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R:FR值对温室切花菊生长的影响机理及模拟研究

张继波  
【摘要】:光质调控是设施光环境调控的重要组成部分,作物对光谱的吸收具有选择性,不同波长的光对作物影响广泛,不仅影响着作物的萌发,器官的生长,叶片衰老、光周期、基因表达等,并且对作物的外观形态、产量和品质等产生影响。近年来,利用光质来调控设施作物的生长发育、产量及品质的研究倍受国内外学者的关注,具有节能、环保等优点,符合设施农业“优质、高效、生态、安全”的发展方向。 菊花(Chrysanthemum morifolium Ramat.)是中国传统名花,是世界四大切花之一,是我国重要的出口花卉;在我国有着悠久的栽培历史,具有很高的观赏价值,随着近代科技的发展,为满足人们对菊花观赏的需求及实现菊花生产经济效益的最大化,温室菊花工厂化栽培逐渐兴起。设施农业是我国现代农业发展的重要方向,设施环境调控又是设施农业发展中最为关键的技术,前人关于温度、光周期和光强对菊花生长发育及品质影响报道较多,光质作为菊花生产环境因子中的一个重要因子,近年成为国内外研究热点,如何调控光质成分以获得高产优质的切花菊,成为环境调控研究的重要方向。 本研究在南京信息工程大学试验温室内设计不同R:FR比值处理试验,供试菊花品种为切花菊‘神马’('Jingba')。利用温室内的气象数据采集系统及温室外的气象观测场收集并分析试验时段的气象条件,通过对温室切花菊形态指标、外观品质、花芽分化及干物质产量等的观测,分析不同R:FR比值处理对温室切花菊外观形态、品质、花芽分化及发育期的影响,建立温室切花菊发育、干物质生产及分配的模拟模型。研究结果可为温室切花菊的环境调控及产业发展提供理论依据和技术支持,主要研究结果如下: (1)R:FR=2.5处理可以显著加快菊花的发育进程,而R:FR=0.5处理则一定程度上抑制菊花的发育进程,R:FR=2.5处理下短日照处理到现蕾、现蕾到破蕾及破蕾到收获3个发育阶段分别比R:FR=0.5处理提前8d、11d和7d。R:FR=2.5处理下,切花菊完成花芽分化进程所需时间最短,比R:FR=0.5处理下的菊花缩短了10d,花芽分化进程随R:FR值增大呈抛物线式增长,R:FR=2.5的促进作用最强,而R:FR=0.5对其抑制作用明显,完成花芽分化时,R:FR=2.5处理相对发育速率最大,为R:FR=0.5处理的1.3倍。模型对从短日处理到现蕾、破蕾和收获期的模拟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2.1、1.7和2.7d。本研究建立的模型能较准确地预测标准切花菊各个发育阶段出现的时间与收获期,可以为中国温室标准切花菊周年生产的光温调控提供理论依据和决策支持。 (2)切花菊叶面积及总干重以R:FR=2.5处理最高,所有R:FR处理切花菊单株地上部分干物质产量与R:FR值处理天数符合指数-线性模型。随R:FR值处理天数增加,不同R:FR值处理下切花菊地上部分及根系的干物质分配指数差异不明显,叶片和花干物质分配指数则随R:FR值处理天数增加分别呈降低和升高的趋势,而茎干物质分配指数则随R:FR值处理天数增加呈现先升高后降低的趋势。R:FR=2.5处理下,切花菊叶片和花干物质分配指数最高,而茎干物质分配指数最低;R:FR=6.5处理下,茎干物质分配指数最高,而叶片干物质分配指数最低:R:FR=0.5处理下,花干物质分配指数最低。表明增加远红光含量可以促进植株干物质产量向茎中转移,而R:FR=2.5处理对干物质产量向花朵中转移最为有利。 (3)根据温度、辐射及光质对菊花植株生长的影响,首先提出了温光光质效应(Effectiveness of tempterature, radiation and light quality, ETRQ)的概念。根据温光光质效对菊花叶面积的影响规律,构建叶面积模拟模型,再将其与已有的光合作用和干物质生产及分配模拟模型相结合,建立基于温光光质效应温室切花菊干物质生产和分配的动态模型。利用独立试验资料对模型进行检验,结果表明:该模型对温室切花菊叶面积指数的预测结果与观测值基于1:1直线之间的R2、RMSE分别为0.924、0.365m2·株-1;对植株总干物质量的预测结果的R2、RMSE分别为0.956、54.310g-m-2;而对地上部分,叶和花的干重预测结果与1:1直线之间的决定系数R2分别为0.996、0.911和0.909;RMSE分别为0.597、1.142和1.324g·m-2。 (4)从定植到收获,不同R:FR值处理下菊花株高、单株叶片数、单株叶面积、茎粗、花径和花梗长度均随处理天数的增加呈增加的趋势,并以R:FR=2.5处理的促进作用最强;收获时,R:FR=2.5处理下切花菊达到A级产品等级的比例最高,且达到B级产品等级的比例仅次于R:FR=4.5处理。R:FR=2.5处理对菊花形态指标的发展及切花菊外观品质的提高有促进作用。


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