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作物生长模拟模型(简称作物模型)在农业生产管理和决策中日益发挥着重要作用,而物候期模拟是作物模型正确模拟作物生长发育和产量形成过程的基础。作物模型模拟物候发育的常用算法一般是基于积温的计算,同时也考虑光周期和春化作用的影响,但是水分胁迫对物候发育的次级影响却较少被考虑在内。为了探究和量化冬小麦物候期对土壤水分胁迫的响应机制,本研究进行了连续两季(2013.10-2014.06和2014.10-2015.06)遮雨棚下冬小麦分段受旱土柱试验。试验包括受旱时期和灌溉量两个因素,其中受旱时期包括越冬期受旱(D1)、返青期受旱(D2)、拔节期受旱(D3)和灌浆期受旱(D4)等4个水平,灌溉分为45 mm(I1)和90 mm(I2)2个水平。另外还设有一个正常灌水处理和一个全生育期不灌水处理作为对照,共10个处理。然后以试验数据和前人研究成果为基础提出了冬小麦物候期对水分胁迫的响应机制理论假设,并以土壤相对有效含水率(Aw)为水分胁迫指标建立了冬小麦物候期水分胁迫响应函数,并以该响应函数为基础,修正了现有的冬小麦物候期算法,使之能够反映由土壤水分胁迫造成的冬小麦拔节期、开花期,以及成熟期的差异,本研究得到了如下一些主要结论。(1)返青期和拔节期水分胁迫对冬小麦株高、叶面积指数以及地上部生物量有明显的抑制作用,若水分胁迫越严重,则株高、叶面积指数和地上部生物量受到的抑制越严重。灌浆期水分胁迫对地上部生物量影响甚微,但是叶面积指数衰减最快。越冬期水分胁迫对冬小麦产量影响最小,拔节期水分胁迫严重降低冬小麦产量;返青期水分胁迫会降低冬小麦穗粒数;对于千粒重,各个时期水分胁迫均对其产生影响,影响最为严重的是灌浆期水分胁迫。水分胁迫指标sK的取值范围和波动性决定了其不适合作为本研究的水分胁迫指标。(2)本文首次提出了较为完整的冬小麦物候期对土壤水分胁迫的响应机制假设,即随着土壤相对有效含水率wA逐渐降低,冬小麦的发育速率会出现先加速后减速最后停止的过程。当相对有效含水率wA低于发育加速点A时,作物开始加速发育,在此之前水分胁迫对作物物候不产生影响;当wA小于发育停止点S时,作物停止发育;即wA在AD之间时作物加速发育,在DS之间时作物减速发育。用冬小麦物候期水分胁迫响应函数WMF乘以逐日的生理天PD即可得修正的逐日生理天MPD,以此来量化冬小麦物候期对土壤水分胁迫的响应。此机制可以较为合理地解释土壤水分胁迫对冬小麦物候期的影响。(3)本文提出的冬小麦物候期水分胁迫响应函数WMF主要包括3个参数,即发育加速点A、发育减速点D和发育停止点S所对应的相对有效含水率,本研究确定其数值分别为0.3、0.1和0.0。但这3个参数对其它作物可能会有不同的取值,需要进一步研究确定。(4)利用可控条件下冬小麦分段受旱试验数据,对本研究提出的冬小麦物候期修正算法进行校正和验证。其中在算法校正中,6个不同熟性冬小麦品种的拔节期和开花期模拟值与观测值之间的RMSE分别为0.8和1.7 d,ARE分别均小于0.68%和2.09%;在算法验证中,模拟值与观测值之间的RMSE分别为0.9和1.1 d,ARE分别均低于1.37%和1.68%。结果表明新算法能够较准确地预测土壤水分胁迫引起的冬小麦物候期变化。总之,本文提出的冬小麦物候期新算法能在一定程度上合理描述和量化水分胁迫对冬小麦物候期的影响机制,可用来模拟不同水分胁迫条件下不同品种冬小麦的物候期。下一步,我们考虑将本文提出的冬小麦物候期水分胁迫响应函数植入到DSSAT-CERES-Wheat小麦生长模型中,希望在一定程度上提高该模型小麦物候期的模拟精度,增强该模型在我国干旱和半干旱地区的适用性。