山東水稻智能化管理決策系統(tǒng)研究.pdf

1、關(guān)于水稻模擬技術(shù)，國內(nèi)外已有大量報道，目前國內(nèi)已研發(fā)成功了WCSODS(小麥栽培模擬優(yōu)化決策系統(tǒng))，水稻生產(chǎn)調(diào)控系統(tǒng)或水稻管理專家系統(tǒng)的研究也取得了不少成果，本研究是在前人研究基礎(chǔ)上，按照作物生理生態(tài)學理論，從作物生產(chǎn)的機理出發(fā)，建立水稻群體動態(tài)(包括群體干物質(zhì)、葉面積指數(shù)和群體總莖數(shù))模擬模型，根據(jù)水稻栽培優(yōu)化原理，建立水稻最適群體動態(tài)模型(包括最適群體光合生產(chǎn)、最適群體葉面積指數(shù)和最適群體總莖數(shù))模擬模型以及水稻栽培優(yōu)化數(shù)學模型(最

2、適產(chǎn)量模型、最適施肥決策模型)：根據(jù)土壤氮素平衡和轉(zhuǎn)化原理建立適于山東水稻生長期間土壤氮素動態(tài)模型。分別利用山東的氣象、土壤、品種資料調(diào)試確定參數(shù)，檢驗與驗證模型，進而將水稻生長發(fā)育模擬與水稻栽培的優(yōu)化原理相結(jié)合，以最優(yōu)化模型模擬結(jié)果為目標進行水稻生產(chǎn)決策研究，開發(fā)形成山東水稻智能化管理決策系統(tǒng)。主要研究結(jié)果如下： 1.建立水稻群體干物質(zhì)動態(tài)模型并進行了驗證。模型如下：W(t)=λβPND/(1-∈)式中，轉(zhuǎn)換系數(shù)λ(CO2到葡

3、萄糖)=0.682；轉(zhuǎn)化系數(shù)β(葡萄糖向碳水化合物)=0.81，ε為干物質(zhì)中的礦物質(zhì)含量，取ε=％；PND為冠層日凈光合產(chǎn)量(gCO2/m2/d)；W(t)為水稻冠層干物質(zhì)的日增量(gCO2/m2/d)。 2.建立水稻群體葉面積指數(shù)動態(tài)模型并進行驗證。水稻群體葉面積指數(shù)的動態(tài)在水稻抽穗以前和抽穗以后變化較大，因此其模型以抽穗期為界點分為兩部分：抽穗前葉面積指數(shù)動態(tài)模型：LAI(t)=LAl(t-1)+△LAI(t)LAI(t)和

4、LAI(t-1)分別為出苗后第t天和第(t-1)天的葉面積指數(shù)；△LAI(t)為出苗后第t天葉面積指數(shù)的日凈加增量；抽穗后葉面積指數(shù)動態(tài)模型：LAI(t)=LAIx/1+d1DVI(t2)DVI(t)=∑DPDI/Noi=1LAIX為最大葉面積指數(shù)；DVI(t)為抽穗后第t天的發(fā)育指數(shù)。0≤DVI(t)≤1；No為抽穗至成熟期間所需要的發(fā)育生理日數(shù)；d1為參數(shù)。 3.建立水稻群體總莖數(shù)動態(tài)模型并進行驗證。其模型可表達如下：TIL

5、N(t)=TILN(t-1)-△TILN(t)，式中TILN(t)、△TILN(t)分別為出苗后第t天的總莖數(shù)及日增量(個/m2)；TILN(t-1)為出苗后第(t-1)天的總莖數(shù)初值(個/m2)。 4.建立土壤有效氮基本模型并驗證。表達式如下：TSN(t)=SN(t)+CFN(t)+MAN(t)式中，SN(t)為某一土層土壤有機質(zhì)凈礦化的有效氮量(kg/667m2)：CFN(t)為施入土壤的化肥提供的有效氮量(kg/667m2

6、)：MAN(t)為施入土壤的有機肥提供有效氮量(kg/667m2)：t為時間天數(shù)。 5.進行水稻最適季節(jié)模型研究，表明：水稻抽穗期葉面積可由以下因素決定：(1)當?shù)厮境樗肭昂?0天內(nèi)的太陽輻射總量；(2)當?shù)厮境樗肫陂g的平均晝長；(3)當?shù)厮境樗肫陂g的平均日較差；(4)水稻品種的光補償點；(5)品種株型以及消光系數(shù)等；水稻有效分蘗可靠葉齡期的最適葉面積決定于以下因子：(1)有效分蘗可靠葉齡期的適宜總莖數(shù)；(2)此期的單株葉

7、面積。而水稻最適基本苗為：BSO=HNO/ES；最適畝穗數(shù)為：HNO=15×666.67FHO/FHS；最適總莖數(shù)為：TNEO=15×666.67FEO/FESHNO為最適穗數(shù)(萬/ha)；ES為單株可靠成穗數(shù)；FHO為抽穗期最適葉面積指數(shù)；FHS為水稻抽穗期的平均單穗葉面積(m2)TNEO為水稻拔節(jié)期適宜總莖數(shù)(萬/ha)；FEO為水稻拔節(jié)期最適葉面積指數(shù)；FES為水稻拔節(jié)期單莖葉面積(指主莖葉面積)(m2) 6.確立稻田最適