一种基于大豆生育期模型的大豆生育期预测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于大豆生育期模型的大豆生育期预测方法，基于不同环境不同品种的大豆生育期表型数据、逐日气象数据和栽培管理措施信息，以大豆温光发育过程为基础，通过动态模拟大豆的生理发育时间精确划分大豆发育阶段，构建大豆生育期预测模型进行预测。本发明专利技术的模型，通过反演品种特征参数，能够量化某一品种对于光温反应的敏感性，以及某一品种的早熟特性、结荚特性、灌浆特性。本发明专利技术的模型基于生理发育时间，且品种参数具有明确的生理意义，这使得在应用模型的过程中，能够根据生理意义选择最适合某一品种的一组品种参数，品种参数能够代表该品种的生育期遗传特性。参数能够代表该品种的生育期遗传特性。参数能够代表该品种的生育期遗传特性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大豆生育期模型的大豆生育期预测方法


[0001]本专利技术属于农业信息
，尤其是一种基于生理发育时间的大豆生育期模型。

技术介绍

[0002]大豆是世界重要的油料和蛋白作物之一。而物候期性状是光温反应的重要农艺性状，是影响大豆产量的重要因素。大豆生育期的精确预测，对明确大豆的生态适应性，以及制定栽培措施有重要意义。
[0003]光周期和温度是影响植物生长发育及生态适应性的重要因素。大豆具有短日诱导累积效应，是典型的短日照作物和光周期反应的模式植物，对光温非常敏感。环境中的光照和温度均可影响大豆的生长发育速率，从而影响大豆的生育期长短。
[0004]作物生长模拟模型能够动态地模拟作物的生育期，兼具机理性和准确性。作物生长模型以作物生长发育的内在规律为基础，综合作物遗传潜力、环境效应、调控技术之间的因果关系，能够定量描述和预测作物生长发育过程及其与环境和技术的动态关系。然而，已有的大豆生育期模型对于光温的模拟算法较为简化，且品种参数的生理意义模糊，使得模型对大豆成熟期的模拟不够准确。

技术实现思路

[0005]本专利技术所解决的技术问题在于建立了一种基于生理发育时间的大豆生育期预测模型。本专利技术拟以大豆生育期作为关键表型性状，通过开展不同生态点基因型与环境互作试验，获取大豆不同品系的基因型信息和生育期表型特征；以大豆光温发育过程为基础，通过动态模拟生理发育时间来精确划分大豆发育阶段，构建大豆生育期模拟模型。
[0006]技术方案：
[0007]一种基于大豆生育期模型的大豆生育期预测方法，它包括以下步骤：
[0008]S1、采集N组大豆生长模拟模型所需的生育期数据和气象数据；
[0009]S2、根据气象数据，计算每日热效应DTE
i
；
[0010]S3、根据纬度和儒历日计算每日的光周期效应RPE
i
；
[0011]S4、大豆从出苗到成熟的生育期包括：出苗
‑
开花阶段、开花
‑
结荚阶段、结荚
‑
鼓粒阶段、鼓粒
‑
成熟阶段，以出苗时间开始计算，至开花阶段需要的生理发育时间为a天，至结荚阶段需要的生理发育时间为b天，至鼓粒阶段需要的生理发育时间为c天，至成熟时间需要的生理发育时间为d天，则有：
[0012]根据生理发育时间累计值PDT
i
判断所属生育期；
[0013]PDT
i
＝PDT
i
‑1+DPE
i
[0014][0015]根据PDT
i
所属区间输出对应的生育期。其中a＝14，b＝21，c＝27，d＝50。根据试验资料中从出苗到各发育阶段的最小有效积温，除以大豆生长的最适温25℃，得到不同发育阶段从出苗开始的最短生理时间，以此作为各个发育阶段的生理发育时间，即公式中的a、b、c、d。
[0016]优选的，S1中，采集生育期数据包括：包括播种期、出苗期、开花期、结荚期、鼓粒期和成熟期数据。
[0017]优选的，S1中，采集气象数据包括：日最高气温、日最低气温、日平均气温。
[0018]优选的，S2中，每日热效应DTE
i
通过以下步骤获取：
[0019]S2
‑
1、采用24小时温度法，计算每小时温度T
j
：
[0020][0021]式中，T
max
表示气象数据中的每日最高温，T
min
表示气象数据中的每日最低温；
[0022]S2
‑
2、计算每日热效应DTE
i
：
[0023][0024][0025]式中，Tb、To、Tc分别表示品种的三基点温度，即大豆生长的最低气温、最适气温和最高气温；TS表示品种的温度敏感性。
[0026]优选的，S3中，每日的光周期效应RPE
i
通过以下步骤获取：
[0027]S3
‑
1、根据纬度和儒历日计算每日日长，计算公式如下：
[0028][0029][0030]dSINLD＝sin(RAD
×
Lat)
×
sin(DEC)
[0031]dCOSLD＝cos(RAD
×
Lat)
×
cos(DEC)
[0032][0033][0034]其中，Lat表示纬度，单位为
°
，doy表示儒历日期，dDAYL表示当天的日长，其余变量为中间变量；
[0035]S3
‑
2、计算每日的光周期效应RPE
i
：
[0036][0037][0038]其中，P表示当天的日长，即S3
‑
1中的dDAYL，P
o
＝10.5h，P
o
表示临界最适光周期(大豆是短日植物，日长超过Po，开花会推迟)，P
c
表示临界光周期(日长超过Pc，大豆不开花)，PS表示品种的光周期敏感性。
[0039]优选的，S4中，大豆在播种
‑
出苗阶段需要生育期EM为：
[0040][0041][0042]其中，depth为播种深度，单位厘米；
[0043]计算累积生长度GDD是否达到EM，判断是否处于播种
‑
出苗阶段；
[0044]GDD
i
＝GDD
i
‑
1+DTT
i
[0045][0046]其中，T
max
表示气象数据中的每日最高温，T
min
表示气象数据中的每日最低温；Tb为大豆生长的最低气温。
[0047]本专利技术的有益效果
[0048]1、本专利技术的模型，通过反演品种特征参数，能够量化某一品种对于光温反应的敏感性，以及某一品种灌浆特性。
[0049]2、本专利技术的模型，能够预测大豆生育期的多个主要生育阶段，包括出苗期，开花期，结荚期，鼓粒期和成熟期。
[0050]3、本专利技术的模型基于生理发育时间，且品种参数具有明确的生理意义，这使得在应用模型的过程中，能够根据生理意义选择最适合某一品种的一组品种参数，品种参数能够代表该品种的生育期遗传特性。
附图说明
[0051]图1是本专利技术的方法流程图；
[0052]图2是本专利技术中的模型对于温度效应和光周期效应模拟的函数；
[0053]图3是实施例中模型参数校正的大豆生育期模拟值与实测值的1:1关系图。
[0054]图4是实施例中模型验证的大豆生育期模拟值与实测值的1:1关系图。
具体实施方式
[0055]下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于大豆生育期模型的大豆生育期预测方法，其特征在于它包括以下步骤：S1、采集N组大豆生长模拟模型所需的生育期数据和气象数据；S2、根据气象数据，计算每日热效应DTE
i
；S3、根据纬度和儒历日计算每日的光周期效应RPE
i
；S4、大豆从出苗到成熟的生育期包括：出苗
‑
开花阶段、开花
‑
结荚阶段、结荚
‑
鼓粒阶段、鼓粒
‑
成熟阶段，以出苗时间开始计算，至开花阶段需要的生理发育时间为a天，至结荚阶段需要的生理发育时间为b天，至鼓粒阶段需要的生理发育时间为c天，至成熟时间需要的生理发育时间为d天，则有：根据生理发育时间累计值PDT
i
判断所属生育期；PDT
i
＝PDT
i
‑1+DPE
i
根据PDT
i
所属区间输出对应的生育期，其中：IE表示基本早熟性、PDF表示基本结荚因子、FDF表示基本灌浆因子。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于S1中，采集生育期数据包括：包括播种期、出苗期、开花期、结荚期、鼓粒期和成熟期数据。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于S1中，采集气象数据包括：日最高气温、日最低气温、日平均气温。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于S2中，每日热效应DTE
i
通过以下步骤获取：S2
‑
1、采用24小时温度法，计算每小时温度T
j
：式中，T
max
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘蕾蕾，廖芷依，朱艳，曹卫星，汤亮，刘兵，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：