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农业科研:枣树生长模拟与水分利用评价

 聚英物联网 2023-07-26 发布于北京

随着人工智能、物联网、无线通讯等技术的发展与应用,对农业未来的发展方向也造成了变化。如今的科研人员可以借助AI等技术,研究突破农业生产管理、算法等,为农业科研提供了新思路。

枣树是一种单性花植物,发芽时间一般在春季3月份左右。当气温达到10℃左右,土壤温度在5℃以上时,枣树开始进入生长期,并开始发芽。一般来说,枣树发芽的时间与当地的气候、土壤条件等因素有关,如果气温持续较低,也会影响枣树的发芽时间。

开花一般在春季4月份左右,雄花和雌花分别开在不同的树上。枣花不仅美丽,而且香气扑鼻,吸引着许多昆虫前来授粉。在当年秋季9月份左右结果,皮薄肉厚,味道鲜美,是一种营养价值很高的水果。枣子成熟的时间也与气温等因素有关,如果气温持续较高,枣子的成熟时间也会提前。

为实现定量化分析温、光和水资源对果树生长的影响,塔里木大学信息工程学院/新疆南疆农业信息化研究中心,携手中国农业大学信息与电气工程学院,组成了一个跨学科的研究团队,以成龄骏枣树为研究对象,提出了基干校正WOFOST模型的枣树生长和水分运移模拟方法。

利用2016和2017年的田间试验观测数据。重点校正WOFOST模型的物候学发育、初始化、绿叶、CO,同化、干物质分配、呼吸作用和水分利用参数。

在田间尺度,完成总地上生物量(TAGP)、叶面积指数(LA) 和水分含量的动态模拟和精度验证:在县域尺度,使用55个果园的最大LAI、单产、实际蒸散量 (ET)和水分利用效率(WUE)数据评价模型区域尺度的模拟性能。

结果表明,在田间尺度,校正模型模拟不同灌溉梯度TAGP的决定系数R范围为0.92~0.98.归一化均方根误差NRMSE为8.7%~20.5%;模LAI的R范用为0.79~097,NRMSE为8.3%~21.1%;模拟土壤水分含量的决定系数R范围为0.29~0.75,NRMSE为4.1%~6.1%。

在县城尺度,两年模拟最大LAI与实测LAI的R分别为0.64和0.78,NRMSE分别为13.3%和10.7%:模拟单产的R分别为0.8和0.60NRMSE分别是12.1%和11.9%;模拟ET 均方根误差分别为36.1mm (7.9%)和308 mm(7.4%);模型也表现了较高的WUE模拟精度。

WOFOST模型在田间和县域尺度都取得了较高的枣树生长和水分运移模拟精度,可为土壤、气象、灌溉管理和枣树生长糊合影响的定量化分析提供新思路。

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