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不同水分胁迫条件下DSSAT-CERES-Wheat模型的调参与验证 被引量:52
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作者 姚宁 周元刚 +5 位作者 宋利兵 刘健 李毅 吴淑芳 冯浩 何建强 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期138-150,共13页
作物模型为人们认识旱区农业生境过程并对其进行调控提供了一种有效的工具。为了探讨小麦生长模拟模型DSSAT-CERES-Wheat能否准确模拟水分胁迫条件下旱区冬小麦的生长发育和产量形成过程,同时确定参数估计和模型验证的最优方案,该研究... 作物模型为人们认识旱区农业生境过程并对其进行调控提供了一种有效的工具。为了探讨小麦生长模拟模型DSSAT-CERES-Wheat能否准确模拟水分胁迫条件下旱区冬小麦的生长发育和产量形成过程,同时确定参数估计和模型验证的最优方案,该研究进行了连续两季(2012.10-2013.06和2013.10-2014.06)的冬小麦分段受旱田间试验。试验将冬小麦整个生育期划分为越冬、返青、拔节、抽穗和灌浆5个主要生长阶段,每相邻两个生长阶段连续受旱,形成4个不同的受旱时段水平(D1-D4),根据小麦生育期的需水量,设置灌水定额分别为40和80 mm 2个水平(I1和I2),共形成8个处理,每处理3次重复,在遮雨棚内采用裂区试验布置,此外在旁边设置1个各生育期全灌水的对照处理。文中设置了5套不同的参数估计和验证方案,利用DSSAT-GLUE参数估计模块得到不同的参数估计结果。通过对比分析冬小麦物候期、单粒质量、生物量、产量、以及土壤水分含量的模拟值和实测值之间的差异,以确定利用DSSAT-CERES-Wheat模型模拟旱区冬小麦生境过程的精度。结果表明,参数P1V(最适温度条件下通过春化阶段所需天数)和G3(成熟期非水分胁迫下单株茎穂标准干质量)具有较强的变异性,变异系数分别为19.07%和16.34%,受基因型-环境互作的影响较大,而其他参数的变异性则较弱,变异系数均小于10%;DSSAT-GLUE参数估计工具具有较好的收敛性,不同参数估计方案所得的参数值具有一定的一致性;不同的参数估计方案所得的模型输出结果有较大差异,其中参数估计方案1(利用两季试验中的充分灌溉处理CK数据进行参数估计,其他不同阶段受旱处理数据进行验证)的模型校正和验证精度最高,其中模型校正的绝对相对误差(absolute relative error,ARE)和相对均方根误差(relative root mean squared error,RRMSE)分别为4.89%和5.18%。在冬小麦抽穗期和灌浆期受旱时,DSSAT-CERES-Wheat模型可以较好地模拟小麦的生长发育过程以及土壤水分的动态变化,但是在越冬期和返青期受旱时,模拟结果相对较差,并且随着受旱时段提前和受旱程度的加重,模拟精度将变得更低。此外,该模型无法模拟由不同水分胁迫造成的冬小麦物候期差异,需要对模型进行相应的改进。交叉验证表明DSSAT-CERES-Wheat模型模拟该研究中不同水分胁迫条件下冬小麦生长和产量的总体性误差在15%~18%左右。总之,DSSAT-CERES-Wheat模型在模拟旱区冬小麦生境过程时存在着一定的局限性,若要更广泛地将该模型应用在中国干旱半干旱地区的冬小麦生产管理和研究,有必要对冬小麦营养生长阶段前期的水分胁迫响应机制和模拟方法进行进一步的深入研究。 展开更多
关键词 模型 作物 水分 冬小麦 DSSAT ceres-wheat
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基于CERES-Wheat模型的沧州地区冬小麦需水量分析 被引量:12
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作者 周丽丽 梁效贵 +2 位作者 高震 廖树华 周顺利 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1320-1328,共9页
作物生长模拟模型的应用为农田水资源分析和水分管理措施的优化提供了新的方法手段。本研究以CERES-Wheat模型为基础,通过情景分析的方法,分析了华北平原沧州地区冬小麦1981—2014年产量、大田蒸散量(ET)、作物蒸腾(EP)、土壤蒸发(ES)... 作物生长模拟模型的应用为农田水资源分析和水分管理措施的优化提供了新的方法手段。本研究以CERES-Wheat模型为基础,通过情景分析的方法,分析了华北平原沧州地区冬小麦1981—2014年产量、大田蒸散量(ET)、作物蒸腾(EP)、土壤蒸发(ES)、水分生产率(WP)的年际变化特征,并建立了ET与WP定量化关系模型,利用该模型计算出了WP达到最大值的经济蒸散量为435 mm;利用ET多年平均值与多年平均降雨量差值计算出了T0(不灌溉)、T1(拔节期灌水75 mm)、T2(拔节期、扬花期各灌水75 mm)、T3(起身期、孕穗期和扬花期各灌水75 mm)4个水分处理不同产量目标下冬小麦多年平均的需水量分别为189 mm、264 mm、298 mm和319 mm,对应的平均产量分别为4 144 kg?hm?2、7 293 kg?hm?2、7 301 kg?hm?2和8 245 kg?hm?2;采取地膜覆盖等栽培管理措施扣除土壤蒸发,T0、T1、T2、T3水分处理可分别节水80 mm、71 mm、71 mm和70 mm。在此情况下,利用EP多年平均值与多年平均降雨量之间的差值计算出不同水分处理下冬小麦多年平均的需水量分别为109 mm(T0)、193 mm(T1)、227 mm(T2)和249 mm(T3)。以上研究结果可为沧州地区冬小麦水分定量化管理措施的制定提供参考。 展开更多
关键词 冬小麦 ceres-wheat模型 蒸散量 水分生产率 需水量
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基于EFAST方法的CERES-Wheat作物模型参数敏感性分析 被引量:19
3
作者 张静潇 苏伟 《中国农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期149-154,共6页
为有效识别作物模型关键参数,减少模型模拟的不适用性,根据中国农业大学上庄实验站小麦田间实测数据,应用EFAST方法对CERES-Wheat模型输入参数进行定量的全局敏感性分析,分析小麦模拟产量对作物参数、土壤参数和田间管理参数变化的敏感... 为有效识别作物模型关键参数,减少模型模拟的不适用性,根据中国农业大学上庄实验站小麦田间实测数据,应用EFAST方法对CERES-Wheat模型输入参数进行定量的全局敏感性分析,分析小麦模拟产量对作物参数、土壤参数和田间管理参数变化的敏感性。结果表明:CERES-Wheat模型的作物品种型参数中,标准籽粒质量参数对模拟结果影响最大,而生态型参数中影响最大的是营养生长末期叶片面积质量比率;土壤参数中的矿化系数对模拟结果影响最显著;管理参数中的施氮量、播种日期、施肥日期、播种深度对模拟结果影响较显著。基于EFAST方法的敏感性分析对作物模型修正具有指导意义,可为确定模型关键参数及模型进一步优化提供参考依据。 展开更多
关键词 ceres-wheat模型 EFAST方法 敏感性分析 关键参数
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利用CERES-Wheat模型分析冬小麦所需灌溉量的时空变化——以河南省为例 被引量:4
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作者 赵海燕 侯美亭 王志伟 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2015年第4期125-133,共9页
基于河南省16个站点1961—2009年的逐日气象数据,运用CERES-Wheat模型对冬小麦所需灌溉量进行了模拟,分析了河南冬小麦所需灌溉量的时间变化和空间分布特征,并对比了河南不同区域冬小麦在不同生育期所需的灌溉量。结果表明:(1)河南... 基于河南省16个站点1961—2009年的逐日气象数据,运用CERES-Wheat模型对冬小麦所需灌溉量进行了模拟,分析了河南冬小麦所需灌溉量的时间变化和空间分布特征,并对比了河南不同区域冬小麦在不同生育期所需的灌溉量。结果表明:(1)河南冬小麦生育期所需灌溉量呈现北多南少的格局。出现这种格局的可能原因是,河南北部小麦生育期降水量少于南部,降水量少导致对灌溉的依赖程度大;河南少水年、平水年和多水年的作物所需灌溉量分别307~499、256~432 mm和169~372 mm,分布格局均呈北部多、南部少的分布特征。(2)主要分布在东部平原区的10个站点的冬小麦所需灌溉量呈显著递减趋势(P〈0.05)。在这些站点,小麦所需灌溉量与同期蒸散量显著相关,因此,河南东部冬小麦生长期蒸散量的显著递减趋势导致了该地区冬小麦所需灌溉量也呈现显著递减趋势。(3)在以安阳为代表的河南北部,冬小麦主要生育期都需要灌溉,且在顶小穗形成期和成熟期所需灌溉量最大;在以南阳为代表的河南南部,在降水量较少年份冬小麦主要生育期需要灌溉,同样在顶小穗形成期和成熟期所需灌溉量最大,而在降水量较多年份,尽管全生育期所需灌溉量总量较少,但在顶小穗形成期的灌溉量仍然最多。 展开更多
关键词 ceres-wheat模型 灌溉量 干旱 冬小麦
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CERES-Wheat模型在我国冬小麦主产区的适用性验证及订正 被引量:23
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作者 江敏 金之庆 +1 位作者 葛道阔 石春林 《江苏农学院学报》 CSCD 1998年第3期64-67,共4页
利用我国冬小麦主产区13个点的作物资料及同期天气资料对模型在中国的适用性及合理性进行了广泛性验证。结果表明,CERES-Wheat在我国北方冬麦区比较适用,但在比较湿润的长江流域,模拟结果不符合生产实际,主要原因是对... 利用我国冬小麦主产区13个点的作物资料及同期天气资料对模型在中国的适用性及合理性进行了广泛性验证。结果表明,CERES-Wheat在我国北方冬麦区比较适用,但在比较湿润的长江流域,模拟结果不符合生产实际,主要原因是对小麦生长季内水分过剩、造成湿害的情况未加考虑。因而根据南京地区20年的冬小麦单产及降水历史资料对模型进行了订正。 展开更多
关键词 模拟模型 验证 麦区 ceres-wheat
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CERES-Wheat模型在我国小麦区的应用效果及误差来源 被引量:31
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作者 熊伟 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2009年第1期88-94,共7页
气候模型与作物模型耦合是评价未来气候变化对作物生产影响的常用方法之一,但当两者结合时,存在着空间和时间尺度差异问题,将作物模型升尺度到区域是解决该差异的一种方法。将CERES-Wheat模型升尺度进行区域模拟,利用区域校准后的CERES-... 气候模型与作物模型耦合是评价未来气候变化对作物生产影响的常用方法之一,但当两者结合时,存在着空间和时间尺度差异问题,将作物模型升尺度到区域是解决该差异的一种方法。将CERES-Wheat模型升尺度进行区域模拟,利用区域校准后的CERES-Wheat模型,模拟了1981—2000年全国各网格小麦产量,与同期农调队调查产量相比较,以探讨CERES-Wheat模型在我国小麦区的模拟效果及误差来源。结果表明:全国小麦产量的区域模拟值与农调队调查产量的相对均方根误差为27.9%,符合度为0.75,全国59.2%的模拟网格相对均方根误差在30%以内,其中相对均方根误差小于15%的占26.3%;各区的效果不同,种植面积最大的小麦种植生态2区,模拟效果最好。总体来说,CERES-Wheat的区域模拟,可以反映产量变化规律,能为宏观决策提供相应信息,尤其是在主产区;但区域模拟中还存在一系列误差,今后还需进一步研究。 展开更多
关键词 ceres-wheat模型 区域模拟 模拟效果 误差来源
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华北地区不同灌溉条件下CERES-Wheat模型模拟效果的系统分析 被引量:1
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作者 周丽丽 刘克 +3 位作者 赵雪 赵茜 廖树华 周顺利 《中国农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期108-116,共9页
以冬小麦石家庄8号为材料,对华北平原不同灌溉处理下应用CERES-Wheat模型模拟节水栽培冬小麦生育时期、产量与产量构成因素、生物量、土壤水分含量、土壤硝态氮含量和地上部吸氮量的效果进行了系统分析。结果表明:在节水及不灌溉条件下,... 以冬小麦石家庄8号为材料,对华北平原不同灌溉处理下应用CERES-Wheat模型模拟节水栽培冬小麦生育时期、产量与产量构成因素、生物量、土壤水分含量、土壤硝态氮含量和地上部吸氮量的效果进行了系统分析。结果表明:在节水及不灌溉条件下,CERES-Wheat模型对冬小麦生育时期、产量、生物量的模拟效果良好;在高水分灌溉条件下,模型对生育时期的模拟效果良好,对其他性状的模拟效果不够理想,并且模型过高估计了灌溉对产量的贡献率。该模型可以模拟不同灌溉处理土壤水分动态变化基本特征,但稳定性有待提高。模型对不同灌溉处理2m土体土壤硝态氮含量的模拟效果较好,对吸氮量的模拟效果较差。要提高模型的系统性精度,需要在模型机制上进一步改进。 展开更多
关键词 ceres-wheat模型 灌溉水平 产量与产量构成因素 生物量 土壤水分 吸氮量 土壤硝态氮 模拟效果
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水氮管理影响冬小麦品质的CERES-Wheat模型模拟 被引量:5
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作者 刘建超 何建强 +3 位作者 武文杰 李正鹏 马海姣 冯浩 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期271-278,共8页
评估CERES-Wheat对不同水氮管理的响应,模拟不同水氮管理对冬小麦品质和产量的影响,筛选优质高产的水氮管理,优化冬小麦农田管理措施。首先利用关中地区2014—2016年2季冬小麦试验数据,对CERES-Wheat进行校准和验证,并评估其模拟籽粒蛋... 评估CERES-Wheat对不同水氮管理的响应,模拟不同水氮管理对冬小麦品质和产量的影响,筛选优质高产的水氮管理,优化冬小麦农田管理措施。首先利用关中地区2014—2016年2季冬小麦试验数据,对CERES-Wheat进行校准和验证,并评估其模拟籽粒蛋白质浓度和产量的精度。应用CERES-Wheat模拟51 a(1966—2016)历史气象数据下不同水氮管理的冬小麦生长情况,以籽粒蛋白质浓度和产量为主要筛选目标优化水氮管理。结果表明,CERES-Wheat能够较为精确地模拟冬小麦的生长过程,但籽粒和地上部生物量在严重氮胁迫条件下被低估,籽粒蛋白质浓度在低氮胁迫条件下被高估。籽粒蛋白质浓度和产量对不同的水氮处理具有不同的响应,但可以通过调整灌溉定额、灌溉次数、灌溉时期和施氮量之间的耦合作用达到小麦提质增效的目的。越冬期灌溉120 mm,施氮量262.5 kg/hm^2的水氮管理最适合关中地区的气候条件,可以同时实现优质、高产、稳产。 展开更多
关键词 冬小麦 籽粒蛋白质浓度 产量 ceres-wheat 水氮管理
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CERES-Wheat模型分析山西省中部地区冬小麦需水量 被引量:3
9
作者 田玮玮 李刘军 +4 位作者 何真 连晋 毛巧巧 芦艳珍 杨三维 《山西农业科学》 2017年第10期1651-1654,共4页
以2010—2015年6个完整小麦生育期的田间试验数据为材料,采用情景分析方法,运用CERES-Wheat模型分析了晋中地区冬小麦需水量与产量的关系以及小麦蒸散量、土壤蒸发量与产量的关系,比较不同生育期需水量和产量的最佳预测模型。结果表明,... 以2010—2015年6个完整小麦生育期的田间试验数据为材料,采用情景分析方法,运用CERES-Wheat模型分析了晋中地区冬小麦需水量与产量的关系以及小麦蒸散量、土壤蒸发量与产量的关系,比较不同生育期需水量和产量的最佳预测模型。结果表明,该模型对冬小麦生长季的大田蒸散量预测较为准确;晋中地区小麦生长期灌溉水和土壤水的需要量为318 mm;在计算山西省中部地区多年平均蒸散量值和降雨量差值的基础上得出,该地区小麦返青期、拔节期和灌浆期小麦平均需水量分别为250,310,343 mm。 展开更多
关键词 小麦 ceres-wheat 需水量 晋中地区
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Winter wheat yield estimation based on assimilated Sentinel-2 images with the CERES-Wheat model 被引量:2
10
作者 LIU Zheng-chun WANG Chao +4 位作者 Bl Ru-tian ZHU Hong-fen HE Peng JING Yao-dong YANG Wu-de 《Journal of Integrative Agriculture》 SCIE CAS CSCD 2021年第7期1958-1968,共11页
Assimilating Sentinel-2 images with the CERES-Wheat model can improve the precision of winter wheat yield estimates at a regional scale. To verify this method, we applied the ensemble Kalman filter(EnKF) to assimilate... Assimilating Sentinel-2 images with the CERES-Wheat model can improve the precision of winter wheat yield estimates at a regional scale. To verify this method, we applied the ensemble Kalman filter(EnKF) to assimilate the leaf area index(LAI) derived from Sentinel-2 data and simulated by the CERES-Wheat model. From this, we obtained the assimilated daily LAI during the growth stage of winter wheat across three counties located in the southeast of the Loess Plateau in China: Xiangfen, Xinjiang, and Wenxi. We assigned LAI weights at different growth stages by comparing the improved analytic hierarchy method, the entropy method, and the normalized combination weighting method, and constructed a yield estimation model with the measurements to accurately estimate the yield of winter wheat. We found that the changes of assimilated LAI during the growth stage of winter wheat strongly agreed with the simulated LAI. With the correction of the derived LAI from the Sentinel-2 images, the LAI from the green-up stage to the heading–filling stage was enhanced, while the LAI decrease from the milking stage was slowed down, which was more in line with the actual changes of LAI for winter wheat. We also compared the simulated and derived LAI and found the assimilated LAI had reduced the root mean square error(RMSE) by 0.43 and 0.29 m^(2) m^(–2), respectively, based on the measured LAI. The assimilation improved the estimation accuracy of the LAI time series. The highest determination coefficient(R2) was 0.8627 and the lowest RMSE was 472.92 kg ha^(–1) in the regression of the yields estimated by the normalized weighted assimilated LAI method and measurements. The relative error of the estimated yield of winter wheat in the study counties was less than 1%, suggesting that Sentinel-2 data with high spatial-temporal resolution can be assimilated with the CERES-Wheat model to obtain more accurate regional yield estimates. 展开更多
关键词 data assimilation ceres-wheat model Sentinel-2 images combined weighting method yield estimation
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A simulation of winter wheat crop responses to irrigation management using CERES-Wheat model in the North China Plain 被引量:2
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作者 ZHOU Li-li LIAO Shu-hua +8 位作者 WANG Zhi-min WANG Pu ZHANG Ying-hua YAN Hai-jun GAO Zhen SHEN Si LIANG Xiao-gui WANG Jia-hui ZHOU Shun-li 《Journal of Integrative Agriculture》 SCIE CAS CSCD 2018年第5期1181-1193,共13页
To improve efficiency in the use of water resources in water-limited environments such as the North China Plain(NCP), where winter wheat is a major and groundwater-consuming crop, the application of water-saving irr... To improve efficiency in the use of water resources in water-limited environments such as the North China Plain(NCP), where winter wheat is a major and groundwater-consuming crop, the application of water-saving irrigation strategies must be considered as a method for the sustainable development of water resources. The initial objective of this study was to evaluate and validate the ability of the CERES-Wheat model simulation to predict the winter wheat grain yield, biomass yield and water use efficiency(WUE) responses to different irrigation management methods in the NCP. The results from evaluation and validation analyses were compared to observed data from 8 field experiments, and the results indicated that the model can accurately predict these parameters. The modified CERES-Wheat model was then used to simulate the development and growth of winter wheat under different irrigation treatments ranging from rainfed to four irrigation applications(full irrigation) using historical weather data from crop seasons over 33 years(1981–2014). The data were classified into three types according to seasonal precipitation: 〈100 mm, 100–140 mm, and 〉140 mm. Our results showed that the grain and biomass yield, harvest index(HI) and WUE responses to irrigation management were influenced by precipitation among years, whereby yield increased with higher precipitation. Scenario simulation analysis also showed that two irrigation applications of 75 mm each at the jointing stage and anthesis stage(T3) resulted in the highest grain yield and WUE among the irrigation treatments. Meanwhile, productivity in this treatment remained stable through different precipitation levels among years. One irrigation at the jointing stage(T1) improved grain yield compared to the rainfed treatment and resulted in yield values near those of T3, especially when precipitation was higher. These results indicate that T3 is the most suitable irrigation strategy under variable precipitation regimes for stable yield of winter wheat with maximum water savings in the NCP. The application of one irrigation at the jointing stage may also serve as an alternative irrigation strategy for further reducing irrigation for sustainable water resources management in this area. 展开更多
关键词 crop simulation modeling deficit irrigation precipitation level ceres-wheat model winter wheat North China Plain
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Optimizing management strategies to enhance wheat productivity in the North China Plain under climate change
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作者 Baohua Liu Ganqiong Li +7 位作者 Yongen Zhang Ling Zhang Dianjun Lu Peng Yan Shanchao Yue Gerrit Hoogenboom Qingfeng Meng Xinping Chen 《Journal of Integrative Agriculture》 2025年第8期2989-3003,共15页
Accurately estimating the wheat yield potential under climate changes is essential for assessing food production capacity. However, studies based on crop modeling and imperfect management experiment data frequently un... Accurately estimating the wheat yield potential under climate changes is essential for assessing food production capacity. However, studies based on crop modeling and imperfect management experiment data frequently underestimate the wheat yield potential. In this study, we evaluated wheat yield potential based on the CERES-Wheat model and a well-managed 10-year(2008–2017) field study in the North China Plain(NCP), and further identified the critical climate and management yield-limiting factors for improving wheat yield potential and closing the wheat yield gap. Our results revealed that wheat yield potential averaged 10.8 t ha–1in the recent decade. The low growing degree days(GDD) in the pre-winter growing season(592℃ d) and solar radiation in the whole growth season(3,036 MJ m–2) are the most critical climatic factors limiting wheat yield potential in the current production system. Nonetheless, wheat yield potential in the NCP is projected to decline during 2040–2059 by 1.8 and 5.1% under the representative concentration pathway(RCP) 4.5 and RCP8.5 scenarios, respectively, without considering the elevated CO_(2) concentration. However, the positive influence of CO_(2) fertilization will be sufficient to offset these negative impacts from climatic warming and solar dimming, ultimately leading to an enhancement in wheat yield potential during 2040–2059 by 7.5 and 9.8% compared to the baseline under RCP4.5 and RCP8.5, respectively. To improve the wheat yield potential, we recommend selecting an appropriate planting date(5 October) and planting density(400 plants m–2) that align with light and temperature conditions during the wheat growing season. In addition, optimizing the timing and rate of water application(three times, 270 mm) and fertilizer use(based on inseason root zone nitrogen management) is crucial for closing the wheat yield gap. This study underscores the importance of adopting multiple management practices that account for complex climate–crop–soil interconnections to enhance the wheat yield based on a long-term field experiment under the changing climate. 展开更多
关键词 ceres-wheat climate change field observation management strategy yield potential
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基于物联网的监测生长状态的小麦数字孪生系统设计
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作者 闫海兰 杨亚龙 尚坡利 《机电工程技术》 2025年第20期16-20,共5页
小麦作为主要的农业作物,生产向智能化发展却受到限制,其主要原因在于农业生产者无法详细、准确、及时地了解小麦生长状态,根据有关信息作出相应的分析、反馈和决策。针对上述问题,利用物联网技术和数字孪生技术,设计了监测生长状态的... 小麦作为主要的农业作物,生产向智能化发展却受到限制,其主要原因在于农业生产者无法详细、准确、及时地了解小麦生长状态,根据有关信息作出相应的分析、反馈和决策。针对上述问题,利用物联网技术和数字孪生技术,设计了监测生长状态的小麦数字孪生系统,实现了小麦生长状态的实时监测。通过对小麦及其生长环境各参数详细分析,提出了传感器数据采集方案,实现了信息的自动采集。模型构建时,利用3dsMax软件建立了小麦虚拟网格模型并进行了纹理渲染,利用DSSAT模型的CERES-Wheat模块构建了小麦虚拟行为模型,利用Unity3D软件搭建了可视化场景。叶片面积指数(LAI)、地面生物量(AGB)以及开花期和成熟期的预测都通过小麦数字孪生行为模型进行了模拟。模拟结果证明了监测生长状态的小麦数字孪生系统具备良好的生长模拟能力。 展开更多
关键词 数字孪生 生长状态 ceres-wheat模块 虚拟模型
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小麦生育期模拟模型的比较研究 被引量:20
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作者 杨月 刘兵 +4 位作者 刘小军 刘蕾蕾 范雪梅 曹卫星 朱艳 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期6-14,共9页
对国际上较知名的小麦生育期模型进行比较,为作物生育期模型的改进和完善提供参考。以CERES-Whem、APSIM-矾eat、WhetGrow中的生育期子模型为对象,从阶段划分、参数设置、模型算法和模拟效果等方面对其进行比较分析。结果表明:在阶... 对国际上较知名的小麦生育期模型进行比较,为作物生育期模型的改进和完善提供参考。以CERES-Whem、APSIM-矾eat、WhetGrow中的生育期子模型为对象,从阶段划分、参数设置、模型算法和模拟效果等方面对其进行比较分析。结果表明:在阶段划分上,CERES.Whem和APSIM.Whe砒均以累积热时间为尺度;WhetGmw以生理发育时间为尺度,并提出以茎顶端发育为主线预测生育期。参数设置上,WhetGmw模型较CERES.Whem与APSIM.wheat模型增加了基本早熟性和温度敏感性参数。模型算法上,CERES-wheat和APSIM-Vir}leat均以折线型函数描述温度对发育速率的影响,WheatGrow则采用了正弦指数函数或余弦指数函数进行模拟;CERES-Whem和APSIM-Whem的春化效应因子是基于日平均温度的经验函数,而wheatGm、v是基于日平均温度的3段函数;3个模型对光周期效应的模拟均采用二次函数。利用不同生态点、播期、密度和高温处理的试验资料对上述3个模型模拟的小麦开花期和成熟期进行了检验,结果显示:在正常环境条件下3个模型模拟值和预测值之间的均方根误差(RMSE)为1~2d,但在生育后期极端高温条件下,3个模型对生育期的模拟效果均较差,RMSE为4~5d。3个模型在正常环境条件下对小麦生育期模拟均较为准确,其中CERES-矾eat模型对成熟期的预测效果最好,wheatGm、v模型对开花期的预测效果最好,但在极端高温下3个模型的模拟误差均较大,有待进一步改进和完善。 展开更多
关键词 小麦 生育期模型 ceres-wheat APSIM—Wheat WheatGrow 比较
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气候变化对沧州地区冬小麦产量潜力的影响 被引量:9
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作者 张耀耀 刘建刚 +2 位作者 谷中颖 陈阜 褚庆全 《中国农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期31-37,共7页
本研究利用DSSAT V4.5模型模拟近50年来沧州地区冬小麦光温生产潜力、气候生产潜力及其在实际水肥条件下可获得产量的变化情况,分析沧州地区近50年的气候变化特征及气候变化对冬小麦产量潜力的影响,旨在为分析气候变化对黄淮海平原冬小... 本研究利用DSSAT V4.5模型模拟近50年来沧州地区冬小麦光温生产潜力、气候生产潜力及其在实际水肥条件下可获得产量的变化情况,分析沧州地区近50年的气候变化特征及气候变化对冬小麦产量潜力的影响,旨在为分析气候变化对黄淮海平原冬小麦生产系统的影响提供方法和思路。结果表明:1)近50年来沧州地区冬小麦生育期内平均温度呈极显著上升趋势,平均日照时数和太阳辐射呈减少趋势,平均降雨量呈不显著减少趋势,但降雨分布发生了季节性转移。2)冬小麦的光温生产潜力近50年呈减少趋势,平均每年减少17.94kg/hm2;气候生产潜力和可获得产量均呈增长趋势,平均每年分别增长31.02和3.62kg/hm2;实际产量呈极显著增长趋势,平均每年增长100.85kg/hm2。3)光温生产潜力和气候生产潜力之间的产量差呈不显著减少趋势,气候生产潜力和可获得产量之间的产量差呈不显著增长趋势,可获得产量和实际产量之间的产量差呈极显著减少趋势。4)气候因素的变化对冬小麦的生长和产量产生了明显影响,其中温度增加对冬小麦生长影响较为复杂,不同时期温度变化对冬小麦生长影响不同,总体呈负面影响;平均日照时数和太阳辐射的减少是冬小麦产量潜力降低的主要原因;平均降雨量的变化对冬小麦生长有利,气候变化的综合影响使冬小麦的生育期极显著缩短,开花期和成熟期极显著提前。因此,气候变化对沧州地区冬小麦的生产和产量潜力影响具有一定的复杂性,可以通过优化水肥管理措施来抵消气候变化产生的负效应。 展开更多
关键词 冬小麦 气候变化 ceres-wheat模型 影响
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作物模型研究与应用中存在的问题 被引量:56
16
作者 罗毅 郭伟 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期307-312,共6页
该文以CERES-Wheat、Maize模型为例,系统阐述了作物模型的研究与应用发展情况,分析了模型当中仍然存在的问题,指出在冠层结构与作物光能截获计算方法和作物水分、养分对生长过程的胁迫机理与定量方法方面需要深入的实验研究,以探索其机... 该文以CERES-Wheat、Maize模型为例,系统阐述了作物模型的研究与应用发展情况,分析了模型当中仍然存在的问题,指出在冠层结构与作物光能截获计算方法和作物水分、养分对生长过程的胁迫机理与定量方法方面需要深入的实验研究,以探索其机理,提高模型模拟预测性能。该文强调指出目前绝大多数的作物模型是空间一维的田间尺度模型,借鉴区域生物地球化学循环模拟方法或与分布式水文模型耦合进行尺度扩展开发区域尺度作物模型,既是区域水、土资源评价与管理的应用需求,也将能促进作物模型发展并发挥更大作用。 展开更多
关键词 作物模型 ceres-wheat CERES-MAIZE 分布式水文模型
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基于高光谱响应与模拟模型的冬小麦变量追氮研究 被引量:5
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作者 蒋阿宁 黄文江 +3 位作者 王纪华 刘克礼 赵春江 刘良云 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期518-522,共5页
为给小麦变量施氮提供依据,利用冬小麦起身期和拔节期冠层光谱数据,选用反映冬小麦长势信息的优化土壤调节植被指数OSAVI(Optimization of soil-adjusted vegetation index)与CERES-Wheat模型相结合进行变量施肥管理(变量区),以相邻地... 为给小麦变量施氮提供依据,利用冬小麦起身期和拔节期冠层光谱数据,选用反映冬小麦长势信息的优化土壤调节植被指数OSAVI(Optimization of soil-adjusted vegetation index)与CERES-Wheat模型相结合进行变量施肥管理(变量区),以相邻地块常规非变量(均一)施肥区(对照区)为对照,对变量追氮模型的可行性进行探讨,并对变量追肥处理的实际效果进行分析。结果表明,CERES-Wheat模型能较好地反映冬小麦的生长状况,在冬小麦产量预测中,目标产量与实测产量具有良好的一致性。变量施肥区的产量、籽粒蛋白质含量及经济效益均优于对照区,同时变量施肥区的籽粒产量和蛋白质含量的空间变异较对照均有所降低,说明基于高光谱响应与模拟模型的冬小麦变量追氮技术具有一定的理论意义和实用价值。 展开更多
关键词 冬小麦 植被指数 变量施肥 ceres-wheat模型
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过去30年气候变化对华北平原冬小麦物候的影响研究 被引量:58
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作者 肖登攀 陶福禄 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1539-1545,共7页
全球变暖已成为全球共同关注的问题。作物物候对气候变化的响应是研究气候变化对农业生产影响的重要内容。本文选用1981—2009年华北平原16个农业气象观测站的冬小麦物候资料,利用统计方法分析了冬小麦物候的变化趋势。结果表明,过去30... 全球变暖已成为全球共同关注的问题。作物物候对气候变化的响应是研究气候变化对农业生产影响的重要内容。本文选用1981—2009年华北平原16个农业气象观测站的冬小麦物候资料,利用统计方法分析了冬小麦物候的变化趋势。结果表明,过去30年华北平原冬小麦播种期、出苗期和越冬开始期推迟,而返青期、开花期和成熟期呈提前趋势。物候期的提前或推迟促使小麦不同生长发育阶段历时发生变化,出苗—越冬开始、越冬开始—返青、返青—开花等阶段呈缩短趋势,但开花—成熟阶段生育期却延长0.9 d.10a 1,整个生育期历时呈减少趋势,平均减少3.4 d.10a 1。本文采用作物模型(CERES-Wheat)模拟固定小麦品种在气候变化背景下的物候变化趋势,以探讨冬小麦物候变化的主要驱动因子。模拟结果表明,过去30年小麦开花期和成熟期提前的主要驱动因素为气候变化,品种变换在一定程度上可减缓气候变化对物候的影响。 展开更多
关键词 气候变化 物候 生育期 冬小麦 ceres-wheat模型 华北平原
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基于动态模拟的冬小麦水分胁迫敏感性研究 被引量:6
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作者 贺鹏 王鹏新 +2 位作者 解毅 张树誉 刘峻明 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2016年第1期213-219,271,共8页
以关中平原为研究区域,在对农业技术转移决策支持系统(DSSAT)中的CERES-Wheat模型进行标定基础上,模拟冬小麦整个生育期以日为步长的实际蒸散量和潜在蒸散量,采用Jensen模型研究冬小麦不同生育时期对水分胁迫的敏感性。结果表明,无论... 以关中平原为研究区域,在对农业技术转移决策支持系统(DSSAT)中的CERES-Wheat模型进行标定基础上,模拟冬小麦整个生育期以日为步长的实际蒸散量和潜在蒸散量,采用Jensen模型研究冬小麦不同生育时期对水分胁迫的敏感性。结果表明,无论旱作样点还是灌溉样点,冬小麦在同一生育时期对水分胁迫的敏感性相同,且拔节期的敏感性最强,抽穗-灌浆期次之,返青期和乳熟期依次递减。灌溉样点在拔节期和抽穗-灌浆期的水分胁迫敏感系数分别为0.589与0.342,对水分胁迫的敏感性相差较大,而旱作样点在两生育时期的水分胁迫敏感系数分别为0.405与0.383,对水分胁迫的敏感性相差较小,由于灌溉样点在拔节期发生水分胁迫现象可以通过及时灌溉以缓解缺水情况,因而会减弱其后抽穗-灌浆期的水分胁迫敏感性。根据水分胁迫敏感性,对不同生育时期缺水采取不同措施,较好地实现抗旱防旱资源的合理利用。 展开更多
关键词 冬小麦 ceres-wheat模型 水分胁迫 敏感系数
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未来气候情景下黄淮海平原不同灌溉制度的产量补偿效应模拟 被引量:3
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作者 秦晓晨 周广胜 +2 位作者 居辉 李翔翔 刘勤 《中国农业气象》 CSCD 北大核心 2018年第4期220-232,共13页
利用黄淮海平原典型农业气象站点生育期和产量资料对CERES-Wheat模型遗传参数进行调试,结合Had GEM2-ES气候模式在RCP8.5(辐射强迫上升至8.5W·m-2的典型浓度目标)情景下的预估结果,模拟分析未来不同时段(近期:2010-2039年、中期:20... 利用黄淮海平原典型农业气象站点生育期和产量资料对CERES-Wheat模型遗传参数进行调试,结合Had GEM2-ES气候模式在RCP8.5(辐射强迫上升至8.5W·m-2的典型浓度目标)情景下的预估结果,模拟分析未来不同时段(近期:2010-2039年、中期:2040-2069年、远期:2070-2099年)雨养条件下冬小麦的减产率(与潜在产量相比),并比较不同灌溉制度下冬小麦减产率与雨养条件下减产率的差值即灌溉制度的产量补偿效应。结果表明,经参数调试后的CERES-Wheat模型能较为准确地模拟冬小麦生长发育过程。与潜在产量相比,雨养条件对冬小麦造成的减产率在未来近、中、远期分别为47.3%、53.5%和50.9%,黄淮海平原北部Ⅰ-Ⅳ区的潜在减产率高于区域平均水平,而南部Ⅵ区的减产率仅为7.4%(近期)、12.8%(中期)和9.7%(远期)。多种灌溉策略模拟结果表明,不同生育期灌溉对冬小麦产量的补偿效应(指减产率的减少量)差异较大,北部亚区的补偿效应高于南部亚区。拔节水的补偿效应最强,对未来不同时段冬小麦产量的补偿效应为16.3~18.6个百分点;灌浆水次之,补偿效应为5.1~6.1个百分点;而越冬水补偿效应仅为0.4~0.6个百分点。两水灌溉条件下,拔节水+灌浆水的补偿效应为23.6~25.1个百分点,能够挽回雨养损失的50%左右。因此,在未来水分亏缺加剧的背景下,应注重保障拔节期的需水,灌两水情况下重点保障拔节和灌浆阶段需水。 展开更多
关键词 冬小麦 灌溉制度 补偿效应 ceres-wheat模型 黄淮海平原
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