[发明专利]一种动态模拟计算水稻生长的模型构建方法及应用

说明书

本发明公开了一种动态模拟计算水稻生长的模型构建方法，包括以下步骤：S1，选用水稻材料：选用三个株型差异明显的水稻材料TQ、YIL55和PAY1；S2，水稻材料种植：将S1中选用的三种水稻材料分别在两个不同纬度地区进行种植，灌溉方式选择长期淹灌，水稻生长期内无病虫害发生，无强风天气及人为因素干扰水稻冠层结构。本发明构建的G‑ORY模型在水稻研究工作的诸多方面具有广泛的应用前景，可在水稻理想株型设计和良种选育中进行应用，同时G‑ORY中可设置种植密度，为水稻栽培的生产决策(如灌溉、施肥、管理等)提供指导信息，在气候变化对水稻生长发育的影响及气象灾害预警中进行应用。

技术领域

本发明涉及农业技术领域，尤其涉及一种动态模拟计算水稻生长的模型构建方法及应用。

背景技术

水稻是我国主要的粮食作物之一，合理的株型选育对水稻产量的提高有着十分重要的作用。水稻功能-结构模型的构建可将水稻生长发育过程与其结构特征相结合，为水稻育种和田间管理调控等提供数字工具。

现有的GroIMP平台，该平台内嵌了基于光线追踪算法的光分布模块、L系统的生长法则、OpenGL图形渲染器等功能，越来越多的研究者利用该平台开发植物的功能-结构模型，可简便快捷的实现群体冠层的光分布计算及三维可视化，然而，基于GroIMP的功能-结构模型在模拟复杂的植株生理生长尤其地下部的水肥变化方面需要进行大量且繁复的编程工作，因而前人的研究在模拟作物生长时大多采用简化的模型模拟方法，无法表达环境与作物间的互作效应。

ORYZA2000模型是ORYZA系列水稻生长模型的最新版本，该模型以日为时间步长，定量和动态的描述水稻在潜在生产水平、水分限制水平、氮素限制水平下的生长和发育、土壤水分及氮素等的变化过程，然而，ORYZA2000对水稻形态结构变化缺乏有效的描述，对冠层的光分布模拟也只是通过消光系数进行简单的估算，因此无法从器官尺度精确评价株型因子对冠层光分布截获的影响，与田间实际情况可能存在差距。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种动态模拟计算水稻生长的模型构建方法及应用。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种动态模拟计算水稻生长的模型构建方法，包括以下步骤：

S1，选用水稻材料：选用三个株型差异明显的水稻材料TQ、YIL55和PAY1；

S2，水稻材料种植：将S1中选用的三种水稻材料分别在两个不同纬度地区进行种植，灌溉方式选择长期淹灌，水稻生长期内无病虫害发生，无强风天气及人为因素干扰水稻冠层结构；

S3，材料株型结构特征测定并重建水稻田间原位的三维静态结构模型：包括植株冠层结构的三维数字化测定、器官形态测定、水稻器官生物量测定、水稻器官发生过程观测，还原水稻在田间生长的真实形态，对S1中的三个不同株型水稻TQ、YIL55和PAY1进行调参，构建适用于这三个材料的静态结构模型，统计叶/茎基方位角数据，统计水稻的株型结构特征，为构建水稻动态结构模型提供依据；

S4，构建水稻的动态结构模拟模型：基于S3中叶/茎基方位角数据的统计结果，在GroIMP平台构建水稻的动态结构模型；

S5，参数校准及验证：基于S2中种植的三种水稻材料，对ORYZA2000模型进行了参数校准及验证，并利用“试差法”校准消光系数值，使得经参数校准后的ORYZA2000可准确模拟三个水稻材料在两个纬度地区的生长发育过程；

S6，水稻材料生长发育模拟：利用ORYZA2000模型对三个株型水稻材料在两个纬度地区的生长发育进行模拟与评价，模拟三个水稻材料在两个纬度地区的生长发育过程；