棉花学报. 1996, 8(6):318-322 [PDF] 董占山1 韩湘玲2 潘学标1 1 中国农业科学院棉花研究所，河南安阳 455112 2 中国农业大学，北京 100094 摘要 利用1990年(正常年型)中国农科院棉花研究所(安阳)的试验资料，对GOSSYM进行了较全面的验证，结果表明：通过适当调整模型品种参数，GOSSYM基本上可以模拟中熟品种中棉所12、中早熟品种中棉所17、早熟品种中棉所16的生长发育和产量的形成过程，并针对存在问题提出了对GOSSYM模型进行修改的建议。 关键词 棉花，GOSSYM，模拟模型，品种参数，验证 黄淮海棉区自然资源条件优越，为我国的粮棉集中产区之一，棉花播种面积和总产1983年超过全国半数。该区地势平坦、土层深厚、土质疏松、排水良好、光照充足、水热适中、春季气温回升快、秋季多晴朗天气，这些条件有利于棉花的早发、稳长和吐絮，是我国主要的集中产棉地带。选此区为研究基地，进行不同熟性棉花品种的试验，验证棉花模拟模型GOSSYM的有效性，具有极大的现实意义。 本研究是在前人的研究基础上，对从美国引进的棉花模拟模型GOSSYM进行验证或修改，为该地区开发利用该模拟模型提供理论和实践依据。试验研究在地处黄淮海平原腹地的河南安阳中国农业科学院棉花研究所进行，选用在该区大面积推广的中熟品种中棉所12、中早熟品种中棉所17和早熟品种中棉所16为试验材料，以广泛验证GOSSYM模型对不同熟性品种类型的反应，以便充分发现问题，修改模型，获得一个可在该地区使用的棉花模拟模型。 1 GOSSYM简介 1969年，Stapleton在亚利桑那州开始研制棉花模拟模型，之后形成了SIMCOT和SIMCOT Ⅱ模型，继之，在1983年Baker等研制出了GOSSYM模拟模型，又经过10年的努力，完善和扩充的GOSSYM已成为著名的棉花生产管理系统GOSSYM-COMAX的核心。GOSSYM-COMAX系统是一个农场级棉花生产管理系统，GOSSYM提供关于棉花生长发育等生理学方面的信息，COMAX则制订出关于施肥、灌溉和植物生长调节剂等方面的决策方案。GOSSYM-COMAX已在美国棉花带各州300多个农场使用，平均每公顷可以增加169美元的纯收益。 GOSSYM模拟模型是一个动态模型，能在生理过程水平上模拟棉花的生长发育和产量形成。该模型本质上是一个表达植物根际土壤中水分和氮素与植株体内碳和氮的物质平衡的模型，包括了水分平衡、氮素平衡、碳素平衡、光合产物的形成与分配、植株的形态建成等子模型。在GOSSYM模型中，植株光合、生长、形态发生部分的模拟步长(或模拟时间)以天为单位，而与土壤水分再分配有关的部分的模拟步长为一天10次。 GOSSYM模型有两个突出的特点，即强机理性和实用性。其机理性表现在模型中的各种关系是从SPARNET装置中获得的，具有较高的可靠性和广泛的代表性。模型能够模拟植株地上部分的光合、呼吸、物质积累和分配、器官建成等生理过程；同时能够模拟植物根际2m深土壤的水分、氮素的移动、作物根系的生长等物理和生理过程，还可以模拟棉株对各种环境变量的反应，如逐日的太阳辐射、最高和最低气温、风速、降雨等气象条件，以及种植密度、行距、耕作措施、施氮肥和灌溉等农艺措施。模型的实用性表现在其输出内容丰富、详细，可以满足科学研究和棉花生产管理的不同需要。 GOSSYM模型使用一个品种参数文件，包括48个参数，其中有依品种的、依温度的参数和一些填补目前知识空缺的参数。这些参数主要是作为方程的截距或斜率，或作为棉花植株生育性状的上下限来使用。依品种的参数比较容易获得，如可以在育种者那里得到铃的最大尺寸；发育期和主茎节位与果节之间的时间间隔是依温度的参数，也比较容易得到；其它参数很难从直接的观测得到，采用数值仿真的方法(Boone，MYL，1993)得到。本研究通过数值仿真获得的中棉所12、中棉所16、中棉所17的品种参数。 2 GOSSYM模型的验证 GOSYYM模型虽然已于1986年开始在美国棉花带广泛应用了，且取得了良好的效果，但是，当将其引入我国时，由于我国棉花生产管理、棉花品种、气候、土壤的特殊性，必须对其进行验证和修改，取得土壤参数、品种参数等必要的数据，然后才能使用。 2.1 材料与方法 1990年，选用3个在黄淮海棉区表现较好的推广品种(中棉所12、17、16)为试验材料，在河南安阳中国农业科学院棉花研究所试验场进行田间试验。中棉所12于4月13日播种，密度4.5万株.hm-2，中棉所17于5月3日播种，密度6.0万株.hm-2，中棉所16于5月22日播种，密度为7.5万株.hm-2，80cm等行距，6行区，行长10m，4次重复，7月4日施饼肥75kg.hm-2和尿素112.5kg.hm-2，8月10日喷缩节安60g.hm-2。在生长季节中，自5月22日至9月25日每隔10d调查一次，测定株高、主茎节数、果节数、蕾数、铃数，并用LI-3000叶面积仪测定全部叶面积。 2.2 中棉所12的验证结果 用GOSSYM对1990年在河南安阳中国农业科学院棉花研究所的试验资料进行模拟，模拟值与实测值拟合的直线方程见表1。 表1 中棉所12的GOSSYM模拟值(Y)与实测值(X)的直线回归方程 Table 1 Regression equations between practical values(X) and simulated values(Y) for CRI12 指标 N 回归方程 R2 F值 株高 [...]
