徐 博，王英哲，徐安凱，孫啟忠

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林長春 130118; 2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010; 3.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林公主嶺 136100)

基于生長度日的紫花苜蓿生育期預(yù)測模型

徐 博1，王英哲2，徐安凱3，孫啟忠2

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林長春 130118; 2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010; 3.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林公主嶺 136100)

利用2014年在吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院草地研究所試驗田開展紫花苜蓿(Medicago sativa)種植試驗數(shù)據(jù)，建立基于生理發(fā)育時間和生長度日的生育期模型，再利用氣象站觀測數(shù)據(jù)資料進(jìn)行模型驗證。結(jié)果表明，紫花苜蓿從返青至分枝的發(fā)育基點溫度為5℃;從分枝至現(xiàn)蕾為16℃;從現(xiàn)蕾至開花為18℃;從開花至結(jié)莢為23℃。以此為依據(jù)建立紫花苜蓿植株發(fā)育的動態(tài)模擬模型，以各生育期發(fā)育基點溫度確定返青期至分枝期、分枝期至現(xiàn)蕾期、現(xiàn)蕾期至開花期、開花期至結(jié)莢期所需的生長度日(Growing degree days，GDD)分別為38.18、90.16、76.6、23.96 ℃·d。參試的5個紫花苜蓿品種的回歸估計標(biāo)準(zhǔn)誤差(RMSE)在1.1～2.72 d，相對誤差(RE)范圍在9.48%～17.87%，該模型的實測值與預(yù)測值較為吻合，適用于紫花苜蓿生育期的預(yù)測模擬。

紫花苜蓿;基點溫度;生長度日;模擬模型

紫花苜蓿(Medicago sativa)是優(yōu)質(zhì)的豆科牧草，在干草生產(chǎn)、青貯、青飼以及放牧草地建植中占據(jù)重要地位［1］，其生育期是由植株的遺傳特性與環(huán)境因子共同作用的結(jié)果，生育期的長短以種植地的氣象條件影響較大，且氣象條件中以溫度的影響最大［2-4］。在紫花苜蓿的栽培、育種、生態(tài)學(xué)及生理學(xué)研究中，生育期的預(yù)測應(yīng)用較為廣泛。

生長度日(Growing degree days，GDD)主要是指在某一特定環(huán)境因子影響下，植物能完成一個生育階段所累積的有效積溫［5］。GDD可以將熱量單位的結(jié)果對植物生長發(fā)育過程進(jìn)行定量分析［6］。目前在國內(nèi)多用于一些大田作物和園藝作物生育動態(tài)模擬模型的研究，如棉花(Gossypium hirsutum)［7］、大麥(Hordeum vulgare)［8］、小麥(Triticum aestivum)［9］、番茄(Lycopersicon esculentum)［10］、黃瓜(Cucumis sativus)［11-12］、甘薯(Dioscorea esculenta)［13-14］、百合(Lilium brownii)［15］等，但構(gòu)建紫花苜蓿發(fā)育模型方面的研究則較少。為揭示松遼平原地區(qū)紫花苜蓿生育期與氣象因子之間的關(guān)系，并為生育期預(yù)報提供理論依據(jù)，以5個紫花苜蓿品種為材料對其不同生育階段的熱量指標(biāo)進(jìn)行研究，擬合各生育期的最低發(fā)育溫度，采用生長度日法動態(tài)模擬各發(fā)育過程與溫度的關(guān)系并建立紫花苜蓿的各生育期模型，以期根據(jù)當(dāng)年氣象指標(biāo)對當(dāng)?shù)刈匣ㄜ俎Ｉ谶M(jìn)行預(yù)測，這對紫花苜蓿的草產(chǎn)品生產(chǎn)能提供一定理論依據(jù)，也能為其生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益的提高提供重要參考。

1 材料與方法

1.1供試材料

供試紫花苜蓿品種為公農(nóng)1號、公農(nóng)5號、龍牧803、WL-343HQ和驚喜，由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧分院草地所提供。

1.2試驗地概況

本試驗在吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院草地研究所試驗田(124°58' E、43°31' N)完成。試驗地處于吉林省中部地區(qū)(海拔203 m)，屬于半濕潤大陸性氣候，年平均氣溫為4.5℃，年降水量為450～650 mm，土壤屬于黑鈣土，土壤肥力中等。前作為無芒雀麥(Bromus inermis)，無灌溉。

1.3試驗設(shè)計

供試材料在2013年春播，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，試驗小區(qū)長5 m，寬3 m，每個處理3次重復(fù)，小區(qū)間隔離帶為2 m。以行距30 cm進(jìn)行條播，播量為1.5 g·m－2，整個試驗期間不進(jìn)行灌溉、施肥，田間人工適時除草。于2014年紫花苜蓿生長季，試驗期間每天記錄植株生長發(fā)育狀況及各生育期出現(xiàn)的時間，氣象數(shù)據(jù)由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧分院草地所試驗地氣象站提供。

1.4紫花苜蓿發(fā)育速率模型的建立及參數(shù)的確定

生長度日法、熱效應(yīng)法、平均溫度法等都是植物發(fā)育描述中常用的方法。此研究中采用生長度日法，即用紫花苜蓿在實際環(huán)境條件下完成某一生育階段所積累的有效積溫值來表示，根據(jù)作物生長發(fā)育階段生長度日恒定的原理，建立紫花苜蓿發(fā)育階段的動態(tài)模擬模型。計算公式如下:

式中，Td為日平均溫度，Tb為該生育階段發(fā)育基點溫度。

各生育階段的生長度日為:

式中，i代表不同的生育階段，用0、1、2、3、4分別表示返青期、分枝期、現(xiàn)蕾期、開花期和結(jié)莢期。發(fā)育速率(Development Rate，DVR)表示為:

式中，Ti為i生育階段中的日平均氣溫。

發(fā)育進(jìn)程(Development Progress，DVP)可以用公式(4)計算:

式中，Δt為1天，其中DVP(0) =0。

1.5紫花苜蓿發(fā)育階段的劃分

根據(jù)文獻(xiàn)資料［16］，將紫花苜蓿的整個生長發(fā)育過程分為5個階段，各發(fā)育階段的形態(tài)指標(biāo)如表1所示。采用發(fā)育進(jìn)程(Development Progress，DVP)，將紫花苜蓿各發(fā)育階段進(jìn)行量化分析。

1.6紫花苜蓿生長速率模型的檢驗

采用RMSE (Root Mean Square Error)模型檢驗統(tǒng)計方法分析模擬值和觀測值之間的符合程度［17］。RMSE的方程:

式中，SIMi為模擬值; OBSi為觀測值，n為樣本數(shù)。

采用相對誤差(Relative Estimation Error，RE)對模擬值和觀測值進(jìn)行符合度分析，如RE＜10%，證明二者一致性好，在10%～20%為較好，如在20%～30%則證明模擬效果不佳，超過30%則表明偏差較大，模擬效果不好。計算公式如下:

1.7數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，數(shù)據(jù)的方差分析、相關(guān)性分析和回歸分析等利用SPSS16.0軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1紫花苜蓿不同生育期的熱量指標(biāo)

不同品種紫花苜蓿各生育期天數(shù)差異明顯，各品種紫花苜蓿各生育期所經(jīng)歷的天數(shù)不同，但完成整個生育階段所經(jīng)歷的天數(shù)差異不明顯(表2)。公農(nóng)1號、公農(nóng)5號及龍牧803從返青到結(jié)莢所需時間為71 d，≥5℃積溫分別為1 288.7、1 248.9和1 257.6℃·d; WL-343HQ及驚喜從返青到結(jié)莢期所需時間為75 d，≥5℃積溫分別為1 255.3和1 283.3℃·d(表3)。

2.2 5個紫花苜蓿品種不同生育階段基點溫度的確定

以返青期開始至結(jié)莢期為止，紫花苜蓿的不同生育階段與當(dāng)?shù)氐臍夂蛞蜃用芮邢嚓P(guān)。利用曲線回歸統(tǒng)計方法計算出各紫花苜蓿品種完成不同生育階段的日數(shù)(D)與≥5℃積溫(∑T)的關(guān)系(表4)，可以看出，紫花苜蓿各生育階段的日數(shù)與≥5℃積溫均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。

依據(jù)有效積溫理論公式，D的系數(shù)即為該生育階段完成所需的下限溫度。因此，得出紫花苜蓿從返青期進(jìn)入分枝期的下限溫度為5.173℃;分枝期進(jìn)入現(xiàn)蕾期的下限溫度為15.91℃;現(xiàn)蕾期進(jìn)入開花期的下限溫度為17.61℃;開花期進(jìn)入結(jié)莢期的下限溫度為22.56℃。

表1 紫花苜蓿各生育階段的發(fā)育進(jìn)程與形態(tài)指標(biāo)Table 1 The development progress and configuration index of alfalfa in different growth phases

表2 2014年不同紫花苜蓿品種的生育階段Table 2 Development phases of different alfalfa varieties in 2014

表3 2014年不同苜蓿品種各生育階段與≥5℃積溫的關(guān)系Table 3 Accumulated temperature above 5℃for development stages of alfalfa varieties in 2014

表4 紫花苜蓿生育階段日數(shù)與≥5℃積溫的回歸方程Table 4 The regression equation between development stage days and accumulated temperature above 5℃

為了驗證各生育階段的界限溫度指標(biāo)，根據(jù)上述各生育階段天數(shù)與≥5℃積溫的回歸數(shù)學(xué)模型，將不同苜蓿品種各生育階段積溫分別進(jìn)行擬合，對各生育期日數(shù)擬合結(jié)果證明擬合值和觀察值完全符合(表5)。

綜上，可初步認(rèn)定松遼平原地區(qū)紫花苜蓿返青期－分枝期的基點溫度為5℃;分枝期－現(xiàn)蕾期的基點溫度為16℃;現(xiàn)蕾期－開花期的基點溫度為18℃;開花期－結(jié)莢期的基點溫度為23℃。

2.3生長速率模型中GDD的確定

結(jié)合試驗中觀測的2014年3－6月份的氣象數(shù)據(jù)及各生育階段的基點溫度結(jié)果，按照公式(2)計算出5個紫花苜蓿品種各生育階段的生長度日。不同品種紫花苜蓿的GDD值離散度小，也比較密集，趨勢一致(圖1)，因此，可以將不同品種各生育階段紫花苜蓿的GDD值的均值作為該模型中各生長階段的模擬值，GDD1、GDD2、GDD3、GDD4分別為38.18、90.16、76.6和23.96℃·d。

2.4紫花苜蓿生長速率模型誤差的預(yù)測

利用5個紫花苜蓿品種不同生育期觀測記錄及逐日平均氣溫數(shù)據(jù)，根據(jù)式(1)和式(2)，分別計算出各生育階段的生長度日，并將計算結(jié)果根據(jù)式(3)和式(4)反推得出5個品種各生育進(jìn)度所需的實際日數(shù)，對比實測值與模擬值，并計算RMSE值，各品種紫花苜蓿各生育階段的預(yù)測誤差結(jié)果如表6所示。可知，模型對公農(nóng)1號、WL-343HQ、公農(nóng)5號、龍牧802和驚喜的返青期－現(xiàn)蕾期的預(yù)測，RMSE為2.72 d，除WL-343HQ的返青期0現(xiàn)蕾期和驚喜的現(xiàn)蕾期－開花期的預(yù)測誤差達(dá)到4 d外，其余均低于4 d，誤差較小。結(jié)果顯示，模型對紫花苜蓿整個生育期及生育期的各個階段的預(yù)測的精確性較高。從RE值來看，各生育階段的實測值和擬合值的一致性均低于20%，其中分枝期－現(xiàn)蕾期和開花期－結(jié)莢期的RE值低于10%，證明模擬效果非常好。圖2顯示其模擬值與觀察值一致性(R2=0.99)較好，變化趨勢較為平行。

表5 不同紫花苜蓿品種不同生育階段日數(shù)與≥5℃積溫模型檢驗Table 5 Test of regress equation between growth days and accumulate temperature above 5℃

圖1 紫花苜蓿各生育期的GDDFig.1 Growing degree days of alfalfa in different growth stage

圖2 紫花苜蓿生育期模擬值與實測值相關(guān)性Fig.2 Relationship between the simulated values and measured values of alfalfa

3 討論與結(jié)論

在松遼平原地區(qū)，紫花苜蓿的返青多在3月末開始，其返青的最低溫度指標(biāo)為5℃，日平均溫度達(dá)到5℃越早，則返青越早［18］。從達(dá)到5℃進(jìn)入返青期開始至分枝期，需要13 d左右，在≥5℃積溫達(dá)到110 ℃·d，GDD達(dá)到42.3℃·d時，能夠完成返青發(fā)育進(jìn)入分枝期。不同紫花苜蓿品種返青期差異較為明顯，WL-343HQ和驚喜進(jìn)入返青期要早于公農(nóng)1號、公農(nóng)5號和龍牧803，可能是這兩個品種對熱量的要求較低造成的，相對較晚的進(jìn)入返青期，也有利于避免倒春寒對紫花苜蓿幼苗的傷害。但各品種進(jìn)入分枝期的時間基本一致，也說明各個不同品種的遺傳特性的差異導(dǎo)致其在從返青期進(jìn)入分枝期的過程日數(shù)的差異。

表6 紫花苜蓿各生育階段的預(yù)測誤差表Table 6 The forecast error of alfalfa in different growth phase d

各品種從返青期開始到進(jìn)入開花期，平均需要61 d，≥5℃積溫為987.6℃·d，而從返青期到結(jié)莢期需要72.6 d，≥5℃積溫為1 248.9℃·d。從返青期進(jìn)入分枝期平均需要15.2 d，≥5℃積溫達(dá)到109.24℃·d才能進(jìn)入分枝期;從分枝期進(jìn)入現(xiàn)蕾期平均需要32 d，≥5℃積溫達(dá)到567.12℃·d才能進(jìn)入現(xiàn)蕾期;從現(xiàn)蕾期進(jìn)入開花期平均需要13.8 d，≥5℃積溫達(dá)到311.2℃·d才能進(jìn)入開花期;從開花期進(jìn)入結(jié)莢期平均需要11.6 d，≥5℃積溫達(dá)到279.16℃·d才能進(jìn)入開花期。其中品種WL-343HQ和驚喜完成整個生育期需要的日數(shù)較長，積溫也較高，其它3個品種所需日數(shù)相同。

根據(jù)有效積溫的理論公式，能夠擬合出松遼平原地區(qū)種植的紫花苜蓿從返青期至分枝期的基點溫度取值為5℃，從分枝期進(jìn)入現(xiàn)蕾期的基點溫度為16℃，從現(xiàn)蕾期進(jìn)入開花期的基點為18℃，從開花期進(jìn)入結(jié)莢期的基點溫度為23℃，這一結(jié)果與劉玉華［18］的研究基本相同，僅在本研究中從分枝期至現(xiàn)蕾期的發(fā)育下限溫度(15.91℃)略高于西北地區(qū)紫花苜蓿在該階段的發(fā)育下限溫度(13.95℃)［18］。其原因可能是研究對象的差異以及環(huán)境條件的差異，但也證明了即使是不同地區(qū)不同品種的紫花苜蓿，其各發(fā)育階段的最低發(fā)育溫度也是有一定的通用性的。

目前，在國內(nèi)GDD多用于作物生長模型的構(gòu)建和模擬，在棉花［19］、小麥［20］、黃瓜［21］中應(yīng)用較多，但對于構(gòu)建紫花苜蓿生長發(fā)育模型的研究鮮有報道。大豆(Glycine max)［22-23］、玉米(Zea mays)［22］、濕地蘆葦(Phragmites australis)［24］、烤煙(Nicotiana tabacum)［25］等作物在這方面的研究主要集中于對其產(chǎn)量性狀與氣候因子關(guān)系方面的研究，而紫花苜蓿在這方面的研究則主要集中在對其不同生育期的氣象要素的統(tǒng)計分析上［26］。根據(jù)擬合的各生育期基點溫度，本研究構(gòu)建了松遼平原地區(qū)紫花苜蓿的發(fā)育速率模型，根據(jù)不同發(fā)育階段的基點溫度，計算各個階段的生長度日，結(jié)果顯示，返青期至分枝期、分枝期至現(xiàn)蕾期、現(xiàn)蕾期至開花期、開花期至結(jié)莢期所需的GDD分別為38.18、90.16、76.6和23.96℃·d。在本研究中以適宜在松遼平原地區(qū)種植的5個紫花苜蓿品種為材料進(jìn)行試驗并經(jīng)過對紫花苜蓿生育期模擬模型進(jìn)行檢驗，結(jié)果顯示，該模型的易用性和精確性較好，可以以此模型對該地區(qū)的紫花苜蓿發(fā)育的速率進(jìn)行擬合，該模型的構(gòu)建能夠為基于生長發(fā)育過程的紫花苜蓿的生長模型的建立和完善提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。而在本研究中，由于試驗條件和因素等影響，在當(dāng)?shù)刂贿x擇了一個地點進(jìn)行相關(guān)試驗，如能夠在當(dāng)?shù)仄渌煌鷳B(tài)條件地區(qū)利用不同品種進(jìn)行進(jìn)一步全面驗證，將有助于該模型的構(gòu)建。

References)

［1］李宗龑，王偉泰，張?zhí)旆?，黃斌，楊民，樊曉春，苗俱全.隴東黃土高原春播紫花苜蓿的生長發(fā)育與耗水規(guī)律研究.草業(yè)科學(xué)，2006，23(11) : 35-40.Li Z Y，Wang W T，Zhang T F，Huang B，Yang M，F(xiàn)an X C，Miao J Q.Study on the growth/development and water use of springsown alfalfa on Longdong Loess Plateau.Pratacultural Science，2006，23(11) : 35-40.(in Chinese)

［2］劉文清，陳鳳林.老芒麥需水特性及灌溉效果的研究.草地學(xué)報，2004，3(1) : 57-59.Liu W Q，Chen F L.Studies on siberian wildrye’s water demand and irrigation efficiency.Acta Agrestia Sinica，2004，3(1) : 57-59.(in Chinese)

［3］郭連云，趙年武，田輝春.氣候變暖對三江源區(qū)高寒草地牧草生育期的影響.草業(yè)科學(xué)，2011，28(4) : 618-625.Guo L Y，Zhao N W，Tian H C.Impacts of climatic warming on reproductive stages of forages growing in alpine grassland of the Three River Sources Areas.Pratacultural Science，2011，28(4) : 618-625.(in Chinese)

［4］王建兵，王治桂，楊文杰.合作、瑪曲草甸禾本科牧草黃枯與氣象因子的關(guān)系分析.草業(yè)科學(xué)，2010，27(10) : 104-109.Wang J B，Wang Z G，Yang W J.The relationship analysis between the meteorological factors and the withering period of gramineous herbage at the Hezuo-Maqu meadow.Pratacultural Science，2010，27(10) : 104-109.(in Chinese)

［5］Gilmore E C，Rogers J S.Heat units as a method of measuring maturity in corn.Agronomy Journal，1958，50(10) : 611-615.

［6］Undersander D，Christansen S.Interactions of water variables and growing degree days on heading phase of winter wheat.Agricultural and Forest Meteorology，1986，38(1) : 169-180.

［7］張立禎，曹衛(wèi)星，張思平，羅衛(wèi)紅.基于生理發(fā)育時間的棉花生育期模擬模型.棉花學(xué)報，2003，15(2) : 97-103.Zhang L Z，Cao W X，Zhang S P，Luo W H.Simulation model for cotton development stages based on physiological development time.Cotton Science，2003，15(2) : 97-103.(in Chinese)

［8］鄒薇，劉鐵梅，潘永龍，姚娟，蔡劍，莊恒揚，郭華春，曹衛(wèi)星.基于生理生態(tài)過程的大麥頂端發(fā)育和物候期模擬模型.生態(tài)學(xué)報，2009，29(2) : 815-823.Zou W，Liu T M，Pan Y L，Yao J，Cai J，Zhuang H Y，Guo H C，Cao W X.Aprocess-based simulation model on apical development and phenological stages in barley model description.Acta Agrestia Sinica，2009，29(2) : 815-823.(in Chinese)

［9］楊月，劉兵，劉小軍，劉蕾蕾，范雪梅，曹衛(wèi)星，朱艷.小麥生育期模擬模型的比較研究.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，37(1) : 6-14.Yang Y，Liu B，Liu X J，Liu L L，F(xiàn)an X M，Cao W X，Zhu Y.Comparison of phasic development models in wheat.Journal of Nanjing Agricultural University，2014，37(1) : 6-14.(in Chinese)

［10］王冀川，馬富裕，馮勝利，陳遠(yuǎn)良，何為，龐勝群.基于生理發(fā)育時間的加工番茄生育期模擬模型.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2008，19(7) : 1544-1550.Wang J C，Ma F Y，F(xiàn)eng S L，Chen Y L，He W，Pang S Q.Simulation model for the development stages of processing tomato based on physiological development time.Journal of Applied Ecology，2008，19(7) : 1544-1550.(in Chinese)

［11］李永秀，羅衛(wèi)紅，倪紀(jì)恒，陳永山，徐國彬，韓利，陳春宏.溫室黃瓜生育期模擬模型的研究.南京氣象學(xué)院學(xué)報，2008，31(2) : 257-263.Li Y X，Luo W H，Ni J H，Chen Y S，Xu G B，Han L，Chen C H.Simulation of development stages of greenhouse cucumber.Journal of Nanjing Institute of Meteorology，2008，31(2) : 257-263.(in Chinese)

［12］曹元鑫，畢延剛，李娟起，高麗紅，曲梅.溫室黃瓜發(fā)育期模擬模型的檢驗.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，19(3) : 145-153.Cao Y X，Bi Y G，Li J Q，Gao L H，Qu M.Verification and evaluation of development stage model for greenhouse cucumber.Journal of China Agricultural University，2014，19(3) : 145-153.(in Chinese)

［13］陳明燦，王曉凌，李友軍，孔祥生.脫毒甘薯高產(chǎn)栽培模型分析.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36(9) : 3589-3591. Chen M C，Wang X L，Li Y J，Kong X S.Analysis on the high-yield cultivation model of virus-free sweet potato.Journal of Anhui Agricultural Sciences，2008，36(9) : 3589-3591.(in Chinese)

［14］宋江春，常國林，李金榜，劉獻(xiàn)宇，李金良，楊廷勤，馬瑜.甘薯優(yōu)化施肥方案及函數(shù)模型建立.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，30 (2) : 272-274.Song J C，Chang G L，Li J B，Liu X Y，Li J L，Yang T Q，Ma Y.Recommendation of optimal fertilizer application to sweet potato and establishment of its function model.Journal of Anhui Agricultural Sciences，2002，30(2) : 272-274.(in Chinese)

［15］董永義，王聰，楊恒山.基于光溫指數(shù)的切花百合生育期預(yù)測模型.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，32(4) : 408-412.Dong Y Y，Wang C，Yang H S.A Model of predicting development of cut lily based on photo-thermal index.Journal of Sichuan Agricultural University，2014，32(4) : 408-412.(in Chinese)

［16］陳寶書.牧草飼料作物栽培學(xué).北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2001: 30.Chen B F.Forage Crop Cultivation.Beijing: China Agricultural Press，2001: 30.(in Chinese)

［17］曹衛(wèi)星，羅衛(wèi)紅.作物系統(tǒng)模擬及智能管理.北京:華文出版社，2001: 57-62.Cao W X，Luo W H.Crop System Simulation and Intelligent Management.Beijing: Huawen Press，2001: 57-62.(in Chinese)

［18］劉玉華.紫花苜蓿生長發(fā)育及產(chǎn)量形成與氣象條件關(guān)系的研究.楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué)博士論文，2006.Liu Y H.Study on the relations between growth development and yield formation of alfalfa and climate conditions.PhD Thesis.Yangling: Northwest A＆F University，2006.(in Chinese)

［19］周娟，周治國，陳兵林，孟亞利.基于形態(tài)模型的棉花(Gossypium hirsutun L.)擬生長系統(tǒng)研究.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，42(11) : 3843-3851.Zhou J，Zhou Z G，Chen B L，Meng Y L.Morphogenesis model-based virtual growth system of cotton (Gossypium hirsutum L.).Scientia Agricultura Sinica，2009，42(11) : 3843-3851.(in Chinese)

［20］Li Q Y，Yin J L，Liu W D，Zhou S M，Li L，Niu J S，Niu H B，Ma Y.Determination of optimum growing degree-days (GDD) range before winter for wheat cultivars with different growth characteristics in North China Plain.Journal of Integrative Agriculture，2012，11(3) : 405-415.

［21］唐衛(wèi)東，李萍萍，盧章平，周靜，劉衛(wèi)紅.現(xiàn)代溫室黃瓜發(fā)育動態(tài)模型研究.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35(21) : 6421-6422.Tang W D，Li P P，Lu Z P，Zhou J，Liu W H.Study on the development dynamic model of cucumber in modern greenhouse.Journal of Anhui Agricultural Sciences，2007，35(21) : 6421-6422.(in Chinese)

［22］高陽，段愛旺，邱新強(qiáng)，張俊鵬，陳金平，王和洲.玉米大豆間作條件下作物生物量積累模型.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2010，18(5) : 965-968.Gao Y，Duan A W，Qiu X Q，Zhang J P，Chen J P，Wang H Z.A biomass accumulation model for maize/soybean intercropping system.Chinese Journal of Eco-Agriculture，2010，18(5) : 965-968.(in Chinese)

［23］王紅玲，陳少光，向世鵬，陳晨，郝小燕，麻浩.氣象因子對大豆主要貯藏蛋白組分及亞基含量的影響.中國油料作物學(xué)報，2007，29(04) : 431-437.Wang H L，Chen S G，Xiang S P，Chen C，Hao X Y，Ma H.Effects of climate factors on the relative contents of major storage protein fractions and its subunits in soybean seeds.Chinese Journal of Oil Crop Sciences，2007，29(4) : 431-437.(in Chinese) ［24］唐衛(wèi)東，李萍萍，盧章平.濕地蘆葦發(fā)育模擬模型的研究.農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2007，28(4) : 510-512.Tang W D，Li P P，Lu Z P.On simulation model of wetland reed development.Research of Agricultural Modernization，2007，28 (4) : 510-512.(in Chinese)

［25］張明達(dá)，朱勇，胡雪瓊，李蒙，李曉燕.基于生理發(fā)育時間和生長度日的烤煙生育期預(yù)測模型.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2013，24 (3) : 713-718.Zhang M D，Zhu Y，Hu X Q，Li M，Li X Y.Simulation model of the development stages of flue-cured tobacco based on physiological development period and growing degree days.Chinese Journal of Applied Ecology，2013，24(3) : 713-718.(in Chinese)

［26］李巧云，年力，劉萬代，李磊，周蘇玫，尹鈞.冬前積溫對河南省小麥冬前生長發(fā)育的影響.中國農(nóng)業(yè)氣象，2010，31(4) : 563-569.Li Q Y，Nian L，Liu W D，Li L，Zhou S M，Yin J.Effects of accumulated temperature before winter on growth and development of wheat in Henan Province.Chinese Journal of Agrometeorology，2010，31(4) : 563-569.(in Chinese)

(責(zé)任編輯 王芳)

Study of simulation model of alfalfa plants development based on growing degree days

Xu Bo1，Wang Ying-zhe2，Xu An-kai3，Sun Qi-zhong2
(1.College of Animal Science and Technology，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China; 2.Grassland Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Huhhot 010010，China; 3.Jilin Academy of Agricultural Sciences，Gongzhuling 136100，China)

Based on the experimental data of planting alfalfa at the grass field of Jilin Academy of Agricultural Sciences in 2014，the models of the physiological development period and growing degree days were established and validated by the observational data from local meteorological stations.The results showed that the limit temperature from reviving period to branching period of 5 alfalfa cultivars was 5℃，from branching to budding period of 5 alfalfa cultivars was 16℃，from buding to flowering period of 5 alfalfa cultivars was 18℃，from flowering to poding period of 5 alfalfa cultivars was 23℃.The parameter of growing degree days in different development stages was quantified and different development stages were predicted systematically by lower limit temperature of alfalfa.The GDD of alfalfa from reviving period to branching period was 38.18℃·d，from branching to budding was 90.16℃·d，from budding to efflorescence was 76.6℃·d，from efflorescence to poding was 23.96℃·d.The root mean square errors(RMSE) of 5 different alfalfa varieties were 1.1～2.72 d.The relative estimation error (RE) of 5 different alfalfa varieties were 9.48%～17.87%.These results suggested that GDD might be suitable to predict alfalfa development stages.

alfalfa; lower limit temperature; growing degree days; simulation model

Sun Qi-zhong E-mail: sunqz@126.com

S816; S541+.1

A

1001-0629(2016) 1-0093-08*

10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0377

徐博，王英哲，徐安凱，孫啟忠.基于生長度日的紫花苜蓿生育期預(yù)測模型.草業(yè)科學(xué)，2016，33(1) : 93-100.

Xu B，Wang Y Z，Xu A K，Sun Q Z.Study of simulation model of alfalfa plants development based on growing degree days.Pratacultural Science，2016，33(1) : 93-100.

2015-07-03 接受日期: 2015-10-09

國家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-35) ;吉林省教育廳“十二五”科學(xué)技術(shù)研究項目青年科研基金(吉教科合字［2015］第197號)

徐博(1983-)，吉林公主嶺人，講師，博士，主要從事牧草種質(zhì)資源開發(fā)與利用、牧草育種研究。E-mail: xubo0308@126.com

孫啟忠(1959-)，內(nèi)蒙古五原人，研究員，博士，主要從事牧草生產(chǎn)栽培技術(shù)研究。E-mail: sunqz@126.com