冬小麦产量形成对播种密度及行距的响应模拟改进与验证

　　

摘要：

冬小麦生长模型缺乏考虑播种密度和行距对群体构建、光能截获及产量形成的影响机理, 限制了模型在冬小麦精确播种管理中的应用。本研究选取根区水质模型(RZWQM)和CERES-Wheat的融合模型, 结合多年播种密度和行距试验, 对该模型进行了详细评价和关键过程改善。结果表明, 该模型采用固定消光系数(K = 0.85)模拟的不同处理冠层光合有效辐射截获率(PARI)和叶面积指数(LAI)与观测结果差异明显。2个指标模拟结果的相对均方根误差(RRMSE)分别为32.98%和27.56%, 决定系数(R²)分别为0.22和0.33。同时, 高密度处理模拟的分蘖(RRMSE = 43.09%; R² = 0.80)和穗数(RRMSE = 35.23%; R² = 0.56)明显偏高, 而穗粒数偏低(RRMSE = 35.92%; R² = 0.11), 导致产量模拟结果对密度和行距的响应不足(RRMSE = 25.00%; R² = 0.18)。通过考虑不同生育期消光系数的动态变化及其对密度和行距的响应特征, 新算法显著提高了PARI (RRMSE = 16.18%; R² = 0.58)和LAI (RRMSE = 18.62%; R² = 0.73)模拟的准确性, 改善了籽粒数(RRMSE = 17.98%; R² = 0.51)及产量(RRMSE = 14.67%; R² = 0.48)的模拟结果。通过引入分蘖光合有效辐射影响因子, 改善了冬小麦分蘖(RRMSE = 27.11%; R² = 0.79)及穗数(RRMSE = 26.11%; R² = 0.59)的模拟结果。最终模型结合上述改进算法的优势, 明显提高了冬小麦PARI、LAI、分蘖、穗数、穗粒数及产量的模拟效果, 增强了模型在不同密度和行距下的适应能力, 为冬小麦群体动态和产量构成因素模拟提供了重要思路和方法。