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温室番茄生长发育模拟模型研究

倪纪恒  
【摘要】:温室作物模拟模型是进行温室作物生长管理和环境优化调控的有力工具。因此,温室番茄生长发育模拟模型的建立,对实现我国温室番茄生产与环境调控的优化管理、提高温室番茄生产的经济和生态效益具有重要意义。本研究在2002-2004年间,分别在江苏农科院、上海农科院的荷兰Venlo型现代化自控温室和上海孙桥现代化农业园区的2,4-连栋大棚中进行了不同地点(江苏农科院、上海农科院和上海孙桥)、品种(Beril、Trust和浦9818)和不同栽培基质类型的试验。通过对试验数据的系统分析,以温室番茄(Lycopersicon.Esculentum Mill)的发育生理生态过程为基础,以作物生理发育时间(Physiological development time,PDT)为尺度,建立了温室番茄发育模拟模型。以累积辐热积(Product of thermal effectiveness and PAR,TEP)为尺度,建立了温室番茄叶面积、光合作用和干物质生产模拟模型。利用分配指数(Partitioning index,PI)和采收指数(Harvest index,HI)建立了温室番茄干物质分配和产量预测模拟模型。将上述三个子模型综合集成,建立了温室番茄生长发育模拟模型。 在温室番茄发育子模型中,利用PDT作为发育尺度对温室番茄从播种到发芽、苗期、开花、结果和采收的时间进行了量化,达到各个生育时期的时间分别为4、9、45、56和102个生理日。PDT指的是在最适的温光条件下,作物完成某一生育阶段(如从播种到成熟)所需的时间。特定的基因型品种完成某一生育阶段所需的生理发育时间相同。利用不同品种、基质和地点试验对模型进行验证,结果表明,本模型对温室番茄从播种到发芽、苗期、开花、结果和采收的预测值与观测值的回归估计标准误差(RMSE)分别为0、0、2.16、2.83、3天,明显高于以有效积温(Growing degree days,GDD)为尺度的模型预测精度(RMSE分别为0、2、6.27、14.07、14天)。 在温室番茄叶面积和干物质生产子模型中,首次提出了预测叶面积的综合光温指标—辐热积。辐热积指的是相对热效应与光合有效辐射PAR的乘积。辐热积的计算:首先计算出每小时的相对热效应(Relative thermal effectiveness,RTE),然后将每小时相对热效应乘以相应小时内的总光合有效辐射PAR即得每小时的辐热积(Hourly product of thermal effectiveness and PAR,HTEP)。每日HTEP的和即为日总辐热积(Daily total product of thermal effectiveness and PAR,DTEP)。某生育阶段的累积辐热积(TEP)为该阶段日总辐热积的和。辐热积的具体计算过程公式如下:


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