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摘要:本发明提供一种淀粉含量及其组分含量的模拟方法,属于农作物淀粉含量模拟技术领域。针对现有技术中无法对淀粉含量和淀粉组分含量进行预测的问题,本发明基于APSIM‑Wheat模型构建小麦籽粒淀粉积累模拟模型,利用该模型对小麦籽粒的千粒重、产量、穗粒数和淀粉总含量进行模拟,同时以该模型中筛选的变量基于LinearRegression建立小麦籽粒淀粉组分模拟模型,通过试验数据对两个模拟模型分别进行校准和验证,并将模拟值与实测值进行比较,拟合得出线性评估方程用于评估两个模拟模型。本发明的方法促进了粮食品质模拟的广泛应用,且能在品种选育过程中获取籽粒淀粉信息,有助于筛选出优良的小麦品种。
主权项:1.一种淀粉含量及其组分含量的模拟方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:构建小麦籽粒的淀粉积累模拟模型;S2:对淀粉积累模拟模型输出的变量进行筛选,并以筛选的系数不为零变量基于LinearRegression建立小麦籽粒的淀粉组分模拟模型;S3:利用试验数据对淀粉积累模拟模型和淀粉组分模拟模型分别进行校准和验证,将两个模型得到的模拟值与实测值进行比较,并拟合线性评估方程,对两个模拟模型做出评估;步骤S1中,构建淀粉积累模拟模型的具体过程包括:S101:获取单粒小麦的淀粉积累速率; ; ;其中:STRi为第i天的单粒小麦的淀粉积累速率,为个体谷物淀粉积累的最大速率,为第i天籽粒淀粉合成能力的因子,为温度,为植株氮素供应,为植株水分状况,为第i天每粒可利用碳;S102:以淀粉积累速率确定单粒小麦的淀粉积累量,公式如下: ;其中:GST0是单粒小麦的初始淀粉含量,GSTi和GSTi-1分别表示籽粒填充的第i天和第i-1天的单粒小麦的淀粉积累量,STR1为第1天的单粒小麦的淀粉积累速率;步骤S101中,与小麦籽粒中可溶性碳水化合物含量相关,随着开花后积温的增加先呈指数增加再线性下降,其表达式如下: ;其中:为第i天的开花后积温,表示当和籽粒灌浆速率达到最大时的累积积温; 的表达式如下: ;其中:为日最高气温,为日最低温度,为日平均气温,为小麦淀粉积累的最佳气温; 的表达式如下: ;其中:为植物临界氮浓度,为最小植株氮浓度,为植物实际干重氮浓度; 的表达式如下: ;其中:为小麦植株的实际蒸腾,为潜在蒸腾; 由直接运输到籽粒的即时同化物和储存同化物的再动员同化物决定,其表达式如下: ;其中:为籽粒利用的即时同化物,为再动员同化物;植物实际干重氮浓度由氮吸收量和总干物质量决定,植物临界氮浓度受累积地上生物量的影响,其表达式分别如下: ; ;其中:为N吸收量,为总干物质量,为累积地上生物量;即时同化物与再动员同化物的表达式分别为: ; ;其中:和为花后第i天和第i-1天小麦植株地上总重量,为第j天地上实际干物质积累量,和为花后第i天和第i-1天营养器官的总重量; ;其中:和为花后第i天和第i-1天营养器官的总重量;步骤S2中,对淀粉积累模拟模型输出的变量进行筛选时,利用Lasso回归方法通过在损失函数中添加L1正则化项,对淀粉积累模型输出的变量进行筛选,得到系数不为零的变量为GB、TOPWT和VWT;步骤S2中,建立小麦籽粒的淀粉组分模拟模型的步骤如下:S201:将GB、TOPWT和VWT进行归一化处理,公式如下: ;其中:为归一化后的变量,x为变量的实测值,和分别为变量实测值的最高值和最低值;S202:基于LinearRegression,以归一化处理后的变量建立小麦籽粒的淀粉组分模拟模型,其表达式如下: ; ;其中:为直链淀粉含量、为支链淀粉含量,、、分别为归一化后的GB、TOPWT和VWT。
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百度查询: 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 一种淀粉含量及其组分含量的模拟方法
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