用水稻不同株型因子模拟群体生长结构

论文摘要

以3种代表性株型水稻为材料,研究了冠层叶倾角分布、光合有效辐射分布及光合速率规律,从而提出具有相应生态适应性的水稻群体“株型—辐射—光合”模型和关键生育期的理想冠层结构指标,为水稻理想株型育种与栽培提供理论依据。主要研究结果如下：1、构建水稻冠层几何结构的模拟模型,实现7个不同生育期内冠层不同高度的有效叶面积指数ELAI的模拟,以及不同生育期不同高度叶层上叶倾角分布的模拟。利用不同年份的田间试验资料对模型进行了验证,叶面积指数ELAI的模拟结果与实测值之间1：1回归直线的R2和RMSE分别为0.907和13.8%；叶倾角分布频率的模拟结果与实测值之间1：1回归直线的R2和RMSE分别为0.9472和3.93%。结果表明,模型具有较好的预测性和实用性。2、基于水稻冠层结构的动态模拟,进行冠层分层光合有效辐射传输的模拟。模型阐述了冠层内辐射类型、光合有效辐射的空间分布及一天中随太阳时角的日变化,具有较强的机理性。用Sunscan作物冠层分析仪(英国ADC公司)测量冠层顶部及冠层内不同高度处的光合有效辐射进行验证,试验结果表明,在不同太阳高度角下,模拟值和实测值的1：1回归直线的决定系数R2为0.9469,较为准确地描述了冠层内的光分布状况。3、构建分层光合作用模型,进而对不同株型冠层光合作用进行动态模拟。模型充分考虑了光合有效辐射的日变化和冠层结构对光传输与分布的影响。在光合速率模拟的基础上,构建了基于不同株型的水稻各层光合作用模型。利用不同年份的田间试验资料对模型进行了验证,模拟结果与实测值之间的1：1回归直线的R2为0.8742。结果表明,模拟值与观测值吻合度较好,模型可以有效地模拟水稻冠层光合生产。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 符号说明
• 0 引言
• 1 国内外研究概况
• 1.1 水稻理想株型的研究进展
• 1.1.1 叶片性状的研究
• 1.1.2 茎秆性状的研究
• 1.1.3 穗部性状的研究
• 1.1.4 根部性状的研究
• 1.2 水稻模型的研究进展
• 1.2.1 生育期的模拟与预测
• 1.2.2 叶面积指数的模拟
• 1.2.3 茎蘖动态的模拟
• 1.2.4 叶龄与叶片发生数的模拟
• 1.2.5 光合作用与干物质分配模拟
• 1.2.6 光合作用光响应曲线模型
• 1.2.7 N素吸收利用的模拟
• 1.3 本研究目的与意义
• 2 试验材料与研究方法
• 2.1 试验时间和地点
• 2.2 试验材料
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 试验设计
• 2.3.2 测定时间
• 2.3.3 测定项目及方法
• 2.4 仪器准备
• 2.5 统计方法
• 3 结果与分析
• 3.1 3个品种的植株性状比较及方差分析
• 3.2 模型的建立
• 3.2.1 有效叶面积指数模型
• 3.2.2 叶倾角模型
• 3.2.3 冠层辐射分布模型
• 3.2.4 光合作用模型
• 3.3 模型验证
• 3.3.1 有效叶面积指数模型验证
• 3.3.2 叶倾角分布模型验证
• 3.3.3 冠层有效辐射模型验证
• 3.3.4 光合作用模型验证
• 3.4 不同高度层次冠层内的有效叶面积分布
• 3.4.1 不同株型品种各叶层有效叶面积指数
• 3.4.2 不同株型品种各叶层有效叶面积比重
• 3.4.3 不同冠层高度累计有效叶面积指数分布
• 3.5 冠层的叶倾角分布
• 3.5.1 不同株型品种的叶倾角分布不同
• 3.5.2 不同生长期的叶倾角分布不同
• 3.5.3 不同高度层次的叶倾角分布不同
• 3.6 冠层的辐射分布
• 3.6.1 不同株型冠层叶面积与光分布关系
• 3.6.2 株型对冠层辐射分布的影响
• 3.7 光合作用
• 3.7.1 株型对光合有效辐射利用率的影响
• 3.7.2 3种株型不同叶层光合速率的变化
• 3.8 不同株型品种群体质量比较
• 4 结论与讨论
• 4.1 株型与分层叶面积
• 4.2 株型与冠层叶倾角分布
• 4.3 株型与有效辐射分布
• 4.4 株型与光合作用
• 4.5 株型与产量
• 4.6 关于理想株形指标
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文