山東水稻智能化管理決策系統(tǒng)研究.pdf

1、關于水稻模擬技術，國內外已有大量報道，目前國內已研發(fā)成功了WCSODS(小麥栽培模擬優(yōu)化決策系統(tǒng))，水稻生產調控系統(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上，按照作物生理生態(tài)學理論，從作物生產的機理出發(fā)，建立水稻群體動態(tài)(包括群體干物質、葉面積指數(shù)和群體總莖數(shù))模擬模型，根據水稻栽培優(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、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、適產量模型、最適施肥決策模型)：根據土壤氮素平衡和轉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)化原理相結合，以最優(yōu)化模型模擬結果為目標進行水稻生產決策研究，開發(fā)形成山東水稻智能化管理決策系統(tǒng)。主要研究結果如下： 1.建立水稻群體干物質動態(tài)模型并進行了驗證。模型如下：W(t)=λβPND/(1-∈)式中，轉換系數(shù)λ(CO2到葡

3、萄糖)=0.682；轉化系數(shù)β(葡萄糖向碳水化合物)=0.81，ε為干物質中的礦物質含量，取ε=％；PND為冠層日凈光合產量(gCO2/m2/d)；W(t)為水稻冠層干物質的日增量(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