播期和密度对冬小麦生长发育的影响及模拟研究

【摘要】小麦(TriticumaestivumL.)是我国最重要的粮食作物之一,提高小麦产量,对于保障我国粮食安全,促进农业可持续发展具有重要的现实意义。本研究基于不同播期和密度的小麦田间试验,分析比较了国内外具有代表性的3个小麦发育期模型,又分析了播期和密度对小麦生长发育的影响,构建了小麦相对叶面积指数和相对干物质积累动态模型。研究成果将对小麦生产的管理与调控、小麦生长模型的改进以及国家粮食安全的保障等具有重要意义。选用扬麦16进行不同播期和密度处理的田间试验,分析了不同播期下小麦的生育期变化情况。以小麦生理发育时间为小麦生长发育的时标,分析了不同播期和密度条件下小麦的茎蘖动态、叶面积指数动态、冠层透光率、干物质累积动态、产量及其构成因素等指标。不同播期对小麦生育期影响较大。不同播期和不同密度处理对小麦各生长指标都有显著影响,进而影响产量的形成。适宜的播期和密度才有利于小麦的生长发育和产量形成。基于3个小麦品种的播期和密度处理的田间试验,以生理发育时间(PDT)为小麦生长发育的驱动因子,对主要生育期叶面积指数(LAI)、地上部干物质积累量(DMA),出苗至灌浆期PDT进行归一化处理,建立了基于相对LAI(RLAI)相对和相对PDT(RPDT)的小麦RLAI的动态模型及相对DMA(RDMA)和RPDT的小麦RDMA动态模型。其中,小麦相对叶面积指数(RLAI)的动态模型为y=(0.0435+0.2546x)/(1-3.0684x+2.8572×2)，小麦相对干物质积累(RDMA)动态模型为y=1.0262/(1+e1.7164-6.1718x)1/0.4941。结果表明,有理函数可以较好的反映小麦的叶面积指数的动态模式,检验结果较好；Richards方程能够准确描述不同播期和密度处理下小麦地上部干物质积累的动态模式,检验结果较好。通过对CERES-Wheat,APSIM-Wheat,WheatGrow发育期模型中阶段划分、参数设置和模型算法的比较分析,揭示3个发育期模型的异同点。研究表明,阶段划分上,CERES-Wheat和APSIM-Wheat均以累积热时间为尺度；WheatGrow以生理发育时间为尺度,并提出以茎顶端发育为主线预测生育期。参数设置上,CERES-Wheat与APSIM-Wheat模型参数较少,WheatGrow模型参数较多,增加了温度敏感性等参数。模型算法上,CERES-Wheat和APSIM-Wheat均以折线型函数描述温度对发育速率的影响,WheatGrow则采用了正弦指数方程或余弦函数指数进行模拟；CERES-Wheat和APSIM-Wheat的春化效应因子是基于日平均温度的经验函数,而WheatGrow是基于每日8个时段温度的3段函数；3个模型对光周期的模拟基本一致,均采用二次函数进行模拟。在江苏仪征的模拟结果表明,3个模型的预测R2均达到0.98以上,模拟误差在1-2天之间,CERES模型在成熟期预测效果最好,WheatGrow模型在开花期预测效果较好。
【作者】杨月；
【导师】曹卫星；
【作者基本信息】南京农业大学，生态学，2012，硕士
【关键词】冬小麦；播期；密度；生长发育；动态模型；发育期；CERES；APSIM；WheatGrow；

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