间作系统潜在生产力差异的3D模型解析

批准号:
31000671
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
马韫韬
依托单位:
学科分类:
C1302.农艺农机学
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵建华、吴劼、陈尤佳、白凯、宋展
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中文摘要
农业资源利用效率较低,制约了我国粮食生产水平的提高。间作是我国精耕细作传统农业的精髓,能够使有限的耕地资源得到最充分的利用。间作体系对辐射有不同的利用空间,将使系统内光三维空间分布变得异常复杂。由于植物光响应曲线的非线性特征,将使间作系统内由于散射辐射增加而引起散射辐射的"施肥效应"。因而,本研究将三维建模技术与计算机模拟技术相结合,对间作体系内的辐射及其在冠层内部组分上反射、透射、吸收等过程进行定量模拟跟踪,并定量化器官表面元的辐射分布,进而进行间作系统潜在生产力的差异解析,以期对间作系统内基于光空间分布的产量形成优势进行机理阐述。
英文摘要
与传统均一冠层相比,条带间作冠层结构变得相对复杂。很多研究结果表明高杆矮杆作物间作,高杆作物截光的边行优势明显,但机理和定量化并不十分明确。本文采用三维建模方法,对不同行配比的玉米/大豆间作、玉米大豆单作群体空间结构进行定量化建模,使用考虑了入射辐射几何特征的冠层三维光分布模型,精确计算了间作冠层的光三维空间分布和光合生产潜力。结果表明,边行植株光截获具有明显的随太阳高度角方位角变化而变化的趋势,高杆植物玉米光截获的边行优势明显,矮杆大豆反之。总体而言,单位地面面积的玉米单作的全天光合速率高于3:6间作7.2%,高于2:3间作54.1%,高于大豆单作31.6%;玉米/大豆3:6间作的群体全天光合速率高于2:3间作44.2%。此外,基于源库理论构建了玉米/大豆间作系统功能结构模型,能够精确模拟间作系统内个体光合生产和产物向单个器官的分配过程。模型对玉米大豆各器官的生物量模拟值与实测值的RMSE范围为0.54-3.5 、0.59-1.19gm-2 ,能够较准确的模拟植株光合生产和生物量在植株个体器官间的分配过程。研究成果对间作系统植株个体截光差异、产量形成优势等进行机理阐述,为后续的间作系统产量优化设计、资源优化设计等提供了依据。
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
基于三维激光多光谱时序数据的甜菜褐斑病精准监测与机理模型预测
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:马韫韬
- 依托单位:
国内基金
海外基金
