冬小麦—夏玉米两熟制周年决策支持系统

论文摘要

作物生长模拟模型与决策支持系统的研究与应用对于农业生产的信息化和数字化具有重要的理论与实践意义。经过数十年的研究与发展,目前已经有数以百计的作物生长模拟模型,但是绝大部分生长模拟模型只考虑单季作物,较少考虑前茬后茬的影响,实际应用尚显不足。本研究以我国北方地区冬小麦夏玉米一年两熟种植模式为研究对象,建立了冬小麦夏玉米的周年管理决策系统,对于提高模型的实用性和实现该地区的农业信息化都具有重要意义。获得的主要结果如下:1.通过查阅文献资料,根据决策地区年内活动积温、茬口所能提供的作物生长天数以及玉米完成正常生长发育对温度的需求三个条件,对冬小麦收获后后茬玉米的种植方式和品种进行选择。2.研究了不同土壤水分条件下气温和土壤温度的关系。同一深度土壤含水量越低,土壤温度受气温影响越明显,且随着土壤深度的增加,同一深度土壤在不同水分条件下的土壤温度间的差异逐渐减小。求取0～10cm和0～15cm土壤温度平均值,分别与气温进行回归分析,结果表明,55%～65%、65%～75%和75%～85%三个土壤水分水平下0～10cm土壤平均温度与气温的回归确定系数均达到0.8以上,两者间具有较好的相关性,通过气温预测0～10cm土壤平均温度可行。3.适时套播是套播玉米成功的关键条件之一。玉米出苗前主要受土壤温度和土壤湿度的影响,根据土壤温度和土壤湿度建立的玉米播种到出苗模型,机理性强,对准确模拟套播条件下玉米出苗期具有重要意义。通过土壤湿度和气温预测的土壤温度对玉米播种到出苗进行模拟,结果表明,模型可以准确模拟玉米出苗期。根据冬小麦收获时间及此时玉米达到3叶期的要求,逆推即可以得到玉米的适宜套播日期。4.在冬小麦夏玉米生长发育模拟模型基础上,耦合土壤水分平衡模型,根据作物的播种和收获时间调用下一季水分模拟所需的作物参数,实现冬小麦夏玉米土壤水分的一体化模拟。在以上基础上建立的冬小麦夏玉米周年决策支持系统,进一步增强了模型的实用性。系统由模型库、数据库、模型字典、人机接口和用户界面五部分组成,具有数据管理、品种参数调整、品种选择、常年决策、当年决策等功能。利用大田实测套播、直播条件下冬小麦夏玉米生长发育数据对系统进行测试,结果表明:冬小麦夏玉米周年决策支持系统可以较好的模拟冬小麦夏玉米套播、直播两种种植方式下的生长发育。

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摘要

ABSTRACT

第一章文献综述与研究目的

1 作物模拟模型概述

1.1 作物模拟模型的涵义和特点

1.2 作物模拟模型的应用

1.3 作物模拟模型研究现状

1.4 国内外主要冬小麦夏玉米模型

1.5 作物模拟模型研究存在的问题和发展方向

2 决策支持系统的研究概况

3 冬小麦夏玉米的生理生态及模拟研究进展

3.1 冬小麦夏玉米水分氮素的生理研究进展

3.2 冬小麦夏玉米水分氮素的动态模拟进展

4 本研究的目的和意义

参考文献

第二章研究思路与方法

1 研究思路

2 资料来源

2.1 大棚试验

2.2 田间试验

3 气象和水文资料的收集

4 模型的建立

4.1 模型的构建

4.2 模型检验

5 系统开发

参考文献

第三章土壤温度预测模型的构建

1 材料与方法

1.1 试验

1.2 分析方法

2 结果与分析

2.1 同一深度不同水分条件下土壤温度间的差异

2.2 同一水分条件下不同深度土壤温度与气温的日变化

2.3 不同深度土壤温度与日平均气温的关系

2.4 土壤平均温度与日平均气温的关系

2.5 土壤温度的预测模型

3 结论与讨论

参考文献

第四章冬小麦—夏玉米生长发育模型

1 夏玉米的品种选择

2 冬小麦夏玉米生长发育模型

2.1 冬小麦生长发育模型

2.2 玉米生育期模型

2.3 叶龄模型

2.4 玉米LAI模拟

2.5 土壤水分平衡模型

3 模型检验

4 讨论与结论

参考文献

第五章冬小麦—夏玉米周年决策支持系统

1 系统组成

1.1 数据库

1.2 模型库

1.3 模型字典

1.4 人机接口与用户界面

2 系统主要功能

2.1 数据管理

2.2 品种参数调整

2.3 常年决策

2.4 当年决策

2.5 经济与效益分析评价

2.6 系统帮助

3 系统应用与测试

3.1 系统开发环境与工具

3.2 系统应用

3.3 系统验证

4 结论与讨论

参考文献

第六章讨论与结论

1 讨论

1.1 品种选择

1.2 玉米生育期模拟

1.3 冬小麦—夏玉米周年决策支持系统

1.4 本研究的特色及今后的研究设想

2 结论

参考文献

附录

本文主要参数与变量声明

攻读硕士期间撰写的论文

致谢

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