不同肥料处理对小麦冠层结构影响及形态模拟模型构建

论文摘要

2005～2007年在河南农业大学科教园区进行较为系统的大田随机区组试验,研究了等氮条件下无机肥（尿素N）、有机肥（鸡粪OM）和有机无机肥配施（N+OM）三种处理对豫麦34冠层结构特性、群体光分布、产量和籽粒蛋白质含量的影响,同明构建了有机无机肥配施条件下小麦地上部形态模拟模型。主要结果如下:（1）三种肥料处理下,拔节期到灌浆期小麦冠层平均叶倾角、透光率都随着生育期的推移呈现先减少后增大的趋势,叶面积指数、消光系数呈现先增大后减少的趋势,四个指标的峰值都出现在抽穗期;孕穗期到抽穗30天,三种肥料处理豫麦34的旗叶SPAD值都随着生育期的推移呈现先平缓上升后急剧下降的趋势。透光率与平均叶倾角成正相关,与叶面积指数成显著性负相关,透光率与叶面积指数的相关性要比与平均叶倾角的相关性要大,消光系数与平均叶倾角成显著性负相关,与叶面积指数成显著性正相关。（2）拔节期,有机无机肥配施处理小麦平均叶倾角最小,为53.89°,叶面积指数、群体透光率、消光系数依次为4.63、0.055和0.63,均处在有机肥处理和无机肥处理之间。孕穗期到灌浆期,有机无机肥配施处理小麦旗叶的叶绿素含量最高,平均叶倾角介于鸡粪和尿素处理之间,为51.96°,叶面积指数、群体消光系数均为最大,分别为5.80和0.66;群体透光率最小,为0.028。有机无机肥配施处理的小麦穗粒数、穗粒重、生物产量、经济产量均高于鸡粪处理和尿素处理。三种肥料处理以有机无机肥配施的最佳,配施处理小麦冠层结构适宜、群体光分布合理、株型最佳。（3）在试验基础上,采取基于植物结构与功能反馈机制,以生长周期（GC）为时间步长,以叶元为结构单元,建立了有机无机配施条件下的小麦地上部形态模拟模型（包括发育模型、同化物生产模型、同化物分配和积累模型、叶、茎、鞘形态构建模型等）,并且小麦叶元数与积温变化呈线性关系。对各模型的检验结果表明:小麦节间长度、节间粗度模拟植与实测值的标准误差（RMSE）分别为1.419和0.053;、叶片长度和叶鞘长度模拟植与实测值间的标准误差分别为1.709和1.950,模拟误差均在允许范围,预测效果较好,说明构建模型实用有效。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
• 1.1 冬小麦冠层结构、产量和品质
• 1.1.1 冠层结构
• 1.1.1.1 株高
• 1.1.1.2 叶面积
• 1.1.1.3 叶倾角
• 1.1.2 冬小麦群体光分布
• 1.1.2.1 透光率
• 1.1.2.2 冠层消光系数
• 1.1.3 产量及产量构成因素
• 1.1.4 品质
• 1.2 作物形态模拟模型研究
• 1.2.1 作物生长模型、形态模型概述
• 1.2.2 作物生长模型研究进展
• 1.2.3 作物形态建成与可视化模型研究进展
• 1.2.3.1 虚拟植物建模的分类及研究方法
• 1.2.3.2 作物形态建成与可视化模型研究进展
• 2 引言
• 3 材料与方法
• 3.1 小麦冠层光分布、产量、品质试验设计和测定项目
• 3.1.1 试验设计
• 3.1.2 测定项目及方法
• 3.2 小麦地上部形态模拟模型试验设计和测定项目
• 3.2.1 试验设计
• 3.2.2 测定项目及方法
• 3.2.2.1 数据的采集
• 3.2.2.2 测定指标说明
• 3.2.2.3 数据检验
• 3.2.3 模型构思
• 3.2.3.1 研究目的和内容
• 3.2.3.2 技术路线
• 4. 结果与分析
• 4.1 不同肥料处理对小麦冠层结构及产量、品质的影响
• 4.1.1 对小麦冠层结构特性的影响
• 4.1.1.1 对小麦旗叶SPAD 值的影响
• 4.1.1.2 对小麦平均叶倾角的影响
• 4.1.1.3 对小麦叶面积指数的影响
• 4.1.1.4 对小麦群体透光率的影响
• 4.1.1.5 对小麦群体消光系数的影响
• 4.1.2 不同肥料处理下小麦群体光分布指标与冠层结构指标的关系分析
• 4.1.3 不同肥料处理对小麦产量及产量构成因素的影响
• 4.1.4 不同肥料处理对小麦品质的影响
• 4.2 小麦地上部形态模拟模型的构建
• 4.2.1 小麦生理生态功能与形态结构耦合建模的方法
• 4.2.1.1 小麦的形态结构分析
• 4.2.1.2 模型结构的基本定义
• 4.2.2 小麦生长的主要生理生态功能过程及其建模
• 4.2.2.1 环境条件对小麦生长发育的影响
• 4.2.2.2 主要生理生态过程及其建模
• 4.2.3 小麦生长的主要形态变化过程及其建模
• 4.2.3.1 节间形态的构建方法
• 4.2.3.2 叶片形态的构建方法
• 4.2.4 小麦生理生态过程与形态结构并行模拟模型建立
• 4.2.4.1 小麦生理生态功能与形态结构互反馈作用机制
• 4.2.4.2 小麦生理生态功能与形态结构耦合建模
• 4.2.5 参数提取和模型的建立
• 4.2.5.1 发育参数的提取
• 4.2.5.2 同化物生产参数的提取
• 4.2.5.3 同化物分配参数的提取
• 4.2.5.4 形态构建参数的提取
• 4.2.6 模型参数值列表
• 4.2.7 模型的检验
• 5. 结语与讨论
• 5.1 结论
• 5.1.1 小麦冠层光分布、产量、品质试验的结论
• 5.1.2 小麦地上部形态模拟模型试验的结论
• 5.2 本研究的局限性和今后的打算
• 5.2.1 小麦冠层光分布、产量、品质试验的局限性和今后的打算
• 5.2.2 小麦地上部形态模拟模型试验的局限性和今后的打算
• 参考文献
• ABSTRACT