烤煙地上部器官形態(tài)模型研究.pdf

1、煙草是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，其面積和總產(chǎn)量居世界第一位。煙草的形態(tài)結(jié)構(gòu)比較簡單，從形態(tài)結(jié)構(gòu)特征分析可知，煙草是由許多葉元構(gòu)成的，而葉元由節(jié)間、節(jié)及其上的附屬器官(如葉子)組成，所以煙草的生長也可理解為葉元的產(chǎn)生與生長過程。 本文以2006、2007年兩年的試驗(yàn)資料和廣泛搜集的相關(guān)信息資料為基礎(chǔ)，根據(jù)植物的結(jié)構(gòu)與功能反饋機(jī)制，以生長周期(GC)為時間步長，葉元為結(jié)構(gòu)單元，建立了煙草生長的生理生態(tài)和形態(tài)結(jié)構(gòu)的模擬模型，包括生長發(fā)育模型

2、、同化物生產(chǎn)模型、同化物分配和積累模型、器官形態(tài)構(gòu)建模型等。 基于煙草生長過程中葉元數(shù)增加與積溫變化呈線性相關(guān)關(guān)系，生長發(fā)育模型進(jìn)行煙草生育進(jìn)程的預(yù)測：基于煙草地上部凈同化物增加與生長周期的變化關(guān)系，同化物生產(chǎn)模型進(jìn)行同化物的估算。 依據(jù)2006年試驗(yàn)和氣象數(shù)據(jù)分析，求得發(fā)育參數(shù)DR值為75.76(℃-1)，形態(tài)構(gòu)建參數(shù)包括葉和節(jié)間形態(tài)參數(shù)，基于器官形態(tài)構(gòu)建原理和2006試驗(yàn)數(shù)據(jù)，求得葉形態(tài)參數(shù)ξb的值為0.045g/c

3、m2，葉長與鮮重的關(guān)系ki為11.328，擬合系數(shù)γ為0.4153，節(jié)間形態(tài)系數(shù)be隨節(jié)位上升出現(xiàn)兩個峰值，節(jié)間形態(tài)系數(shù)β隨節(jié)間位置的上升而上升。為了驗(yàn)證模型，分別以2007年第12個GC和20個Gc的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對模擬結(jié)果分別進(jìn)行比較，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果總體上比較吻合，相關(guān)系數(shù)在0.735以上。 采用某一時刻煙草植株地上部總重與生物量的比例來計算地上部的分配指數(shù)，采用地上部各器官的重量與地上部總重的比例來計算地上部各器官的分配指數(shù)

4、，并以分配指數(shù)和生物量為基礎(chǔ)模擬了煙草各器官干物重的變化動態(tài)。首次構(gòu)建了地上部、綠葉、莖、分配指數(shù)與生長周期之間的動態(tài)關(guān)系，從而較真實(shí)地展示了隨著煙草生育進(jìn)程植株各器官分配指數(shù)的連續(xù)變化規(guī)律，提高了模型的解釋性和機(jī)理性。 通過連續(xù)觀測煙草葉片的葉綠素含量的變化，綜合分析了煙草葉片葉綠素含量隨生育進(jìn)程的變化規(guī)律及其與RGB的關(guān)系，并構(gòu)建了基于葉綠素含量的煙草葉色變化模擬模型。煙草葉片葉綠素含量隨生育進(jìn)程的變化在生長初期和生長成熟期

5、符合二次曲線的規(guī)律，葉色變化的第二階段葉片葉綠素含量基本保持不變，不同葉位葉片在此階段的葉綠素含量與葉位呈線性關(guān)系。采用分段函數(shù)描述了葉片葉綠素含量隨生長周期進(jìn)程的動態(tài)變化過程，并用線性方程定量描述了葉片色素含量與RGB的定量關(guān)系，葉片色素含量預(yù)側(cè)值的模擬值與實(shí)測值的相關(guān)系數(shù)均在0.763以上。 本研究實(shí)現(xiàn)了農(nóng)學(xué)與計算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，所建立的煙草地上部器官形態(tài)模型不但有較強(qiáng)的生物學(xué)意義和較高的模擬精度，而且具有系統(tǒng)性、機(jī)理性的特點(diǎn)