鐘模型法建立甘蔗發(fā)育期模擬模型*

陳 瀟，馮利平**，彭明喜，陳燕麗, 2

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鐘模型法建立甘蔗發(fā)育期模擬模型*

陳 瀟1，馮利平1**，彭明喜1，陳燕麗1, 2

（1．中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；2．廣西壯族自治區(qū)氣象減災(zāi)研究所，南寧 530022）

基于作物發(fā)育動態(tài)理論模型原理及鐘模型方法構(gòu)建甘蔗發(fā)育期模擬模型（SDSM，sugarcane development simulation model），模擬新植蔗和多年宿根蔗不同發(fā)育期。利用廣西甘蔗主產(chǎn)區(qū)（宜州、沙塘、來賓、扶綏、貴港）的甘蔗發(fā)育期多年觀測資料及同期氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合甘蔗各發(fā)育階段的三基點(diǎn)溫度指標(biāo)，通過試錯法確定甘蔗發(fā)育期模擬模型（SDSM）參數(shù)，模擬新植蔗、宿根蔗各發(fā)育期（播種?出苗、出苗?分蘗、分蘗?莖伸長、莖伸長?工藝成熟)。通過模擬值與實(shí)測值對比分析，對模擬效果進(jìn)行評價。結(jié)果表明：模型具有較強(qiáng)的機(jī)理性，模型中基本發(fā)育函數(shù)部分反映了品種的基因特性，模型能夠有效模擬甘蔗的發(fā)育期。新植蔗各發(fā)育階段NRMSE在5.2%～26.31%，播種?出苗階段模擬值與實(shí)測值相差8.1d，出苗?分蘗相差7.4d，分蘗?莖伸長相差4.6d，莖伸長?工藝成熟相差7.4d；宿根蔗各發(fā)育階段NRMSE在6.52%～21.66%，上一年工藝成熟?發(fā)株階段模擬值與實(shí)測值相差8.8d，發(fā)株?分蘗相差8.7d，分蘗?莖伸長相差7.5d，莖伸長?工藝成熟相差9.9d。說明模擬值與實(shí)測值具有較好的一致性與相關(guān)性，模型可以實(shí)現(xiàn)對甘蔗發(fā)育期的預(yù)測。

新植蔗；宿根蔗；發(fā)育階段；溫度效應(yīng)；模擬模型

作物生長模型是以作物生理機(jī)理和生態(tài)過程為基礎(chǔ)，利用統(tǒng)計(jì)回歸、經(jīng)驗(yàn)公式或機(jī)理描述性公式等數(shù)學(xué)模型，對作物生長發(fā)育過程進(jìn)行數(shù)值模擬[1]。作物生長模型在農(nóng)業(yè)生態(tài)研究、作物育種、作物管理、產(chǎn)量預(yù)測以及農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣等方面發(fā)揮著重要作用[2]。甘蔗是中國重要的糖料作物，將作物模型應(yīng)用于甘蔗產(chǎn)業(yè)，進(jìn)行不同氣候條件和管理措施下的甘蔗生育期模擬，可以準(zhǔn)確預(yù)測甘蔗關(guān)鍵發(fā)育期，提高資源利用率。國內(nèi)外關(guān)于甘蔗模型的研究有不少報(bào)道，Inman-Bamber等[3]利用APSIM- Sugarcane模型研究了澳大利亞甘蔗生長季內(nèi)的甘蔗生產(chǎn)水分利用效率。黃智剛等[4]運(yùn)用APSIM- Sugarcane對南寧地區(qū)的甘蔗產(chǎn)量進(jìn)行動態(tài)模擬和驗(yàn)證，該模型對甘蔗產(chǎn)量模擬具有較高的準(zhǔn)確性；Singh等[5]評價了Canegro模型在印度東烏塔普拉德西地區(qū)模擬甘蔗生產(chǎn)的效果。毛均等[6]介紹了APSIM-Sugar甘蔗模型中作物生長發(fā)育、產(chǎn)量形成、土壤水氮動態(tài)模擬相關(guān)的過程原理與應(yīng)用研究進(jìn)展，同時也指出，該模型在高海拔山地和極端的水分、氮素和溫度脅迫條件下，模擬效果不佳，對某些甘蔗品種（如中國自育品種）和管理措施（如地膜覆蓋、磷肥和鉀肥的施用等）的模擬效果較差或未進(jìn)行模擬。

甘蔗發(fā)育期的長短與甘蔗產(chǎn)量有著密切的關(guān)系，發(fā)育期模擬是預(yù)測甘蔗發(fā)育進(jìn)程的重要基礎(chǔ)，在甘蔗作物模型中，發(fā)育期模塊是重要的組成部分。但關(guān)于甘蔗發(fā)育期模擬的研究鮮有報(bào)道，常見的甘蔗作物發(fā)育期模塊多采用積溫方法建立[7?9]。鐘楚等[10?11]利用云南耿馬4a的甘蔗發(fā)育期數(shù)據(jù)，采用生理發(fā)育時間法模擬了甘蔗發(fā)育期，結(jié)果表明該模型有一定的實(shí)用性，但對作物基因特性及栽培措施影響考慮不足。Gao等[12]最早創(chuàng)立了“水稻鐘模型”方法，是一種機(jī)理性較強(qiáng)的發(fā)育期模擬模型。馮利平等[13?14]在借鑒吸收“水稻鐘模型”和CERES-Wheat模型的思想方法基礎(chǔ)上，構(gòu)建了指數(shù)形式的小麥發(fā)育期動態(tài)模擬模型（WDSM），即小麥鐘模型。周靜等[15]借鑒水稻鐘模型，構(gòu)建了描述溫室水果黃瓜葉齡發(fā)育動態(tài)的模型。Wu等[16]進(jìn)行了不同播種期與品種條件下小麥鐘模型與其它發(fā)育期模型（WOFOST、CERES-Wheat、APSIM-Wheat、SPASS）模擬效果的比較。

本研究基于鐘模型方法構(gòu)建了甘蔗發(fā)育期模擬模型，利用廣西壯族自治區(qū)多地農(nóng)業(yè)氣象站甘蔗發(fā)育期資料及同期氣象數(shù)據(jù)，分別對新植蔗和宿根蔗各發(fā)育期進(jìn)行模擬。通過模擬值與實(shí)測值的對比分析，確立模型參數(shù)并進(jìn)行模型驗(yàn)證，旨在提供更為合理有效的甘蔗生育期模擬方法，改進(jìn)甘蔗生長模擬模型，為準(zhǔn)確預(yù)測甘蔗發(fā)育進(jìn)程及生產(chǎn)的科學(xué)管理奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 資料來源

資料包括2003-2012年廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站甘蔗發(fā)育期數(shù)據(jù)及同期日平均氣溫?cái)?shù)據(jù)，由廣西氣象信息中心提供。新植蔗發(fā)育期包括播種期、出苗期、分蘗期、莖伸長期、工藝成熟期，宿根蔗發(fā)育期包括發(fā)株期、分蘗期、莖伸長期、工藝成熟期，品種為臺糖16、臺糖22、桂糖25。

選擇具有較長年限實(shí)測資料、地理分布上具有代表性的5個農(nóng)氣試驗(yàn)站[17]，包括扶綏、貴港、來賓、沙塘、宜州，均為旱地種植，土壤為砂壤土，微酸性到中性，中等肥力水平，站點(diǎn)基本資料見表1。

1.2 生育期劃分

廣西新植蔗一般在2月下旬?3月播種，30～40d后出苗，6月開始莖伸長，11?12月為甘蔗工藝成熟期，11月?翌年3月根據(jù)榨季情況陸續(xù)收獲。宿根蔗一般在上一年收獲后，翌年3月左右蔗蔸在適宜環(huán)境條件下萌發(fā)成為發(fā)株，6月上旬開始莖伸長，10月下旬?11月陸續(xù)收獲。

結(jié)合廣西生產(chǎn)實(shí)際情況并參考相關(guān)文獻(xiàn)資料[18?20]，將新植蔗的生育階段劃分為播種?出苗、出苗?分蘗、分蘗?莖伸長、莖伸長?工藝成熟階段，將宿根蔗生育階段劃分為上一年工藝成熟?發(fā)株、發(fā)株?分蘗、分蘗?莖伸長、莖伸長?工藝成熟階段。出苗及發(fā)株的形態(tài)指標(biāo)為幼苗出現(xiàn)第一片真葉，群體數(shù)量達(dá)10%；分蘗期的形態(tài)指標(biāo)為10%的幼苗基部側(cè)芽萌發(fā)；莖伸長的形態(tài)指標(biāo)為全田蔗苗開始拔節(jié)，地面出現(xiàn)主莖的第一個節(jié)，伸長的節(jié)間約3cm；工藝成熟指標(biāo)為蔗莖中蔗糖含量達(dá)到最高[18?21]。

表1 研究站點(diǎn)基本資料

根據(jù)馮利平等[13]的方法，引入發(fā)育時期指數(shù)（development stage indices，DSI）的概念，定義播種期發(fā)育時期指數(shù)為0.0，出苗期為1.0，分蘗期為2.0，莖伸長期為3.0，工藝成熟期為4.0，宿根第一年發(fā)株期為5.0，宿根第一年分蘗期為6.0，宿根第一年莖伸長期為7.0，宿根第一年工藝成熟期為8.0，依此類推。

1.3 鐘模型方法

作物的發(fā)育進(jìn)程是由基因型特性、環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，基因特性由品種決定，環(huán)境因素包括光照、溫度等因子。在不同的發(fā)育階段影響因子的效應(yīng)各不相同，作物發(fā)育動態(tài)的理論模型可以表述為[14]

式中，e是常數(shù)（自然對數(shù)底數(shù)），k表示基本發(fā)育系數(shù)，由品種自身的遺傳特性決定，數(shù)值越大，說明該品種發(fā)育速度快，k值越小，發(fā)育越緩慢；fEC表示播種深度、肥料等可調(diào)控栽培措施因子影響函數(shù)，其形式為各因子影響函數(shù)的乘積；fEU是光照、溫度等環(huán)境因子的影響函數(shù)，其形式也可表示為各具體因子影響函數(shù)的乘積，即

式中，TE是溫度效應(yīng)因子，反映了溫度對作物發(fā)育的影響程度；PE為光周期效應(yīng)的因子，反映了光照對作物發(fā)育的影響；P是溫度反應(yīng)特性遺傳系數(shù)簡稱溫度系數(shù)，反映了該品種在某發(fā)育階段內(nèi)對溫度的敏感性；q是光周期反應(yīng)特性遺傳系數(shù)，簡稱光周期系數(shù)，反映了該品種在某發(fā)育階段內(nèi)對光周期反應(yīng)的敏感性。本模型采用分段函數(shù)計(jì)算溫度效應(yīng)TE，即

式中，Ti為日平均氣溫（℃），TB是發(fā)育下限溫度（℃），T01是最適下限溫度（℃），T02是最適上限溫度（℃），TM是發(fā)育上限溫度（℃）。根據(jù)前人的研究[18?21]，播種?出苗及上一年工藝成熟?發(fā)株階段的生長下限溫度為13℃，最適下限溫度取30℃，最適上限溫度取32℃，生長上限溫度為40℃；出苗?分蘗及發(fā)株?分蘗階段的下限溫度為17℃，最適下限溫度取30℃，最適上限溫度取32℃，上限溫度為40℃；分蘗?莖伸長階段的下限溫度為10℃，最適下限溫度取30℃，最適上限溫度取32℃，上限溫度為40℃；莖伸長?工藝成熟階段下限溫度為10℃，最適下限溫度取30℃，最適上限溫度取31℃，上限溫度為45℃。

考慮甘蔗常規(guī)生產(chǎn)條件下，設(shè)fEC=1，而甘蔗為日中性植物，對日照長度要求不嚴(yán)，因此不考慮PE，將鐘模型算法簡化為

式中，k、p值為鐘模型參數(shù)，不同發(fā)育階段各不相同。多年連續(xù)模擬時，需要對該階段的基本模型進(jìn)行累加，即

式中，D表示該階段模擬的結(jié)束日，1表示起始日。逐日模擬過程中，設(shè)置M初值為0，每日計(jì)算M值并不斷累加，當(dāng)M累加到1時，表示該階段模擬完成，此時得到的D為該階段的發(fā)育天數(shù)。模型進(jìn)入下一階段后，計(jì)算累加M，再增加1時（M=2），第二階段模擬完成；依此類推完成全發(fā)育期的模擬。

1.4 模型調(diào)參方法與評價指標(biāo)

通過“試錯法”進(jìn)行模型參數(shù)的調(diào)試。

通過1:1線圖直觀判斷模擬值與實(shí)測值的吻合程度，模擬值與實(shí)測值的散點(diǎn)離1:1線越近表示模擬效果越好。運(yùn)用統(tǒng)計(jì)指標(biāo)對模型模擬結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，包括模擬值與實(shí)測值的相對誤差（Relative error，RE）、均方根誤差（Root mean square error，RMSE）、歸一化均方根誤差（Normalized root mean square error，NRMSE）。

（1）相對誤差（RE），表達(dá)絕對誤差在真值中所占的比率，RE數(shù)值越小，表明模擬效果越好。

（2）均方根誤差（RMSE），表達(dá)模擬值與實(shí)測值的偏離程度，反映模型模擬的準(zhǔn)確度，其值越小，模擬效果越好。計(jì)算式為

（3）歸一化均方根誤差（NRMSE），是國內(nèi)外作物模型普遍采用的檢驗(yàn)指標(biāo)，是均方根誤差與實(shí)測平均值之比，計(jì)算式為

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Office Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的計(jì)算及圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 新植蔗生育期的模擬與驗(yàn)證

選用宜州2011年、沙塘2003年、來賓2004年和2007年、扶綏2005年、2007年和2009年共7組生育期資料數(shù)據(jù)進(jìn)行新植蔗生長模型調(diào)參；選用宜州2007年、沙塘2005年、來賓2003年、扶綏2006、2008、2010、2011和2012年共8組數(shù)據(jù)進(jìn)行模型驗(yàn)證。將各發(fā)育階段的三基點(diǎn)溫度代入式（5），計(jì)算溫度效應(yīng)TE，將TE代入式（6），結(jié)合實(shí)測值，使用“試錯法”逐步修改k、p參數(shù)，使模擬發(fā)育期與實(shí)際發(fā)育期接近，取得發(fā)育期模型參數(shù)，結(jié)果見表2。由表可見，對于當(dāng)年的新植蔗來說，各生育期的模型參數(shù)是不同的。從品種的基本發(fā)育系數(shù)（k值）看，播種?出苗期基本發(fā)育系數(shù)最大，莖伸長?工藝成熟基本發(fā)育系數(shù)最小，說明播種?出苗期發(fā)育迅速，出苗?分蘗和分蘗?莖伸長階段次之，而莖伸長?工藝成熟發(fā)育最慢；從新植蔗對外界環(huán)境即溫度的反應(yīng)系數(shù)（p值）來看，出苗?分蘗期溫度系數(shù)最大，播種?出苗期、分蘗?莖伸長期次之，莖伸長?工藝成熟期溫度系數(shù)最小，說明新植蔗出苗?分蘗期對溫度變化的反應(yīng)最敏感，溫度越高分蘗越快，分蘗期越短；對于播種?出苗期，溫度越高出苗越快，出苗期越短，而莖伸長?工藝成熟期對溫度變化的反應(yīng)最不敏感，p值僅0.55，說明莖伸長?工藝成熟期受溫度的影響較小。

基于所建模型對宜州站2007年、沙塘站2005年、來賓站2003年、扶綏站2006年、2008年、2010年、2011年、2012年8組數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，各發(fā)育期模擬值與實(shí)測值的散點(diǎn)關(guān)系見圖1，相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)見表3。由圖表可見，4個階段模擬值與實(shí)測值散點(diǎn)均位于1:1線附近，表明所建模型能夠模擬新植蔗的生育期。分階段來看，莖伸長?工藝成熟階段所有點(diǎn)均在誤差線內(nèi)，且NRMSE、RE均最小，表明模型對該階段模擬效果最好；播種?出苗階段散點(diǎn)大部分位于誤差線外，且NRMSE、RE、RMSE均最大，表明模型對該階段模擬效果最差；從RMSE的角度看，新植蔗播種?出苗階段模擬值與實(shí)測值相差8.1d，出苗?分蘗相差7.4d，分蘗?莖伸長相差4.6d，莖伸長?工藝成熟相差7.4d。

表2 新植蔗各發(fā)育階段模型參數(shù)值

圖1 新植蔗各發(fā)育階段天數(shù)模擬值與實(shí)測值的比較

表3 新植蔗各發(fā)育階段模型調(diào)參驗(yàn)證效果統(tǒng)計(jì)指標(biāo)比較

2.2 宿根蔗生育期的模擬與驗(yàn)證

選用宜州2004年、2010年，沙塘2009年、2011年，來賓2006年、2008年、2011年共7組生育期數(shù)據(jù)進(jìn)行宿根蔗生長模型調(diào)參；選用宜州2005年、2008年，沙塘2004年，來賓2005、2009和2010年，貴港2001年共7組數(shù)據(jù)進(jìn)行模型驗(yàn)證。

將各發(fā)育階段的三基點(diǎn)溫度代入式（5），計(jì)算溫度效應(yīng)TE，再將TE代入式（6），結(jié)合實(shí)測值使用“試錯法”逐步修改k、p 參數(shù)，使模擬發(fā)育期與實(shí)際發(fā)育期接近，取得發(fā)育期模型參數(shù)，結(jié)果見表4。由表可見，對于宿根蔗來說，各生育期的模型參數(shù)值是不同的。從品種的基本發(fā)育系數(shù)（k值）看，發(fā)株?分蘗期基本發(fā)育系數(shù)最大，莖伸長?工藝成熟基本發(fā)育系數(shù)最小，說明發(fā)株?分蘗發(fā)育較迅速，上一年工藝成熟?發(fā)株和分蘗?莖伸長階段次之，而莖伸長?工藝成熟發(fā)育最慢；從宿根蔗對外界環(huán)境即溫度的反應(yīng)系數(shù)（p值）看，發(fā)株?分蘗期溫度系數(shù)最大，上一年工藝成熟?發(fā)株、分蘗?莖伸長期次之, 莖伸長?工藝成熟期溫度系數(shù)最小，說明宿根蔗發(fā)株?分蘗期對溫度變化的反應(yīng)最敏感，溫度越高分蘗越快，分蘗期越短；對于上一年工藝成熟?發(fā)株，溫度越高出苗越快，出苗期越短，而莖伸長?工藝成熟期對溫度變化的反應(yīng)最不敏感，p值僅0.54，說明莖伸長?工藝成熟期受溫度的影響較小。

基于所建模型對宜州2005年、2008年，沙塘2004年，來賓2005年、2009年、2010年，貴港2001年共7組數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，各發(fā)育期模擬值與實(shí)測值的散點(diǎn)關(guān)系見圖2，相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)見表5。由圖表可見，4個階段模擬值與實(shí)測值散點(diǎn)均位于1:1線附近，表明所建模型能夠模擬宿根蔗的生育期。莖伸長?成熟階段的NRMSE最小，表明模型對該階段模擬效果最好，上一年工藝成熟?發(fā)株階段次之，分蘗?莖伸長階段效果最差；從RMSE的角度來看，宿根蔗上一年工藝成熟?發(fā)株階段模擬值與實(shí)測值相差8.8d，發(fā)株?分蘗相差8.7d，分蘗?莖伸長相差7.6d，莖伸長?工藝成熟相差9.9d。

2.3 甘蔗全生育期模擬與驗(yàn)證

甘蔗是一年生或多年生經(jīng)濟(jì)作物，生產(chǎn)上一般種植3～4a宿根蔗，之后由于甘蔗的產(chǎn)量和品質(zhì)下降，會停止宿根重新種植。因此，建立甘蔗發(fā)育期多年模擬模型對指導(dǎo)生產(chǎn)亦有重要參考作用。本研究選用鐘模型法建立甘蔗發(fā)育期多年模擬模型，使用前文新植蔗和宿根蔗的發(fā)育期模型參數(shù)，利用宜州（2003年新植，2004?2006分別為宿根第1?3年；2007年新植，2008?2010分別為宿根第1?3年）和來賓（2004年新植，2005、2006分別為宿根第1年、第2年；2007年新植，2008?2011分別為宿根第1?4年）的發(fā)育期數(shù)據(jù)，進(jìn)行多年模擬的參數(shù)確定與檢驗(yàn)。

表4 宿根蔗各生育階段模型參數(shù)值

圖2 宿根蔗各生育階段天數(shù)模擬值與實(shí)測值的比較

表5 宿根蔗各發(fā)育階段模型調(diào)參驗(yàn)證統(tǒng)計(jì)指標(biāo)比較

對甘蔗的多年連續(xù)模擬結(jié)果如圖3所示，各統(tǒng)計(jì)指標(biāo)見表6。由圖表可見，鐘模型法對甘蔗的整個發(fā)育期，即從新植到最后一個生長季的工藝成熟期模擬效果很好，NRMSE僅為1.99%；對各生育期的模擬表明，播種?出苗（對于宿根蔗為上一年工藝成熟?發(fā)株）階段的散點(diǎn)最接近1:1線，模擬結(jié)果略優(yōu)于出苗?莖伸長（對于宿根蔗為發(fā)株?莖伸長）和莖伸長?工藝成熟階段，出苗?莖伸長（對于宿根蔗為發(fā)株?莖伸長）階段的散點(diǎn)圖離1:1線最遠(yuǎn)，模擬效果略差。整體上，各發(fā)育階段的NRMSE為15.40%，模擬效果良好，表明利用鐘模型法建立的甘蔗發(fā)育期多年模擬模型具有良好的模擬性能與實(shí)用性。

3 結(jié)論與討論

（1）新植蔗播種?出苗、出苗?分蘗、分蘗?莖伸長、莖伸長?工藝成熟階段模型參數(shù)k值分別為?2.42、?2.82、?3.38、?4.9，p值分別為1.03、1.63、0.75、0.55。宿根蔗上一年工藝成熟?發(fā)株、發(fā)株?分蘗、分蘗?莖伸長、莖伸長?工藝成熟階段模型參數(shù)k值分別為?2.8622、?2.57、?3.39、?4.91，p值分別為1.1、1.76、0.76、0.54。

圖3 甘蔗全生育期（a）和各生育階段天數(shù)（b）模擬值與實(shí)測值的比較

表6 甘蔗全生育期多年模擬結(jié)果檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)

注：全生育期為從新植到最后一個生長季的工藝成熟期。

Note: The whole growth period represents the maturity of the process from the new planting to the last growing season.

（2）用鐘模型對甘蔗進(jìn)行分階段與多年連續(xù)模擬，模擬值與實(shí)測值的一致性與相關(guān)性良好，表明甘蔗多年模擬模型具有良好的模擬性能與實(shí)用性。但是該模型對新植蔗播種?出苗的模擬NRMSE為26.31%，誤差較大，而對宿根蔗上一年工藝成熟?發(fā)株的模擬NRME為7.02%，導(dǎo)致新植蔗播種?出苗模擬效果不理想，可能是由于沒有考慮底墑對甘蔗出苗的影響。

本研究考慮了作物遺傳特性和環(huán)境因素對作物發(fā)育期的影響，引入基本發(fā)育函數(shù)，考慮了溫度對發(fā)育期的影響，機(jī)理性較強(qiáng)。結(jié)合甘蔗生產(chǎn)實(shí)際情況，分別對新植蔗、宿根蔗的生育期進(jìn)行劃分，提高了模型的適用性。另外，水分條件對甘蔗的生長發(fā)育有一定影響，今后將加強(qiáng)相關(guān)研究。

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Establishment of Sugarcane Development Simulation Model Based on Clock Model Method

CHEN Xiao1, FENG Li-ping1, PENG Ming-xi1, CHEN Yan-li1,2

(1. College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 2. Guangxi Meteorology Disaster Mitigation Institute, Nanning 530022)

Based on the principle of theoretical model of crop development dynamics and clock model method, a sugarcane development simulation model (SDSM) was constructed to simulate the different development stages of new planting and perennial sugarcane. The data of sugarcane development stages from five major production sites (Yizhou, Shatang, Laibin, Fusui, Guigang) with three verities (Taitang 16, Taitang 22 and Guitang 25) and related meteorological data from 2003 to 2012 provided by Guangxi Meteorological Information Center were used. The whole growing period was divided as four development stages: sowing to emergence, emergence to tillering, tillering to stem elongation, and stem elongation to technical maturity. The parameters of SDSM model were determined by trial and error method. The simulation results of sugarcane development simulation model were evaluated by comparing the simulated and measured values. For new planting sugarcane, the NRMSE of each development stage was 5.2%?26.3%, the RMSE of simulated result and measured value were 8.1 days in the stage of seeding to emergence, 7.4 days in emergence to tillering, 4.6 days in tillering to stem elongation, and 7.4 days in stem elongation to technical maturity. For perennial sugarcane, the NRMSE of each developmental stage was 6.5%?21.7%, the RMSE of simulated result and measured value were 8.8 days in the stage of technical maturity to regrowth, 8.7 days in regrowth to tillering, 7.6 days in tillering to stem elongation, 9.9 days in stem elongation to technical maturity. It showed good consistency and correlation between the simulated and measured values. The model could effectively simulate the development period of sugarcane.

New planting sugarcane; Perennial sugarcane; Development stage; Temperature effect; Simulation model

10.3969/j.issn.1000-6362.2019.03.006

陳瀟,馮利平,彭明喜,等.鐘模型法建立甘蔗發(fā)育期模擬模型[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2019,40(3):186-194

2018-07-20

。E-mail：fenglp@cau.edu.cn

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）項(xiàng)目“氣候變暖背景下我國南方旱澇災(zāi)害的變化規(guī)律和機(jī)理及其研究影響與對策”（2013CB430205）

陳瀟（1991-），女，碩士，主要從事系統(tǒng)模擬與農(nóng)業(yè)氣候資源利用研究。E-mail：752856631@qq.com