性。结果表明:WOFOST模型对2012年、2013年各地春小麦生育期内土壤水分含量变化模拟值与实测值的绝对平均误差为2.43%~8.75%,均方根误差RMSE为6.75%~13.75%,模拟性能指数EF为-0.844~0.245,残差聚集指数CRM为-0.272~0.084,一致性系数IoA为0.457~0.789,在可信区间内。从整体看,该模型对土壤水分含量的模拟具备一定的参考价值;同时利用校正后的模型对2012年、2013年各地春小麦作物蒸腾、土壤蒸发与作物需水量进行了模拟,实现了利用较少参数达到作物蒸腾与土壤蒸发分离的目的。 相似文献
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用辐热积法模拟温室黄瓜果实生长 总被引：14，自引：4，他引：10
为了提高预测温室黄瓜产量的能力,该研究根据温室黄瓜（品种为：戴多星Cucumis sativus cv Deltestar）果实对温度和辐射的响应,建立了以辐热积（Product of thermal effectiveness and PAR,TEP）为尺度的温室黄瓜果实模型,并用独立的试验数据进行了检验。模型对温室黄瓜各节位果实果长、果径和鲜质量的模拟值与实测值的符合度较好,模型对温室黄瓜果长和果径的模拟值与实测值之间的决定系数（R2）分别为0.7325和0.5885;回归标准误差（RMSE）分别为1.64 cm和0.35 cm,而以有效积温（Growing degree days,GDD）为尺度构建的果实生长模型对果长和果径的预测结果与实测值之间的决定系数（R2）分别为0.5768和0.4893;回归标准误差（RMSE）分别为1.83 cm和0.40 cm;本模型对果实鲜质量的模拟结果与实测值之间的回归标准误差（RMSE）和决定系数（R2）分别为25.04 g 和0.6782。而基于有效积温的果实生长模型对果实鲜质量的模拟结果与实测值之间的回归标准误差（RMSE）和决定系数（R2）分别为28.52 g和0.6068。模拟精度提高了12.21%。本研究建立的辐热积模型能较准确地预测温室黄瓜各节位的果实生长,模型的实用性较强,可以为温室黄瓜生产提供理论依据和决策支持。 相似文献
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14.
以4个小麦品种石麦15、衡观35、H10和L14为供试作物,进行营养液培养试验,研究不同浓度硝态氮供应对小麦侧根发育的影响。结果表明:0.05~25.0 mmol/L硝态氮处理13 d,小麦生物量及侧根形态尚未受到明显影响;硝态氮处理22 d后,植株地上部生物量和氮含量明显增加,石麦15、H10和衡观35增加幅度较大,L14增幅较小;0.05 mmol/L低浓度硝态氮处理下,4个小麦品种的侧根平均长度较长。进一步研究发现,小麦侧根发育对不同浓度硝态氮供应的反应存在明显的基因型差异:0.05 mmol/L硝态氮处理下,石麦15的侧根长度和总根长增加,侧根密度无明显变化;H10的侧根总长度增加,侧根密度减少;衡观35的侧根密度减少,侧根总长度变化不大,而L14的侧根总长度和侧根密度均无明显改变。硝态氮处理浓度在2.5~20.0 mmol/L范围内,小麦侧根数量和长度均没有受到明显影响,在均匀供应硝态氮条件下,高浓度的硝态氮处理未影响小麦的侧根长度和数量。 相似文献
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叶面积既是重要的花卉作物外观品质指标,又是作物生长和蒸腾模型中所必需的作物参数。为建立水分对叶面积影响的预测模型,该研究以切花百合品种’索邦’(Lilium’Sorbonne’)为试验材料,于2009年3月至2010年1月在南京市农科所温室内进行了不同定植期和不同水分处理的栽培试验。首先根据试验数据,确定了切花百合正常生长的临界基质水势。然后定量分析了不同定植期和不同水分处理切花百合叶面积的变化规律,以及基质水势对百合最大叶长、最大叶长伸长速率和到达最大叶长累积的光温指数动态的影响。在此基础上,进一步建立基质水势对切花百合叶面积指数影响的动态预测模型,并采用与建模数据相独立的试验数据对模型进行了检验。结果表明,模型对百合展叶数、单叶叶长和叶面积指数预测效果较好,预测值与实测值之间基于1∶1线的决定系数(r2)分别为0.96、0.82、0.97,相对回归估计标准误差(rRMSE)分别为6.32%、8.78%、7.12%。该模型能较好地预测水分对切花百合叶面积的动态影响,可为进一步优化切花百合生产的水分管理提供决策支持。 相似文献
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根系吸水模型模拟覆膜旱作水稻气孔导度 总被引：1，自引：1，他引：1
为构建覆膜旱作水稻根系吸水模型,进一步改进气孔导度模型,该文在湖北十堰开展包含3个水分处理(淹水、覆膜湿润和覆膜旱作栽培)的田间试验,分析覆膜旱作水稻蒸腾(根系吸水)与根长之间的关系,在此基础上建立覆膜旱作水稻根系吸水模型,并将其代替彭曼(Penman-Monteith,PM)方程来估算蒸腾强度,进而与脱落酸(abscisic acid,ABA)参与调控的气孔导度模型耦合,模拟覆膜旱作条件下水稻气孔导度的日变化过程。结果表明,水稻蒸腾与根长呈线性正比关系(R~2=0.96,P0.05),据此建立的根系吸水模型可以较好地模拟覆膜旱作水稻的蒸腾(根系吸水)规律,使蒸腾强度模拟值和实测值间的相对误差基本控制在15%以内;经改进后的Tardieu-Davies气孔导度模型(TD模型)可有效描述不同土层根系吸水流中的ABA浓度及不同根系层ABA的合成对木质部蒸腾流中总ABA含量的贡献,可较好地模拟气孔导度的日变化过程。改进TD模型大大提高了模拟精度,使相对误差不超过7.0%。该研究可为覆膜旱作水稻生理节水机理和水分利用效率评估提供一定的理论依据。 相似文献
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基于香蕉根系分布形态的变量排肥器参数优化与试验 总被引：2，自引：1，他引：1
香蕉的生产环节存在大量盲目施用化肥,导致肥料浪费、环境污染等问题。该文根据香蕉根系分布形态,设计了一种转盘式变量排肥器,并通过仿真分析对排肥器参数进行优化。通过对香蕉根部形态的图像处理、分区面积像素统计,分析了香蕉根系在水平方向的面积分布规律,以根系面积分布特点为依据,设计变量施肥模式为正态分布式,即在主根位置排肥量最大,按照正态规律在两侧相应递减,依此设计了转盘式变量排肥器,并采用虚拟仿真试验方法确定排肥器最优参数组合为:前进速度0.25 m/s、转盘周期10.00 s、圆心角90.00°、曲槽开口大小20.00 mm;并进行了田间试验,田间试验的排肥长度平均合格率为96%;排肥量平均合格率95.33%。排肥长度的模型与试验误差、仿真与试验误差分别为4.98%和3.30%;排肥量的模型与试验误差、仿真与试验误差分别为11.15%和6.68%。排肥器作业性能良好。 相似文献
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不同水分胁迫条件下DSSAT-CERES-Wheat模型的调参与验证 总被引：5，自引：9，他引：5
作物模型为人们认识旱区农业生境过程并对其进行调控提供了一种有效的工具。为了探讨小麦生长模拟模型DSSAT-CERES-Wheat能否准确模拟水分胁迫条件下旱区冬小麦的生长发育和产量形成过程,同时确定参数估计和模型验证的最优方案,该研究进行了连续两季(2012.10-2013.06和2013.10-2014.06)的冬小麦分段受旱田间试验。试验将冬小麦整个生育期划分为越冬、返青、拔节、抽穗和灌浆5个主要生长阶段,每相邻两个生长阶段连续受旱,形成4个不同的受旱时段水平(D1-D4),根据小麦生育期的需水量,设置灌水定额分别为40和80 mm 2个水平(I1和I2),共形成8个处理,每处理3次重复,在遮雨棚内采用裂区试验布置,此外在旁边设置1个各生育期全灌水的对照处理。文中设置了5套不同的参数估计和验证方案,利用DSSAT-GLUE参数估计模块得到不同的参数估计结果。通过对比分析冬小麦物候期、单粒质量、生物量、产量、以及土壤水分含量的模拟值和实测值之间的差异,以确定利用DSSAT-CERES-Wheat模型模拟旱区冬小麦生境过程的精度。结果表明,参数P1V(最适温度条件下通过春化阶段所需天数)和G3(成熟期非水分胁迫下单株茎穂标准干质量)具有较强的变异性,变异系数分别为19.07%和16.34%,受基因型-环境互作的影响较大,而其他参数的变异性则较弱,变异系数均小于10%;DSSAT-GLUE参数估计工具具有较好的收敛性,不同参数估计方案所得的参数值具有一定的一致性;不同的参数估计方案所得的模型输出结果有较大差异,其中参数估计方案1(利用两季试验中的充分灌溉处理CK数据进行参数估计,其他不同阶段受旱处理数据进行验证)的模型校正和验证精度最高,其中模型校正的绝对相对误差(absolute relative error,ARE)和相对均方根误差(relative root mean squared error,RRMSE)分别为4.89%和5.18%。在冬小麦抽穗期和灌浆期受旱时,DSSAT-CERES-Wheat模型可以较好地模拟小麦的生长发育过程以及土壤水分的动态变化,但是在越冬期和返青期受旱时,模拟结果相对较差,并且随着受旱时段提前和受旱程度的加重,模拟精度将变得更低。此外,该模型无法模拟由不同水分胁迫造成的冬小麦物候期差异,需要对模型进行相应的改进。交叉验证表明DSSAT-CERES-Wheat模型模拟该研究中不同水分胁迫条件下冬小麦生长和产量的总体性误差在15%~18%左右。总之,DSSAT-CERES-Wheat模型在模拟旱区冬小麦生境过程时存在着一定的局限性,若要更广泛地将该模型应用在中国干旱半干旱地区的冬小麦生产管理和研究,有必要对冬小麦营养生长阶段前期的水分胁迫响应机制和模拟方法进行进一步的深入研究。 相似文献