基于遥感信息和作物生长模型同化的水稻估产方法研究

本研究的目的是通过数据同化方法,将国产环境卫星HJ-1A/B数据提取的水稻叶面积指数LAI信息和作物生长模型相结合,以提高水稻估产的精度.具体方法为:首先通过分析水稻叶面积指数LAI和水稻归一化植被指数NDVI的时域变化关系建立模型反演水稻LAI,并应用研究区历史数据和作物生长模型WOFOST建立初始水稻生长模型估算水稻产量.在构建代价函数的基础上,采用SCE(shuffledcomplex evolution)数据同化方法对初始水稻生长模型参数进行优化,使水稻生长模型估算的水稻LAI和遥感数据反演的LAI差值最小.最后将采用同化方法的水稻生长模型估算的研究区水稻产量和不加同化方法的原始水稻生长模型估算的水稻产量进行比较,结果显示水稻估产精度有明显提高.研究结果表明采用遥感数据提取的农作物实时生长信息可以修正作物生长模型关键参数以提高区域范围的农作物估产精度,同时也显示国产环境卫星数据在农作物生长监测上具有广阔的应用潜力.     

水分利用效率--未来农业研究的关键问题

随着生物节水研究的深入发展，让每一滴生产出更多的食物，水分利用效率是未来农业研究的关键问题。抗旱、节水和水分利用效率的概念是不同的，在不同学科中有不同的研究尺度和层次。不同降水量和水资源地区的抗旱、节水和水分利用效率有不同的研究重点和不同的节水农业发展方向。从被动的耐旱性研究到主动的抗旱性研究再到节水研究，在未来必将转向水分高效利用研究。小麦高产育种进化中其水分利用效率有递增的趋势，作物抗旱耐旱育种要转向高水分利用效率育种是势在必行的，因为高水分利用效率育种，可以将抗旱性和丰产性统一于一体。增施肥料是提高大面积中低产田作物水分利用效率和产量的关键措施之一，今后应该继续受到全面重视。     

基于全基因组序列的水稻基因组系统研究

“水稻基因组计划”是继人类基因组计划之后的,第一个大型农作物基因组计划。中国在激烈的国际竞争中,领先、独立完成了中国水稻基因组的序列框架图和精细图的绘制,成功研制了世界上第一套全基因组水稻基因芯片。开展了基因组学的系统研究：从籼、粳稻基因组的比较到序列多态性研究;从基因表达到蛋白质图谱,全方位的对水稻从胚芽到成熟的生长发育过程,进行了基本信息的采集和研究。揭示了水稻在家养化进化过程中基因变异和演化的基本规律,及人工选育过程中产生的性状与野生稻性状的关系和分子机理,为全面探讨水稻的一般遗传规律及高产、优质、抗逆的性状的选择奠定了坚实的基础,也为生态和生物多样性保护及选种育种提供了理论依据。“中国杂交水稻基因组计划”的阶段性成果,不仅在大科学工程研究上创造了低投入高产出的世界性范例,也开创了对一个重要农业物种进行原创性的,结构与功能,基础与应用相结合的系统研究先例。是中国在生命科学的系统研究领域中标志性的一大步。其成果无疑会对未来世界和中国的农业科学发展产生巨大而深远的影响。中国在高通量生物技术和高性能海量生物信息处理分析方面已经跻身于世界强国之列。     

基于分区的水稻总产遥感估算研究

本文通过未基于分区与基于分区的水稻总产遥感拟合模型的比较分析,选取最优模型进行水稻遥感估产.以湖南省为研究区,在水稻遥感估产分区、水稻可能种植区识别的基础上,以县为单位,利用2000～2007年的统计产量与MODIS EVI建立未基于分区与基于分区的水稻总产遥感拟合模型,通过相对误差、RMSE,以及拟合结果与统计值比较散点图分析,选择最优遥感拟合模型,并用此模型对2008年湖南省水稻总产进行预测.研究结果表明,基于分区的水稻总产遥感拟合模型要比未基于分区的要好,最优模型为二次非线性模型和逐步回归模型,且生育期主要集中在孕穗期到乳熟期.水稻总产拟合及预测结果与统计值相比省级相对误差都小于5%,且拟合结果的误差总体上比预测结果的误差要小.基于分区的水稻总产遥感估产模型有效地提高了水稻遥感估产的精度.     

水稻生态育种科学体系的构建和新进展--两源并举"超优势稻"的选育

一、水稻生态育种科学体系的构建：1、50年代开创矮化育种工程：利用矮生性主基因Sd-l,育成世界上第一个人工杂交的矮杆良种“广场矮”,并接着育成“珍珠矮”、“广六矮”及“二九矮”等矮杆良种,促成我国灿稻良种矮杆化,为我国第一次“绿色革命”作出重大贡献。2、70年代开创高光效丛化育种工程：因发现及利用与Sd—l不等位的新的矮生性主基因Sd-g,育成“桂朝”、“双桂”等著名良种。并创造了水稻育种“组群筛选法”,加快了育种进程,提高了育种成效。3、80年代开创半矮杆、早长、超高产育种工程,育成“特青”(单季稻亩产1017．5公斤)、“胜优”(单季稻亩产1024公斤、双季稻亩产857公斤)等超高产良种,促使我国粮食产量跃上新台阶。4、90年代开创“半矮杆、根深早长、超高产、(特)优质”育种工程,育成“胜泰”、“金科占”系列(包含那个被一些人称为“广超六号”的良种)等超高产、特优质良种,适应我国农业发展的新需要。如陕西省近年引种的“胜泰l号”,其产量与对照种杂交稻“料优63”持平,但种价却高出40％以上,深受群众欢迎。二、生态育种科学体系的新进展：1、90年代中期起探索新的育种方案,2001年开创两源并举“超优势稻”育种工程：两源并举,多种纯合优势集于一体。2、“两源并举组群筛选育种新方法”——“超优势稻”选育的特定技术措施,具体操作的简述与讨论。三、国内外有关部门及著名专家、学者对生态育种科学体系的创建高度赞赏。四、展望：“超优势稻”选育已见到可喜的苗头,预期3年有突破,5年出硕果。     

基于小波的钦州水稻产量多时间尺度分析与预测

利用小波诊断技术对广西钦州1950～2005年水稻产量和播种面积进行了多时间尺度分析,并利用基于小波的ARIMA模型进行了预测。分析结果表明：56年来,钦州水稻总产量和单位产量波动具有明显的3a、7a和25a特征时间尺度,播种面积7a特征时间尺度主要受农村土地制度改革影响。基于小波的ARIMA模型在水稻产量、播种面积预测方面精度很高,预测误差与气象灾害和土地政策变化有关。利用基于小波的水稻产量多时间尺度分析与预测方法,可以辅助水稻产量增减周期的分析以及对未来趋势的判断,对于结合供求关系合理调整种植面积,促进农业可持续发展提供帮助。     

水稻-稻田环境系统重要信息快速获取技术研究进展

快速有效地采集和描述水稻-稻田环境系统重要信息,是水稻精准生产作业的重要前提和关键.在水稻的精准生产过程中,需要掌握稻田平整度、泥脚深度与耕作阻力、稻田水层高度及土壤含水率、土壤养分、温室气体排放、稻田有害排放物和水稻病虫害、水稻苗情长势以及产量估测等信息,要求能够定位、快速、精确、连续地测量.传统的实验室分析方法已很难满足这一要求,为此,需要大力开展适用于水稻-稻田环境系统重要信息快速获取技术的研究.文章主要对上述信息快速获取技术的研究进展进行了分析,并提出了今后进一步开展水稻-稻田环境系统重要信息快速获取技术的研究方向.     

农业科研中的科学发展观探讨

农业科学研究需要自然辩证法，农业生产发展和作物育种栽培，特别在病虫害防治方面，转基因植物的发展，生态环境开发和治理，都需要科学发展观和节约资源高效利用及和谐发展。     

水稻光温敏核不育调控基因及作用机理研究进展

我国两系法杂交水稻理论与技术体系研究已取得重大突破,进入大规模生产应用实践阶段。本文综述了水稻光温敏核不育系的类型、育性转换特性,以及近五年来对其不育基因的定位克隆和育性调控机理研究方面的新进展,并对研究中存在的问题进行了讨论。     

从野生种中挖掘高产基因

本文分析了作物高产潜力未到尽头，强调在作物生理遗传育种中，应重视经济系数提高的机理研究并客观分析了造成当前育种爬坡的主要原因。