近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新團隊開展了針對油料作物大豆、油菜的通用作物模型估產(chǎn)新方法研究，相關(guān)研究成果發(fā)表在農(nóng)林一區(qū)期刊《Computers and Electronics in Agriculture》和《Plant Phenomics》上。
作物產(chǎn)量準(zhǔn)確估算對于確保國家糧食安全和可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。作物生長模型是估算產(chǎn)量的主要方法之一，已被廣泛應(yīng)用于作物生長發(fā)育、產(chǎn)量形成模擬、環(huán)境因素影響分析中。但當(dāng)前許多相關(guān)研究都集中在禾本科作物上，如小麥、水稻和玉米，缺乏對油菜和大豆估產(chǎn)研究。禾本科作物冠層主要由葉片組成，但葉片并不是作物唯一可進行光合作用的器官。作物的莖、角果、莢果甚至未成熟的果實均可進行光合作用。對于非葉綠色器官活躍的油菜和大豆，忽視非葉綠色器官基于葉面積指數(shù)（Leaf Area Index, LAI）的參數(shù)校準(zhǔn)方法不能滿足上述作物的高精度估產(chǎn)需求。
研究團隊提出了一種新的通用作物模型參數(shù)校準(zhǔn)方法進行油菜和大豆產(chǎn)量估算。該方法考慮非葉片綠色器官和作物光合器官演替過程，構(gòu)建了總光合面積指數(shù)（Total Photosynthetic Area Index, PAI）。并以油菜和大豆為研究對象，利用所提模型校準(zhǔn)方法進行產(chǎn)量模擬。研究結(jié)果表明，與基于LAI的作物模型校準(zhǔn)方法相比，基于TPAI的WOFOST模型參數(shù)校準(zhǔn)方法提高了作物產(chǎn)量模擬精度。大豆校準(zhǔn)點和驗證點TWSO（穗重）模擬R2分別為0.741和0.926；油菜TWSO模擬精度R2從0.73（使用LAI）提高到0.90以上（使用TPAI），校準(zhǔn)點和驗證點TWSO模擬R2分別為0.910和0.922，上述結(jié)果驗證了所提參數(shù)校準(zhǔn)方法的可行性和有效性。因此，本研究所提通用作物模型校準(zhǔn)方法對于準(zhǔn)確估算具有活躍非葉片綠色器官的大豆油菜產(chǎn)量，促進通用作物模型在不同類型作物上的應(yīng)用，實現(xiàn)高精度作物產(chǎn)量估算具有重要意義。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所2024級博士生曹紅和中北大學(xué)信息與通信工程學(xué)院2022級碩士生阮世偉為共同第一作者，吳尚蓉副研究員為論文通訊作者。研究得到北方干旱半干旱耕地高效利用全國重點實驗室、國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學(xué)基金項目以及中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年創(chuàng)新專項等項目的資助。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168169924007531
https://doi.org/10.34133/plantphenomics.0253
