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本文根据国内外同类研究,依据冬小麦生物学特性,在WheatSM和WHTMOD的基础上,增加小麦茎蘖动态模块(WS&TSM)、小麦产量形成模拟模块(WYSM)、土壤水分平衡模块(WTSM)和土壤-作物氮素平衡模拟(WNSM)。本文的研究重点是建立和验证新增的四个模块。 WS&TSM模块以拔节期为界,从茎蘖增长和茎蘖消亡两个方面,分四个阶段进行建模,综合考虑品种、光温、地上部分同化物、水分和氮素对小麦茎蘖动态的影响,并对越冬前小麦抗寒锻炼和越冬期越冬死亡率方面进行探讨;WYSM模块较全面地考虑孕穗期水分、低温霜冻、高温及生长后期干热风对冬小麦粒数形成的影响,将灌浆期分成三个阶段,引入三个品种参数,考虑每个阶段最大灌浆速率,利用温度、水分、籽粒体内N/C比等因子进行修正,并考虑源库限制,最后采用产量构成因素方法建立最终产量模型;WTSM模块全面地考虑水在大气-土壤-作物体内的各种过程;WNSM模块重点考虑土壤供氮、作物吸氮以及氮素在作物体内各个器官间的分配与转移。 利用北京、河南试验数据分别对四个模块进行参数调试和模型验证。验证结果表明:(1)WS&TSM可以反映出水分胁迫对茎蘖动态变化过程的影响,反映出越冬期地区间小麦休眠与否的差异,经回归分析,模拟值与观察值线性关系的斜率接近于1,相关系数r达0.96;(2)WYSM模块中,粒数、粒重、产量及灌浆过程的相对均方差(NRMSE)在4.2%～10.9%,决定系数R~2达0.88～0.99;(3)WTSM模块可以较好的反映整个生育期内土壤水分变化,反映不同处理间的水分差异;(4)WNSM模块可以反映氮素在作物体内各个器官间的分配与转移过程的变化趋势。 本文所建模型具有机理性强,预测性好等特点,与国内外小麦模型相比,有所发展。本研究对于完善和发展小麦生长模型及模拟技术方面等具有一定的理论意义,并在预测小麦群体变化、防御冻害、霜冻和干热风等灾害方面具有一定的实践意义。