作物生长模型在冬小麦上的应用与简化方法初步分析

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1、独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：时间：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解安徽农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意安徽农业大学可以用不同方式在

2、不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：时间：年月曰Y-)第一导师签各孑三氩时间：f、年百月／日

3、1．文献综述1．1作物生长模型简介作物生长模型是指用数学概念表达作物的生长过程。作物生长模型被不同科学家赋予不同的定义。Currynl认为作物模型应尽可能用数学公式描述动态过程，以替代用黑箱方法进行的最优估计。Sinclair和Seligman瞳1回顾作物生长模型的发展史后提出，作物模型是借助于计算机手段，对作物各种生长过程进行综合的数值模拟。Montieth口1也给出了类似的定义，认为作物模型是通过给定一系列生

4、物系数和相应的环境变量，用来预测作物的生长、发育和产量的定量模拟系统。显然，各种定义尽管表述不同，但有一个共同特性便是数学表达。综合而言，作物生长模型一般可以从两个方面定义。一是广义的定义，认为作物模型是借助于数学公式或数值模拟手段对作物生长、发育和最终的干物质产量进行模拟和预测，既包括动态过程的描述，也包括经验公式的表达；二是狭义的定义，认为作物模型是基于作物生理过程，对作物的生长、发育和产量形成过程进行动态模拟的一系列数学公式的综合，借助于计算机手段实现这种模拟过程H1从20世纪60年代起作物生长动态模拟模型的研究开始起步，1965年荷兰作物生长系统分析及模拟

5、先驱deWit扩展了前人的有关作物对光截获和转化、叶层光合作用的知识，并构建了作物冠层的光合作用模型晦1。70一80年代的作物模拟模型的研究着重于作物生长发育与产量形成过程的模拟研究，个别作物模拟模型涉及生产应用，用于帮助制定一般的栽培管理措施和害虫管理，具有一定的调控决策功能，但尚无完整和系统应用模型的生产管理决策系统。1982年，deWit和PenningdeVries将作物生产系统分为4种生产水平：(1)潜在生产(potentialproduction)，即假定作物生长处于水肥供应适宜状态，作物的生长速度只取决于天气条件，主要是太阳辐射和温度；(2)水分受限

6、条件下的生产，作物生长处于肥料适宜状态，生长主要受制于整个生育期或某一生育阶段的水分短缺以及其他天气条件；(3)氮素受限条件下的生产，作物生长主要受制于整个生育期或某一阶段氮素短缺，在其他阶段则取决于水分和天气状况；(4)养分受限条件下的生产，作物生长主要受制于整个生育期或某一阶段的磷素或其他养分的短缺，在其他阶段，则取决于水分和天气状况。自80年代末到90年代以来，作物模拟向综合化与应用化方向发展。比较典型的应用包括农业生态地带性研究、区域产量预测、土地资源管理、环境条件和社会经济变化对农业的影响评价等。因此，作物生长模型研究开始侧重于现有模型的完善，而非进行新

7、模型的研制，主要包括模型普适性、准确性和易操作性等的研究。普适性是指作物模型能够适用于大范围的环境和极端气候条件、不同的社会经济条件以及不同的作物等，同时可与其它学科的模型嵌套，成为其中重要的组成部分。如土壤侵蚀预报模型，流域水土资源管理模型，气候影响评价模型等；准确性主要是通过实验对模型的参数或公式不断进行更新和验证，同时利用实际产量资料对模型进行检验；易操作性主要包括对模型输入变量的简化和格式化、建立友好的用户界面等。显然作物模型研究已成为农业科学研究的一项重要内容。1．2作物生长模型发展历程30多年来，许多国家都进行了作物生长模型的研究工作，出于不同目的，开

8、发了多种类型的作物模型。其中以美国和荷兰两个国家的研究较为集中和深入。另外还有英国、苏联、澳大利亚等，我国也在作物生长模型方面进行了积极而有意义的探索，结合我国实际情况，取得了一定的成果。下面以几个重要的作物生长模型流派为例介绍其发展历程和特点。(1)国外作物模型介绍A．荷兰模型荷兰是最早研究作物模型的国家，以Wageningen(瓦赫宁根)大学的研究为主。1965年DeWit发表的《叶片冠层光合研究》一文，成为作物模型发展的奠基石。1970年的ELCROS(ElementaryCropSimulator)[6-7】作物生长动力学模型是荷兰发表的第一个仿真模型。7

9、0年代后期