摘要：在理想株型研究中,传统的基于田间试验的方法存在耗时长,难以验证株型是否达到最优形态等问题。为减少作物株型设计过程中人工干预所带来的成本提高和结果的不确定性,自动而又快速地获得作物高产株型,基于水稻的功能结构模型,将优化算法应用到虚拟水稻的株型优化上。在VS2005平台上,使用C++编程语言、Open GL图形渲染引擎以及MFC框架,开发了水稻株型数字化设计与株型优化系统。介绍了系统的模块、系统构建的关键技术以及系统的实现。研究的基于虚拟模型的水稻株型优化设计方法,可为作物株型的定量化设计提供新的思路。

摘要：光线分布和叶片光合特征在冠层内部具有极强的时空异质性,基于三维冠层模型的玉米光合模型是精确评估品种高光效的重要手段。该研究将作物三维冠层模型、光线分布模型、光合模型与光能利用模型相耦合,建立了玉米冠层光合生产模型3DMaizeCaP,设置3个不同株型的玉米品种(矮单268、京科968和郑单958),2种不同光照条件(晴天和阴天),通过大田试验与模型模拟研究揭示了玉米冠层光合速率和光能利用效率对品种和环境的响应。结果表明,矮单268、京科968和郑单958的叶片最大光合速率和暗呼吸速率均随节位下降呈线性降低的垂直分布规律,各品种中矮单268的最大光合速率最大,而暗呼吸速率最小;冠层净光合速率日变化趋势明显,矮单268在阴天和晴天下的冠层最大净光合速率(以CO2计)为21.6和26.2μmol/(m^2·s),均显著(P0.05);单叶尺度上,各叶片中第16节位的单叶日净同化量达到最大;矮单268的光能利用效率最大,在阴天和晴天下分别为3.22和3.03 g/MJ,比京科968分别高4.5%和5.6%,比郑单958分别高7.7%和7.8%;初始光量子效率对玉米冠层光能利用效率的敏感性显著高于最大光合速率(P<0.05)。从提高玉米冠层光能利用效率考虑,建议设计株型紧凑、叶片光合性能强的玉米品种。研究可为定量研究玉米冠层光合速率提供估算方法,也可为高光效品种选育提供评价依据和鉴定技术。