基于生物量的越冬期后小麥地上部形態(tài)結(jié)構(gòu)模型研究.pdf

1、隨著信息科學(xué)與農(nóng)業(yè)科學(xué)的融合，數(shù)字農(nóng)業(yè)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)支撐。數(shù)字農(nóng)業(yè)在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，保護農(nóng)業(yè)環(huán)境等方面有重要作用。虛擬作物是數(shù)字農(nóng)業(yè)的重要應(yīng)用，其為分析作物結(jié)構(gòu)功能關(guān)系、設(shè)計理想株型以及調(diào)控生長模式等提供技術(shù)支撐。本研究運用系統(tǒng)分析方法，結(jié)合小麥生長模型相關(guān)輸出，基于生物量構(gòu)建了小麥器官結(jié)構(gòu)形態(tài)模型，以期為作物生長模型與形態(tài)結(jié)構(gòu)模型的結(jié)合及功能結(jié)構(gòu)小麥模型研究奠定基礎(chǔ)。
　　在2015年至2016年天

2、津農(nóng)業(yè)科學(xué)院高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)試驗觀測的基礎(chǔ)上，分析了三個品種小麥葉片比葉重變化規(guī)律、葉長與葉寬關(guān)系。結(jié)果表明:比葉重隨葉位的變化規(guī)律可用一元二次方程表示，葉片長度隨葉片寬度的變化規(guī)律旗葉與其他葉位差異顯著，但都可用線性函數(shù)方程表示。結(jié)合結(jié)合生長模型輸出的生物量，構(gòu)建了基于生物量的葉片形態(tài)模擬模型。實測資料對模型的檢驗表明，葉長、葉寬的實測值與模擬值的根均方差(RMSE)分別為1.780cm和0.127cm，葉片幾何屬性模型可較好地模擬不

3、同品種小麥不同葉位葉片的幾何屬性。
　　本文還分析了小麥葉鞘長度隨葉鞘干物重的變化規(guī)律和葉鞘干物重與展開面積的比值隨葉位和有效積溫的的變化規(guī)律。結(jié)果表明:葉鞘長度隨葉鞘干物重的變化規(guī)律可用冪指數(shù)函數(shù)方程表示，葉鞘干物重與展開面積的比值隨葉位和有效積溫的的變化規(guī)律均可用多元非線性函數(shù)方程表示。結(jié)合生長模型輸出的生物量，構(gòu)建了基于生物量的葉鞘形態(tài)模擬模型。實測資料對模型的檢驗表明，葉鞘長度和展開寬度的根均方差(RMSE)分別為0.73

4、1cm和0.324cm，葉鞘形態(tài)模擬模型可較好模擬不同品種小麥葉鞘的幾何屬性。
　　同時，本文分析了小麥莖桿長度隨節(jié)間位置和莖桿干物重的變化規(guī)律和莖桿密度隨節(jié)間位置和有效積溫的對數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明:莖桿長度隨節(jié)間位置和莖桿干物重的變化規(guī)律以及莖桿密度隨節(jié)間位置和有效積溫的對數(shù)的變化規(guī)律均可用多元非線性函數(shù)方程表示。結(jié)合生長模型輸出的生物量，構(gòu)建了基于生物量的莖桿模擬模型。實測資料對模型的檢驗表明，莖桿的長度和直徑的均方根差(R

5、MSE)分別為0.968cm和0.051cm，莖桿形態(tài)模擬模型可較好模擬不同品種小麥莖桿的幾何屬性。
　　此外，本文還分析了麥穗寬度麥穗干物重的變化規(guī)律和麥穗厚度隨麥穗寬度變化規(guī)律。結(jié)果表明:麥穗寬度麥穗干物重的變化規(guī)律以及麥穗厚度隨麥穗寬度變化規(guī)律均可用冪指數(shù)函數(shù)方程表達。結(jié)合生長模型輸出的生物量，構(gòu)建了基于生物量的麥穗模擬模型。試驗資料驗證表明，麥穗的寬度、厚度和長度的均方根差(RMSE)分別為0.067cm、0.048cm和