[發明專利]一種動態模擬計算水稻生長的模型構建方法及應用

在審

• 申請號: 201910547640.7
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN110232254A
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 曹秉帥;魏翠蘭;鄒長新;王燕;張琨;干方群;彭雙;秦品珠
• 申請（專利權）人: 生態環境部南京環境科學研究所;江蘇開放大學(江蘇城市職業學院)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q50/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 任葦

本發明公開了一種動態模擬計算水稻生長的模型構建方法，包括以下步驟：S1，選用水稻材料：選用三個株型差異明顯的水稻材料TQ、YIL55和PAY1；S2，水稻材料種植：將S1中選用的三種水稻材料分別在兩個不同緯度地區進行種植，灌溉方式選擇長期淹灌，水稻生長期內無病蟲害發生，無強風天氣及人為因素干擾水稻冠層結構。本發明構建的G?ORY模型在水稻研究工作的諸多方面具有廣泛的應用前景，可在水稻理想株型設計和良種選育中進行應用，同時G?ORY中可設置種植密度，為水稻栽培的生產決策(如灌溉、施肥、管理等)提供指導信息，在氣候變化對水稻生長發育的影響及氣象災害預警中進行應用。

技術領域

本發明涉及農業技術領域，尤其涉及一種動態模擬計算水稻生長的模型構建方法及應用。

背景技術

水稻是我國主要的糧食作物之一，合理的株型選育對水稻產量的提高有著十分重要的作用。水稻功能-結構模型的構建可將水稻生長發育過程與其結構特征相結合，為水稻育種和田間管理調控等提供數字工具。

現有的GroIMP平臺，該平臺內嵌了基于光線追蹤算法的光分布模塊、L系統的生長法則、OpenGL圖形渲染器等功能，越來越多的研究者利用該平臺開發植物的功能-結構模型，可簡便快捷的實現群體冠層的光分布計算及三維可視化，然而，基于GroIMP的功能-結構模型在模擬復雜的植株生理生長尤其地下部的水肥變化方面需要進行大量且繁復的編程工作，因而前人的研究在模擬作物生長時大多采用簡化的模型模擬方法，無法表達環境與作物間的互作效應。

ORYZA2000模型是ORYZA系列水稻生長模型的最新版本，該模型以日為時間步長，定量和動態的描述水稻在潛在生產水平、水分限制水平、氮素限制水平下的生長和發育、土壤水分及氮素等的變化過程，然而，ORYZA2000對水稻形態結構變化缺乏有效的描述，對冠層的光分布模擬也只是通過消光系數進行簡單的估算，因此無法從器官尺度精確評價株型因子對冠層光分布截獲的影響，與田間實際情況可能存在差距。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種動態模擬計算水稻生長的模型構建方法及應用。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種動態模擬計算水稻生長的模型構建方法，包括以下步驟：

S1，選用水稻材料：選用三個株型差異明顯的水稻材料TQ、YIL55和PAY1；

S2，水稻材料種植：將S1中選用的三種水稻材料分別在兩個不同緯度地區進行種植，灌溉方式選擇長期淹灌，水稻生長期內無病蟲害發生，無強風天氣及人為因素干擾水稻冠層結構；

S3，材料株型結構特征測定并重建水稻田間原位的三維靜態結構模型：包括植株冠層結構的三維數字化測定、器官形態測定、水稻器官生物量測定、水稻器官發生過程觀測，還原水稻在田間生長的真實形態，對S1中的三個不同株型水稻TQ、YIL55和PAY1進行調參，構建適用于這三個材料的靜態結構模型，統計葉/莖基方位角數據，統計水稻的株型結構特征，為構建水稻動態結構模型提供依據；

S4，構建水稻的動態結構模擬模型：基于S3中葉/莖基方位角數據的統計結果，在GroIMP平臺構建水稻的動態結構模型；

S5，參數校準及驗證：基于S2中種植的三種水稻材料，對ORYZA2000模型進行了參數校準及驗證，并利用“試差法”校準消光系數值，使得經參數校準后的ORYZA2000可準確模擬三個水稻材料在兩個緯度地區的生長發育過程；

S6，水稻材料生長發育模擬：利用ORYZA2000模型對三個株型水稻材料在兩個緯度地區的生長發育進行模擬與評價，模擬三個水稻材料在兩個緯度地區的生長發育過程；