小麥抗倒伏論文.doc

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1、參賽密碼（由組委會填寫）全全國第八屆研究生數(shù)學(xué)建模競賽學(xué)校參賽隊號隊員姓名1.2.3.參賽密碼（由組委會填寫）全國第八屆研究生數(shù)學(xué)建模競賽題目小麥發(fā)育后期莖稈抗倒性的數(shù)學(xué)模型摘要：本文圍繞小麥發(fā)育后期莖稈性狀對倒伏性影響的問題，運用現(xiàn)有的小麥莖稈各性狀參數(shù)，建立了小麥莖稈的力學(xué)模型，定量的得出各品種小麥的倒伏指數(shù)。研究了小麥莖稈在麥穗自重和風(fēng)載作用下的應(yīng)力基本規(guī)律，并給小麥育種家在育種實踐中提出合理的建議。 對于問題一，我們根據(jù)材料力學(xué)的知識，用物理的公式分別求出莖稈的重心高度、鮮重和機(jī)械強度，然后直接根

2、據(jù)公式莖稈倒伏指數(shù)=莖稈鮮重*莖重心高度/機(jī)械強度來計算各品種小麥的倒伏指數(shù)。 對于問題二，我們將問題一中得到的倒伏指數(shù)和測量得到的小麥莖稈性狀等參數(shù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到SPSS軟件中，利用SPSS軟件分析了小麥各性狀參數(shù)和倒伏指數(shù)的相關(guān)性關(guān)系，并得出倒伏指數(shù)與小麥莖稈的株高、某一節(jié)間長度、壁厚、粗度和莖稈鮮重有極顯著的相關(guān)性。判斷了小麥莖稈各性狀參數(shù)的相關(guān)性，并對國信1號和智9998品種小麥發(fā)生倒伏的原因給出解釋。 對于問題三，這是一個組合優(yōu)化的問題，根據(jù)已有數(shù)據(jù)和上兩問的求解，通過Matlab編程分析得到小麥理

3、想株型關(guān)于各節(jié)間長度和壁厚的最優(yōu)解。 對于問題四，等效為壓桿穩(wěn)定問題，小麥莖稈看做為一端固定、一端自由的、截面為圓環(huán)形細(xì)長圓桿。建立小麥莖稈抗倒伏的數(shù)學(xué)模型，通過ABAQUS軟件進(jìn)行有限元分析，得到莖稈在麥穗自重和風(fēng)載作用下應(yīng)力的基本規(guī)律。 -25-對于問題五，我們將小麥莖稈等效成等截面的勻質(zhì)懸臂梁，利用材料力學(xué)中的疊加原理，分別就根倒和莖倒兩種情況計算小麥抗倒伏的臨界風(fēng)力。 對于問題六，我們基于已有文獻(xiàn)資料和所建模型及分析結(jié)果，對小麥的抗倒伏特性和莖稈性狀參數(shù)作進(jìn)一步分析，提出一些育種的建議。 -25

4、-目錄題目小麥發(fā)育后期莖稈抗倒性的數(shù)學(xué)模型-1-摘要：-1-1．問題的重述-3-2．名詞、符號說明-4-2.1名詞說明-4-2.2符號說明-5-3．問題分析及模型的建立與求解-5-3.1問題的背景材料-5-3.2抗倒性計算公式-5-4.抗倒伏指數(shù)與莖稈外部形態(tài)特征之間的關(guān)系-8-4.1分析倒伏指數(shù)與莖稈各性狀的相關(guān)性-8-4.2小麥各性狀相關(guān)性-11-4.3國信1號和智9998倒伏原因分析-12-5.小麥莖稈理想株型結(jié)構(gòu)-12-5.1小麥莖稈優(yōu)化流程圖-12-5.2設(shè)計變量-13-5.3狀態(tài)變量-13-5

5、.4目標(biāo)函數(shù)-13-5.5優(yōu)化結(jié)果-14-6.小麥抗倒伏的數(shù)學(xué)模型-15-6.1莖稈在麥穗自重作用下的應(yīng)力分布基本規(guī)律分析-15-6.2莖稈在風(fēng)載作用下的應(yīng)力分布基本規(guī)律分析-16-6.3麥穗自重和風(fēng)載共同作用下莖稈應(yīng)力分布規(guī)律-17-6.4基于ABAQUS軟件的有限元分析-17-7.各品種抗倒伏風(fēng)速計算-20-7.1根倒情況下計算臨界風(fēng)力-20-7.2基部第2節(jié)中間的莖倒情況計算臨界風(fēng)力-21-6.總結(jié)展望-24--25-1．問題的重述小麥高產(chǎn)、超高產(chǎn)的研究始終是小麥育種家關(guān)注的熱點問題。隨著產(chǎn)量的增加

6、，小麥的單莖穗重不斷增加。但穗重的增加同時使莖稈的負(fù)荷增大，導(dǎo)致容易倒伏。倒伏不但造成小麥減產(chǎn)，而且影響小麥的籽粒品質(zhì)。因此要實現(xiàn)小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的跨越，就必須解決或盡量減少小麥的倒伏問題。小麥倒伏從形式上可分為“根倒”和“莖倒”，一般都發(fā)生在小麥發(fā)育后期?！案埂敝饕c小麥種植區(qū)域的土壤品種與結(jié)構(gòu)特性有關(guān)，本題不做討論。“莖倒”是高產(chǎn)小麥倒伏的主要形式，尤其是發(fā)生時間較早的“莖倒”，往往造成大幅度的減產(chǎn)?！扒o倒”的原因是莖稈與穗的自重和風(fēng)載作用的迭加超過了小麥莖稈的承受能力。解決倒伏問題的方法之一就是針對不

7、同的產(chǎn)量，尋找小麥抗倒伏能力最佳的莖稈性狀（包括株高、莖長、各節(jié)間長、各節(jié)莖外徑、壁厚、莖稈自重、穗長、穗重等）。各方面的專家通過分析影響小麥倒伏的各種因素，目前已經(jīng)得到了一些結(jié)果，但是對抗倒伏能力最佳的莖稈性狀還沒有定論。通過物理力學(xué)類比研究小麥抗倒伏性是一個新方向，已有一些工作。值得我們進(jìn)行探討。困難在于缺乏相關(guān)試驗參考數(shù)據(jù)，我們只能在作較多假設(shè)下先進(jìn)行粗略研究，為進(jìn)一步試驗提供根據(jù)?，F(xiàn)在根據(jù)已有數(shù)據(jù)需要解決以下幾個問題：(1)依據(jù)有些論文中判斷莖稈抗倒性的抗倒伏指數(shù)公式：莖稈抗倒伏指數(shù)=莖稈鮮重×莖

8、稈重心高度/莖稈機(jī)械強度對提供的數(shù)據(jù)，建立各品種小麥的莖稈抗倒指數(shù)公式。對于缺乏有關(guān)參數(shù)的年份，可進(jìn)行合理的假設(shè)，如通過已知數(shù)據(jù)求莖稈機(jī)械強度與莖稈粗厚的關(guān)系。(2)研究抗倒伏指數(shù)與莖稈外部形態(tài)特征之間的關(guān)系。即給出抗倒伏指數(shù)與株高、穗長、各節(jié)間長、節(jié)間長度比、各節(jié)壁厚、穗重、鮮重等莖稈性狀在最易引起倒伏期的相關(guān)性指標(biāo)。判斷小麥莖稈性狀的各個因素之間是否有相關(guān)性？并對2008年國信1號與智9998品種的小麥都發(fā)生倒伏，其他品種