1、馬鈴薯是世界上重要的糧食作物之一，在農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟以及全球糧食安全中占據(jù)著重要地位，世界各國對馬鈴薯的生產(chǎn)種植歷來都特別重視。生育期和形態(tài)建成方面的模擬，是作物生長發(fā)育模擬中最基礎也是最核心的部分，系統(tǒng)地構建和完善馬鈴薯生育期及形態(tài)建成方面的模擬模型，對于開展馬鈴薯生理生態(tài)方面的研究，建立馬鈴薯生產(chǎn)管理決策支持系統(tǒng)，指導馬鈴薯高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)等，都具有十分重要的意義。
　　本文借鑒國內(nèi)外在馬鈴薯或其他作物關于生育期預測及形態(tài)建成方面優(yōu)秀的建模

2、理論和方法，在深入分析馬鈴薯生理生態(tài)過程的基礎上，綜合考慮溫度和光周期對馬鈴薯生育期及形態(tài)建成的影響，以生理發(fā)育時間作為馬鈴薯發(fā)育進程的衡量標準，建立了基于生理發(fā)育時間的馬鈴薯發(fā)育模型，并在馬鈴薯發(fā)育模型的基礎上，以生理發(fā)育時間為驅動變量，建立了馬鈴薯葉面積指數(shù)、葉齡和株高等形態(tài)建成模型。馬鈴薯不同品種、不同播期的大田試驗分別于2010年和2014年在華中農(nóng)業(yè)大學展開，其中2010年的試驗數(shù)據(jù)用于模型的構建，2014年的試驗數(shù)據(jù)用來檢驗

3、模型。馬鈴薯生育期的模擬。利用2010年和2014年兩年的試驗數(shù)據(jù)和歷史試驗資料，確定了馬鈴薯出苗、塊莖形成、塊莖膨大和成熟期的生理發(fā)育時間分別為0d、11.7d、20.5d、35.7d，為了方便計算機對馬鈴薯出苗的模擬，在播種至出苗這段時間內(nèi)，生理發(fā)育時間恒定為-1。本文選用正弦和余弦指數(shù)函數(shù)來量化溫度和光周期對馬鈴薯發(fā)育進程的影響，并引入了出苗所需的有效積溫(GDD)、熱敏感因子(Ts)、光周期敏感因子(Ps)、營養(yǎng)生長階段基本發(fā)育

4、因子(BVF)和生殖生長階段基本發(fā)育因子(BRF)等五個遺傳參數(shù)來描述馬鈴薯品種間的差異性。利用2014年不同品種、不同播期的馬鈴薯試驗資料對模型進行檢驗，結果表明，馬鈴薯出苗、塊莖形成、塊莖膨大和成熟期的預測誤差RMSE值分別為:1.7d、3.2d、2.0d、5.3d，全生育期RMSE值達到3.4d。模型體現(xiàn)出對馬鈴薯生育期具有較好的預測效果。葉面積指數(shù)的模擬。不同馬鈴薯品種間葉面積指數(shù)差異很大，很難用同一條曲線模擬，但是葉面積指數(shù)的

5、變化規(guī)律是一樣的，因此，本文葉面積指數(shù)的模擬分成兩步進行。第一步采用歸一法消除品種間葉面積指數(shù)的差異，計算出相對葉面積指數(shù)，建立相對葉面積指數(shù)與生理發(fā)育時間的模型。第二步，根據(jù)葉面積指數(shù)是最大葉面積指數(shù)與相對葉面積指數(shù)的乘積，即可得出馬鈴薯葉面積指數(shù)模型。利用2014年不同品種、不同播期的馬鈴薯試驗資料對模型進行檢驗，結果表明，馬鈴薯葉面積指數(shù)模擬值與觀測值的RMSE為0.43;對各品種、各播期馬鈴薯葉面積指數(shù)模擬值與觀測值制作1∶1等

6、值線圖，并進行線性回歸，得到?jīng)Q定系數(shù)R2值為0.935，達到了極顯著水平(P＜0.001)，表明該模型對葉面積指數(shù)的模擬效果較好。葉齡的模擬。馬鈴薯葉齡的模擬采用同葉面積指數(shù)相同的模擬方法。即先對葉齡進行歸一化處理，消除品種間的差異性，計算出相對葉齡，建立相對葉齡與生理發(fā)育時間的模型，然后即可根據(jù)相對葉齡與各品種最大葉齡的乘積得到馬鈴薯葉齡模型。利用2014年不同品種、不同播期的馬鈴薯試驗資料對模型進行檢驗，結果表明，所有馬鈴薯品種和播

7、期的葉齡總體模擬誤差RMSE為0.70，對各品種、各播期馬鈴薯葉齡模擬值與觀測值制作1∶1等值線圖，并進行線性回歸，得到?jīng)Q定系數(shù)R2值為0.951，說明該模型能夠有效地模擬馬鈴薯葉齡的動態(tài)變化。株高的模擬。馬鈴薯株高模型也是采用各品種最大株高與相對株高的乘積建立起來的。經(jīng)檢驗，所有馬鈴薯品種和播期的株高總體模擬誤差RMSE為1.35cm，對各品種、各播期馬鈴薯株高模擬值與觀測值制作1∶1等值線圖，并進行線性回歸，得到?jīng)Q定系數(shù)R2值為0.