[发明专利]一种基于作物对环境的响应与适应机制的发育期模拟方法

说明书

本发明涉及农业技术领域，特别涉及一种基于作物对环境的响应与适应机制的发育期模拟方法。该方法包括：收集研究站点的实测的作物物候资料；根据物候资料得到发育阶段所需天数、发育阶段始期日序、发育阶段的平均气温；根据发育阶段所需天数得到发育速率，发育速率为发育阶段所需天数的倒数；计算平均气温×始期日序的值；以发育速率为因变量，以平均气温、平均气温×始期日序为自变量，利用二元一次回归方法，得到回归方程，该方程即为发育期模拟公式。本发明方法既考虑了作物响应环境变化的机制，又考虑了作物对环境产生适应的机制，因而能比现有模型更好地模拟发育期。且本方法简单，只需要3个参数，参数可通过观测数据直接求取。

技术领域

本发明涉及农业技术领域，特别涉及一种基于作物对环境的响应与适应机制的发育期模拟方法。

背景技术

作物生长模拟是一门新兴的边缘技术，是近些年作物生理生态研究的重大发展。它是以系统分析的原理和计算机模拟的技术来定量描述作物生长、发育、产量形成的过程及其对环境的反应。这种生长模拟模型是作物生理生态知识的高度综合与集成，具有普遍性应用意义。成功的作物生长模型可广泛地应用于理解、预测和调控作物生长和产量。

作物模型在预测发育期时，通常利用发育期模拟方法进行模拟。目前已经报道了各种各样模拟发育期的方法，这些方法基本都是通过描述作物发育速率对环境的响应机制而建立的。不同方法间只在描述响应函数的具体形式上有些区别。各种方法均认为温度是影响发育速率最重要的环境因子。现有的多数模拟方法均假设在一定的温度范围内，在其他环境条件基本满足的情况下，作物完成发育阶段所需的积温是常数。这个假设是发育期模拟方法最基础的理论之一，在相关业务中得到了广泛应用。由于发育期是影响产量的关键因子，发育期的预测结果在很大程度上影响了产量预测的结果。因此，准确预测不同环境下作物的发育期，可为产量预报提供必要的前提和基础。

然而作物发育期对环境既存在响应机制，又存在适应机制。响应机制是指环境如何影响发育期，适应机制是指作物如何主动调节自身的发育速率以适应环境。现有模拟发育期的方法，多数只描述了作物对环境的响应机制。这些模式虽然较为详尽地描述了作物对气候的响应，但未描述作物对气候的适应，这是现有模拟方法在波动环境下时误差较大的原因之一。虽然构建了许多复杂的温度响应函数以提高模拟精度，但由于没有考虑适应机制，模式复杂程度的提高并没有带来模拟精度的显著提升，而且模拟误差容易产生系统偏差。例如，预测的发育期，在冷年倾向于比实测值更晚，而在暖年则倾向于比实测值更早。此外，模式复杂程度的提高，还带来了诸如参数化困难、模式难以应用、模拟结果不确定性较大、参数间存在异参同效现象(不同的参数组合能得到近似的模拟结果)等问题。这些问题表明，在现有的仅描述响应机制的框架内，模式很难继续提高模拟效果。

作物发育期的预测是产量预测的关键依据之一。近几十年来，气候波动越来越剧烈。在可预见的将来，气候波动还将随着气候变化的深入发展而越来越剧烈。如果对发育期的模拟存在系统偏差的话，将导致对产量的评估也产生系统偏差。因此，产量预报的业务及期货市场对产量评估精度的要求，需要更好的发育期模拟方法。现有的模拟方法，由于没有考虑作物发育期对气候的适应性，很难适用于气候波动下的场景。而考虑响应与适应机制的作物发育期模拟方法，目前尚未见报道。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于作物对环境的响应与适应机制的发育期模拟方法。该方法既考虑了响应机制，又考虑了适应机制，因而能比现有模型更好地模拟作物发育期。

要在发育期模拟方法中考虑发育期对环境的适应性，一个必要的前提是找到表示作物对环境适应性的因子。对此，申请人的提出，以发育阶段始期的DOY作为表示适应性的因子。提出这个方法的思路是：