基于植物功能-结构模型的玉米-大豆条带间作光截获行间差异研究

间作种植形成了异质冠层空间结构,但因此导致的作物生长、表型和光截获的行间差异目前还少有定量化.为解析条带间作生产力的行间差异,本研究基于田间观测数据构建植物功能-结构模型(Func?tional-Structural Plant Model,FSPM),量化间作系统中光截获的行间差异.于2017—2018年开展了玉米和大豆单作、2行玉米和2行大豆的2:2 MS间作以及3行玉米和6行大豆的3:6 MS间作田间试验.基于植物生长平台GroIMP开发了玉米-大豆间作的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 Square Error,RMSE)分别为0.24～0.70 m2/m2、0.06～0.17 m和0.06～0.10.田间试验结果表明,间作种植显著增加了玉米节间直径.受玉米遮阴影响,大豆节间变长、变细,且随大豆条带变窄差异越明显.模型模拟的2:2 MS间作玉米光截获比单作玉米高35.6％,3:6 MS边行玉米和内行玉米的光截获分别比单作玉米高27.8％和20.3％.2:2 MS与3:6 MS边行大豆的光截获比单作大豆分别少36.0％和28.8％;3:6 MS大豆内I行和内II行比单作大豆的光截获分别少4.1％和1.8％.基于三维FSPM,未来可进行不同生长环境下间作种植模式等的布局优化,以达到最佳系统光截获优势.