溫室網(wǎng)紋甜瓜生長(zhǎng)發(fā)育模擬模型研究.pdf

1、作物模型是輔助溫室作物生產(chǎn)環(huán)境優(yōu)化調(diào)控和栽培管理的有力工具。網(wǎng)紋甜瓜(Cucumis melo L．vat．reticulatus Naud．)是國(guó)內(nèi)外溫室栽培的主要作物之一，因此建立溫室網(wǎng)紋甜瓜生長(zhǎng)發(fā)育模擬模型對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)溫室網(wǎng)紋甜瓜生產(chǎn)與環(huán)境調(diào)控的優(yōu)化管理、提高溫室網(wǎng)紋甜瓜生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益具有重要意義。本研究于2003-2006年間，分別在上海(121.5<'o>E，31.2<'o>N)孫橋現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)園區(qū)的2,4-連棟大棚和荷蘭V

2、enlo型現(xiàn)代化自控溫室、南京(118.5<'o>E，32.0<'o>N)江蘇農(nóng)科院的荷蘭Venlo型現(xiàn)代化自控溫室中進(jìn)行了不同品種、播期和不同栽培基質(zhì)的試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析，以溫室網(wǎng)紋甜瓜的發(fā)育生理生態(tài)過(guò)程為基礎(chǔ)，以作物生理發(fā)育時(shí)間(Physiological development time，PDT)為尺度，建立了溫室網(wǎng)紋甜瓜發(fā)育模擬模型；以輻熱積(Product of thermal effectiveness and

3、 photosynthetically active radiation，TEP)為尺度，建立了溫室網(wǎng)紋甜瓜葉面積模擬模型；將葉面積模型與已有的光合作用和干物質(zhì)生產(chǎn)模型相結(jié)合，建立了網(wǎng)紋甜瓜干物質(zhì)生產(chǎn)模擬模型；根據(jù)分配指數(shù)(Partitioning index，PI)隨累積輻熱積的變化規(guī)律，建立了溫室網(wǎng)紋甜瓜干物質(zhì)分配和產(chǎn)量預(yù)測(cè)模擬模型。將上述四個(gè)子模型綜合集成，建立了溫室網(wǎng)紋甜瓜生長(zhǎng)發(fā)育模擬模型。在發(fā)育子模型中，利用不同播期的試驗(yàn)資料

4、確定了溫室網(wǎng)紋甜瓜完成各生育期所需的生理發(fā)育時(shí)間。網(wǎng)紋甜瓜從播種到成熟所需的生理發(fā)育時(shí)間為68天，其中從播種到幼苗、伸蔓、開花、結(jié)果、成熟等各物候期所需累積的生理發(fā)育時(shí)間分別為7天、17天、25天、35天、68天。利用不同品種的試驗(yàn)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明，模型對(duì)發(fā)芽期、幼苗期，伸蔓期、開花期、結(jié)果期等各生育期持續(xù)天數(shù)的模擬值與實(shí)際觀測(cè)值的回歸估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤差(RMSE)分別為1、3、2.2、1.8、1.1、2.6天，全生育期為2.6天。

5、 在葉面積子模型中，綜合考慮溫度與輻射對(duì)網(wǎng)紋甜瓜葉面積形成的影響，以輻熱積為尺度來(lái)預(yù)測(cè)單株葉面積和葉面積指數(shù)。輻熱積指的是相對(duì)熱效應(yīng)與光合有效輻射PAR的乘積。輻熱積的計(jì)算過(guò)程為：首先計(jì)算出每小時(shí)的相對(duì)熱效應(yīng)(Relative thermal effectiveness,RTE)，然后將一天內(nèi)各小時(shí)相對(duì)熱效應(yīng)的平均值與每日PAR總量相乘即為日總輻熱積RTEP(Relative Product of Thermal Effectiven

6、ess and PAR)，某生育階段的累積輻熱積(TEP)為該階段日總輻熱積的和。 本研究基于輻熱積指標(biāo)建立了常用整枝方式下的溫室網(wǎng)紋甜瓜單株葉面積(LA)計(jì)算模型。與傳統(tǒng)的有效積溫法和比葉面積法相比，本模型對(duì)溫室網(wǎng)紋甜瓜葉面積指數(shù)的預(yù)測(cè)結(jié)果與1:1直線之間的相關(guān)系數(shù)R<'2>和RMSE分別為0.9255和0.2218，預(yù)測(cè)精度比有效積溫法和比葉面積法分別提高5.36％和67％。 在光合生產(chǎn)子模型中，將本研究建立的葉面積

7、模型與已有的光合作用和干物質(zhì)生產(chǎn)模型相結(jié)合對(duì)溫室網(wǎng)紋甜瓜干物質(zhì)產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果和1:1直線之間的R<'2>值和RMSE分別為0.887和645 kg·hm<'-2>，預(yù)測(cè)精度比采用基于有效積溫法和比葉面積法的葉面積模型分別提高57％和36％。 在干物質(zhì)分配與產(chǎn)量預(yù)測(cè)子模型中，建立了溫室網(wǎng)紋甜瓜干物質(zhì)分配指數(shù)與輻熱積的函數(shù)關(guān)系，以及基于溫室網(wǎng)紋甜瓜干物質(zhì)分配指數(shù)與輻熱積的關(guān)系、果實(shí)干物質(zhì)含量、果實(shí)鮮重與果實(shí)直徑的關(guān)系構(gòu)建了溫

8、室網(wǎng)紋甜瓜產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型。 利用本研究建立的干物質(zhì)分配和產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型對(duì)網(wǎng)紋甜瓜各個(gè)器官干重和產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，模型對(duì)地上部分干重、根系干重、莖干重、葉片干重和果干重的預(yù)測(cè)結(jié)果與1:1直線之間的決定系數(shù)R<'2>分別為0.99，0.65，0.97，0.98，0.98；RMSE分別為11.82，11.82，81.44，175.79，194.27 kg·hm<'-2>。對(duì)網(wǎng)紋甜瓜果實(shí)鮮重的模擬結(jié)果與1:1直線之間的R<'2>為0.94，RM