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小麦光合生产与物质分配的模拟模型

刘铁梅

  以小麦生长发育的生理生态过程为主线,根据生理发育时间恒定的原理发展了小麦抽穗后生育期模型,建立了小麦光合生产与物质积累模型、器官间物质分配与生长模型、绿色面积指数模型、产量模型、茎蘖动态模型,并采用大量的试验资料对模型进行了较充分的验证。与现有模型相比,本模型具有较强的系统性、机理性和预测性。在生育期模型中,根据生理发育时间恒定的原理,通过调节品种的温度敏感性和基本灌浆期因子使各品种到达抽穗、开花和成熟的生理发育时间相同,从而建立了一种统一的生育时间尺度。而且,由于考虑到了不同品种对温度的不同反应以及基本灌浆期的长短差异等内在遗传特性,因而比有效积温法中单纯考虑品种的灌浆期长短更具有解释性和机理性。采用高斯积分法来计算冠层每日的光合同化量,并构建了温度和生理发育时间对光合作用最大速率的影响函数,体现了小麦一生中环境温度及植株自身衰老对绿叶光合能力的影响。建立了生理发育时间与植株临界和最小N浓度的关系,并且区分了不同小麦品种的临界N浓度。此外,模型引入了CO_2订正因子,建立了CO_2浓度与绿叶光合作用速率的关系。采用某一时刻小麦植株地上部总重与生物量的比例来计算地上部的分配指数,采用地上部各器官的重量与地上部总重的比例来计算地上部各器官的分配指数,并以分配指数和生物量为基础模拟了小麦各器官干物重的变化动态。首次构建了地上部、绿叶、茎鞘、穗部分配指数与生理发育时间之间的动态关系,从而较真实地展示了随着小麦生育进程植株各器官分配指数的连续变化规律,提高了模型的解释性和机理性。以绿叶的分配指数和地上部干重为基础模拟了小麦叶面积指数的变化动态,从而首次构建了以分配指数为基础的叶面积指数模拟模型。此外,本方法免去了叶面死亡速率的模拟,避免了由于叶面积死亡的定量计算困难而造成的误差。引入了收获指数(HI)作为不同品种的遗传参数,来调节穗部的分配指数,从而区分了不同品种穗重与籽粒产量的不同。由收获指数来调节品种穗部生长速率,也反映了不同品种籽粒灌浆速率与灌浆期长短不同的差异,尤其是籽粒滔浆高峰用的不同。因而可以很好地解释不同品种的灌浆特性。采用菲波拉奇数列来模拟小麦个体拔节前理想条件下的茎羹动态,并将小麦茎羹能力作为品种邀传蠢数来修正不同品种的分瞩憎力;采用叶面积指戮影响因于和群体同化物供应状况来锚远群体自勇对茎瞩发生的影响;采用水分和风景丰缺因子来板拟水分和讽素条件对群体茎羹数的影响。拔节后群体茎瞩数的下降受到同化物供应状况和有效热时间的影响,并将有效分回可靠叶龄用的茎羹过作为不同品种最小茎瞩数。利用不同地点、不同年份、不同栽培处理、不同品种的试验资料对hheatGrow樱型中各子模型婪进行了较广泛的检验,并将CERES-Wheat模型的预测结果与GheatGrow模型中的各子橱型进行了对比.结果表明,本模型”heatGrow)中各子模型均具有较好的预测效果及较强的解释性和适用性。……   
[关键词]:小麦;生育期;光合生产;物质积累;物质分配;器官生长;绿色面积指数;籽粒产;茎蘖动态;模拟模型
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:南京农业大学2000年