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《南京信息工程大学》 2012年
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设施杨梅环境调控决策支持系统

黄海静  
【摘要】:杨梅(?)Myrica rubra)是中国著名的特产水果,具有良好的经济、社会和生态效益。浙江省气候较适宜杨梅种植,是中国杨梅的主产区,到2010年,杨梅种植面积达8.3×104hm2,产量4.5×105kg,产值达32亿元。杨梅成熟期较为集中,采收期较短,果实不耐储藏,严重影响了杨梅产业的发展。要解决这一问题,一方面要发展杨梅的设施栽培,通过设施的小气候调节效应来改变杨梅的成熟期,使上市期与露地杨梅错开;另一方面,要提前做好采收、储存、加工等准备工作,以便缩短从生产到销售之间的中间环节所消耗的时间。此外还需做好对大棚小气候预测和杨梅生育期的准确预测,只有准确预测了大棚小气候和杨梅的物候期,才能进一步进行统筹规划和市场决策。 本研究在浙江温州茶山镇杨梅种植园和仙居县杨梅种植基地开展露地、设施杨梅生育期及小气候观测试验,利用积累的气象数据,分析了气象因子对杨梅果实发育和生育期的影响,建立了杨梅设施大棚小气候预报和杨梅物候期预测模型,基于.NET平台利用C#编程,构建了设施杨梅环境管理决策支持服务系统。研究结果可为设施杨梅的环境调控及产业发展提供支持,主要研究结果如下: (1)本试验大棚为特殊的竹木结构简易大棚,适合山地设施杨梅种植时使用,方便、经济、保温效果好。2010年整个观测期内(1—6月),大棚内的日平均气温较棚外高3.0℃,其中1—4月大棚的日平均气温平均较室外高3.4℃,5-6月平均偏高1.1℃,棚内气温始终高于棚外气温,2011年大棚内外气温差异与2010年相近。2010年大棚内1—6月平均日平均湿度达92%,大棚外日平均湿度为76.9%,平均相差15.1%,最高相差近50%,后期大棚膜揭开后内外湿度相差很小,几乎相等,2011年大棚内外日均相对湿度差异与2010年相近。此外,不同天气背景下大棚内温、湿度变化差异显著。 (2)设施杨梅单果重、果实可溶性固形物、糖、Vc含量及可食率分别比露地栽培杨梅提高了38.6%、11.1%、8.3%、56.6%、9.7%,有机酸含量减少了11.5%,每666.7m2产量提高了17.7%;同时设施杨梅较露地提早成熟,杨梅果实直径与累计温光效应(Accumulated Photo-thermal effectiveness, APTE)较好的符合logistic方程。 (3)对杨梅品质和气象因子进行相关性及通径分析结果显示,气象因子与杨梅果实品质相关性显著,其中日平均气温、气温日较差和大于10℃的有效积温与果实可溶性固形物、含糖量、Vc含量、酸含量及单果重的相关性显著,均通过0.05的显著性检验;最高、最低气温及日平均空气相对湿度对果实可溶性固形物、Vc含量和单果重达到显著相关。进一步利用逐步回归分析,建立了杨梅品质与气象因子的回归方程。 (4)利用2010年1-6月在浙江温州塑料大棚杨梅园内外观测的温度数据,经分析得到不同天气背景下大棚最高气温、最低气象与逐时气温的转化系数,构建基于BP神经网络的室内气温预测模型。利用2011年1-2月的试验数据对模型验证,结果表明模型对大棚内最低气温和最高气温和日逐时气温预测的回归估计标准误差(RMSE)分别为0.81℃、1.47℃和0.79℃,预测值和实测值基于1:1线的决定系数R2分别为0.97、0.97和0.98,精度明显高于逐步回归模型(RMSE、R2分别为0.90℃,2.63℃,1.63℃和0.90,0.84,0.80)。 (5)根据温度和光照对杨梅生长发育的影响,利用2004-2008年的浙江省温州和仙居室外气象资料、野外物候观测资料,建立以温光效应为尺度的杨梅物候预测模型,利用模型对杨梅雌花序出现、雌花开放、展叶、座果和果实成熟几个主要生育期进行模拟。利用2009和2010年室内杨梅的气象数据和发育数据对模型进行检验,得到的预测值与实测值的符合度较好,预测值与实测值间1:1线的回归估计标准误差RMSE分别为2.51d、1.83d、2.68d、2.70d和2.45d。与以有效积温(RMSE分别为8.02d、7.81d、5.46d、5.40d和11.83d)和PAR日积分(RMSE分别为8.28d、11.0d、8.52d、5.56d、6.87d)为尺度的发育模型相比,预测精度分别提高了8.6%和10.2%。 (6)本研究在.NET和SQL数据库平台支持下,采用高级程序语言C#编程,构建了浙江省设施杨梅决策支持服务系统,实现了基于BP神经网络的设施杨梅大棚小气候预报以及基于温光效应的设施杨梅物候期预报,并发布了浙江省气候分布图,为杨梅产业布局和种植管理提供决策支持。
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S667.6;S628

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