本文關(guān)鍵詞：基因型、環(huán)境、管理措施 互作對(duì)中國(guó)油菜產(chǎn)量影響的模擬研究　出處：《中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：充分理解作物基因型、環(huán)境和管理措施及其互作效應(yīng)對(duì)作物產(chǎn)量的影響不僅對(duì)評(píng)價(jià)不同環(huán)境條件下作物基因型的產(chǎn)量表現(xiàn)有重要意義,還可以指導(dǎo)如何根據(jù)目標(biāo)環(huán)境特點(diǎn)選擇適宜的高產(chǎn)作物品種,同時(shí)可以從育種的角度出發(fā)評(píng)價(jià)不同品種特性改良對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)。應(yīng)用田間試驗(yàn)的方法調(diào)查基因型×環(huán)境×管理措施互作效應(yīng)對(duì)產(chǎn)量的影響需要耗費(fèi)大量的人力物力及時(shí)間,而作物生長(zhǎng)模型可以充分考慮環(huán)境和管理措施的互作影響并大大節(jié)約成本,正逐步成為一種有效的工具用以開(kāi)展相關(guān)研究。作物生長(zhǎng)模型應(yīng)用前必須經(jīng)過(guò)充分的校正和驗(yàn)證,盡管其已被廣泛應(yīng)用于各研究領(lǐng)域,但由模型參數(shù)化過(guò)程造成的作物發(fā)育期和產(chǎn)量模擬的不確定性仍未可知,利用怎樣的觀測(cè)數(shù)據(jù)能夠保證模型得到充分有效的校正也尚未明確。本文以我國(guó)長(zhǎng)江流域冬油菜和北方地區(qū)春油菜為研究對(duì)象,利用12個(gè)油菜品種、86個(gè)生長(zhǎng)季的田間試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù),首先通過(guò)貝葉斯優(yōu)化的方法對(duì)APSIM-Canola模型的發(fā)育期參數(shù)和生長(zhǎng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)參。利用參數(shù)的分布特征和相關(guān)關(guān)系評(píng)估模型參數(shù)的多參同效現(xiàn)象及其導(dǎo)致的模擬不確定性。通過(guò)比較不同調(diào)參方案對(duì)模型模擬誤差的影響,明確作物生長(zhǎng)模型的有效調(diào)參數(shù)據(jù)和方法。然后利用充分校準(zhǔn)的APSIM-Canola模型,模擬分析不同氣候條件下基因型×環(huán)境×管理措施及其互作效應(yīng)對(duì)油菜產(chǎn)量提升的貢獻(xiàn)。主要的研究結(jié)果如下:(1)APSIM-Canola模型的品種發(fā)育期參數(shù)具有顯著的多參同效現(xiàn)象,即不同的品種發(fā)育期參數(shù)組合可得到相似的模擬結(jié)果,這種現(xiàn)象主要是由于缺乏實(shí)際的觀測(cè)信息來(lái)區(qū)分油菜發(fā)育期中對(duì)春化敏感和光周期敏感的兩個(gè)發(fā)育階段造成的。盡管如此,模型仍然能準(zhǔn)確模擬不同環(huán)境下油菜的發(fā)育期變化,且發(fā)育期參數(shù)的多參同效現(xiàn)象對(duì)產(chǎn)量模擬的影響也很小。APIMS-Canola模型能夠利用3個(gè)生理參數(shù)表征不同品種發(fā)育期特性的差異,即春化敏感參數(shù)、光周期敏感參數(shù)和完成灌漿期所需的積溫。(2)理想的模型品種參數(shù)應(yīng)該是唯一且穩(wěn)定的,而利用同一環(huán)境或相似環(huán)境條件下獲取的田間觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行調(diào)參,確定的模型生長(zhǎng)參數(shù)具有顯著的多參同效現(xiàn)象,且這種現(xiàn)象對(duì)模型驗(yàn)證造成很大的不確定性。研究表明最有效的模型調(diào)參數(shù)據(jù)是利用不同氣候條件下的觀測(cè)數(shù)據(jù)(至少兩個(gè)氣候差異明顯的生長(zhǎng)季),特別是利用作物生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的觀測(cè)值對(duì)模型進(jìn)行調(diào)參,可以顯著降低多參同效的影響,提高模型模擬的精度。(3)對(duì)于當(dāng)前的油菜品種,考慮各區(qū)的水分供應(yīng)條件,北方旱作農(nóng)區(qū)模擬的雨養(yǎng)潛在產(chǎn)量、長(zhǎng)江上游地區(qū)模擬的灌溉潛在產(chǎn)量和長(zhǎng)江中下游地區(qū)模擬的雨養(yǎng)潛在產(chǎn)量分別是1.1 t ha-1、6.4 t ha-1和4.8t ha-1,與近五年平均的縣級(jí)統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量的產(chǎn)量差分別是0.4t ha-1,4.3 t ha-1和3.0t ha-1。選用延長(zhǎng)灌漿時(shí)間20%的冬油菜品種可以使?jié)撛诋a(chǎn)量增加10%。在水分充足的長(zhǎng)江流域地區(qū),將光能利用率增加20%,則會(huì)使?jié)撛诋a(chǎn)量提高10%—20%,但這種特性的改良在北方旱作農(nóng)區(qū)沒(méi)有影響。在北方旱作農(nóng)區(qū)品種蒸騰效率增加20%會(huì)使油菜產(chǎn)量增加30%,但是對(duì)水分充足的長(zhǎng)江流域油菜產(chǎn)量無(wú)顯著影響。無(wú)論在何種氣候條件下,提高收獲指數(shù)20%均可使油菜潛在產(chǎn)量增加近20%。長(zhǎng)江流域的冬油菜產(chǎn)區(qū)實(shí)際產(chǎn)量與潛在產(chǎn)量的產(chǎn)量差高于北方地區(qū),具有更大的增產(chǎn)潛力。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S565.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1318912