《間作系統潛在生產力差異的3D模型解析》是依託中國農業大學，由馬韞韜擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：間作系統潛在生產力差異的3D模型解析
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：馬韞韜
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
農業資源利用效率較低，制約了我國糧食生產水平的提高。間作是我國精耕細作傳統農業的精髓，能夠使有限的耕地資源得到最充分的利用。間作體系對輻射有不同的利用空間，將使系統內光三維空間分布變得異常複雜。由於植物光回響曲線的非線性特徵，將使間作系統內由於散射輻射增加而引起散射輻射的施肥效應。因而，本研究將三維建模技術與計算機模擬技術相結合，對間作體系內的輻射及其在冠層內部組分上反射、透射、吸收等過程進行定量模擬跟蹤，並定量化器官表面元的輻射分布，進而進行間作系統潛在生產力的差異解析，以期對間作系統內基於光空間分布的產量形成優勢進行機理闡述。
結題摘要
與傳統均一冠層相比，條帶間作冠層結構變得相對複雜。很多研究結果表明高桿矮桿作物間作，高桿作物截光的邊行優勢明顯，但機理和定量化並不十分明確。本文採用三維建模方法，對不同行配比的玉米/大豆間作、玉米大豆單作群體空間結構進行定量化建模，使用考慮了入射輻射幾何特徵的冠層三維光分布模型，精確計算了間作冠層的光三維空間分布和光合生產潛力。結果表明，邊行植株光截獲具有明顯的隨太陽高度角方位角變化而變化的趨勢，高桿植物玉米光截獲的邊行優勢明顯，矮桿大豆反之。總體而言，單位地面面積的玉米單作的全天光合速率高於3:6間作7.2%，高於2:3間作54.1%，高於大豆單作31.6%；玉米/大豆3:6間作的群體全天光合速率高於2:3間作44.2%。此外，基於源庫理論構建了玉米/大豆間作系統功能結構模型，能夠精確模擬間作系統內個體光合生產和產物向單個器官的分配過程。模型對玉米大豆各器官的生物量模擬值與實測值的RMSE範圍為0.54-3.5 、0.59-1.19gm-2 ，能夠較準確的模擬植株光合生產和生物量在植株個體器官間的分配過程。研究成果對間作系統植株個體截光差異、產量形成優勢等進行機理闡述，為後續的間作系統產量最佳化設計、資源最佳化設計等提供了依據。
