近日，中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所智慧農業創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新方法研究，相關研究成果發表在農林一區期刊《Computers and Electronics in Agriculture》和《Plant Phenomics》上。
作物產量準確估算對于確保國家糧食安全和可持續發展至關重要。作物生長模型是估算產量的主要方法之一，已被廣泛應用于作物生長發育、產量形成模擬、環境因素影響分析中。但當前許多相關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（Leaf Area Index, LAI）的參數校準方法不能滿足上述作物的高精度估產需求。
研究團隊提出了一種新的通用作物模型參數校準方法進行油菜和大豆產量估算。該方法考慮非葉片綠色器官和作物光合器官演替過程，構建了總光合面積指數（Total Photosynthetic Area Index, PAI）。并以油菜和大豆為研究對象，利用所提模型校準方法進行產量模擬。研究結果表明，與基于LAI的作物模型校準方法相比，基于TPAI的WOFOST模型參數校準方法提高了作物產量模擬精度。大豆校準點和驗證點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），校準點和驗證點TWSO模擬R2分別為0.910和0.922，上述結果驗證了所提參數校準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方法對于準確估算具有活躍非葉片綠色器官的大豆油菜產量，促進通用作物模型在不同類型作物上的應用，實現高精度作物產量估算具有重要意義。
中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所2024級博士生曹紅和中北大學信息與通信工程學院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、國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金項目以及中國農業科學院青年創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
日期：2024-10-28
作物產量準確估算對于確保國家糧食安全和可持續發展至關重要。作物生長模型是估算產量的主要方法之一，已被廣泛應用于作物生長發育、產量形成模擬、環境因素影響分析中。但當前許多相關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（Leaf Area Index, LAI）的參數校準方法不能滿足上述作物的高精度估產需求。
研究團隊提出了一種新的通用作物模型參數校準方法進行油菜和大豆產量估算。該方法考慮非葉片綠色器官和作物光合器官演替過程，構建了總光合面積指數（Total Photosynthetic Area Index, PAI）。并以油菜和大豆為研究對象，利用所提模型校準方法進行產量模擬。研究結果表明，與基于LAI的作物模型校準方法相比，基于TPAI的WOFOST模型參數校準方法提高了作物產量模擬精度。大豆校準點和驗證點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），校準點和驗證點TWSO模擬R2分別為0.910和0.922，上述結果驗證了所提參數校準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方法對于準確估算具有活躍非葉片綠色器官的大豆油菜產量，促進通用作物模型在不同類型作物上的應用，實現高精度作物產量估算具有重要意義。
中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所2024級博士生曹紅和中北大學信息與通信工程學院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、國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金項目以及中國農業科學院青年創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
日期：2024-10-28
