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李双伟，朱俊奇，EVERS Jochem B .VAN DER WERF Wopke，郭焱，李保国，马韬.植物功能-基于结构模型的玉米-大豆带间作光截获行距差异研究[J] .智慧农业，2022，4 )。
Li双圩、ZHU Junqi、EVERS Jochem B .VAN DER WERF Wopke、GUO Yan、LI Baoguo、 ma yuntao.estimatingthedifferencesoflightcapturebetweenrowsbasedonfunctional-structuralplantmodelinsimultaneousmaize-soy bize
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基于植物功能-结构模型的玉米-大豆带间光截获行距差异研究
李双伟1、2、3、朱俊奇4、Jochem B. EVERS3、Wopke VAN DER WERF3、郭焱1、李保国1、马韬1*(1.中国农业大学土地科学技术学院，北京100193； 2 .浙江省农业科学院农业装备研究所，浙江杭州310021； 3 .瓦赫宁根大学作物系统分析中心，海尔德兰瓦赫宁根430-6700 AK，荷兰； 4 .新西兰植物食品研究所马尔堡研究中心、马尔堡-布伦南7240、新西兰(摘要：间作栽培形成异质的冠层空间格局，但由此引起的作物生长、表型和光截获行距差异目前尚未量化。 为了分析间作生产力的行距差异，本研究基于田间观测数据建立植物功能-结构模型( functional-structuralplantmodel，FSPM )，量化间作系统中光接收行距的差异。 2017—2018年进行了玉米和大豆单产、2行玉米和2行大豆2:2 MS行距、3行玉米和6行大豆3:6 MS行距试验。 基于植物生长平台GroIMP开发玉米-大豆间作FSPM，模型较好地模拟了叶面积指数( Leaf Area Index，LAI )、株高和光截获系数动态三个指标，均方根误差( root mean squan )均方受玉米遮荫影响，大豆节间变长变细，且随着大豆带变窄差异显著。 模型模拟的2:2 MS间作玉米的光捕获率比单作玉米高35.6%，3:6 MS侧玉米和内行玉米的光捕获率分别比单作玉米高27.8%和20.3%。 2:2 MS和3:6 MS边行大豆的光截获比单独大豆分别少36.0%和28.8%； 3:6 MS大豆的内行和内行比单独大豆的光截获分别少4.1%和1.8%。 基于三维FSPM，未来可在不同生长环境下进行间作栽培模式等布局优化，达到最佳系统光截获优势。 关键词：玉米-大豆间作； 植物功能-结构模型光截获； 三维结构； 表型可塑性； 行间的差异
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图1 2017—2018年梨树实验站玉米-大豆不同种植模式形象fig.1 schematicdiagramofdifferentplantingpatternsformaizeandsoybeaninlishuexperimentternt ing season图2梨树实验站2017—2018年生育期气象数据fig.2 meteorologicaldatainlishuexperimentalstationduring 2017-2018 growing season图3三维可视化与光分布fig atedplotforeachplantingpatternin 65 daysafteremergence图4 2017—2018年玉米与大豆2:2 MS间不同系统位置光截获系数实测值与模拟值的比较fig.4 comparis mulatedfractionoflightinterceptionfordifferentrowpositionsin2:2msintercroppingofmaizeandsoyye n 2017—2018图5生育期间的2:2 MS和3:6 的日光捕获量fig.5 dailylightcaptureformaizeandsoybeanindifferentrowsin2:2msand3:6msinterccer ng during the growing season图6生育期中的2:6 剩馀光截获的减少量fig.6 attenuatedlightcapturefordifferentrowsin2:2msand3:6msintercrrows
通信作者简介
马韬教授
马韬，中国农业大学土地科技学院教授、博士生导师。 中国农业大学计算机应用数学学士，资源与环境学院农学博士，中国科学院自动化研究所和荷兰瓦赫宁根大学信息与农业交叉学科博士后。 现代农业产业技术体系北京市创新团队“植物征数字化获取技术成熟与应用”岗位科学家。 法国国立计算机科学控制研究所( INRIA )、法国巴黎中央大学)、加州大学戴维斯分校访问学者。 中国农业生物技术学会植物表现型组学专业委员，国际植物生长建模、模拟与数字孪生( PMA/FSPM )委员会常务理事，农业建模与模拟专业委员会委员，中国计算机学会会员，农业人工智能与作物表现型内蒙古工程研究中心副主任，首席科学家。 主持并参与了国家重点研发计划、973，863、行业科技专业、国家自然基金、内蒙古科技重大专项等项目。 发表50篇以上SCI/EI等论文。 目前主要研究领域： (1)植物功能-结构-环境相互作用的系统模拟研究； )2)植物(三维)表型研究； (3)人工智能及其农业算法的开发与应用； )4)多源传感器融合及其在数字农业中的应用。 )5)大规模三维场景的快速获取和渲染。
资料来源： 《智慧农业（中英文）》 2022年第1期
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