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温室甜瓜生长模型的研究及栽培管理专家系统的建立

施泽平  
【摘要】:建立温室园艺作物生长模型,是进行温室环境和作物生长发育精确化控制和定量化管理的核心技术。甜瓜(Cucumis melo L.var. reticulatus Naud)是我国温室园艺的主栽作物种类之一,但由于环境控制和作物生长调控管理水平较低,单位面积产量仅为发达国家的1/4~1/2,其产量和品质潜力远未得到发挥,因此建立基于生长模型的温室甜瓜栽培管理专家系统,对于准确预测甜瓜生长发育动态和产量、对温室环境和作物生长的优化控制、生长期内的定量化管理和提高温室利用效益等方面具有十分重要的意义。 本文在借鉴国内外温室蔬菜作物特别是瓜类蔬菜光合生产、干物质积累与分配模型研究的基础上,设计了3个品种、4个播期的试验,采集温室甜瓜生长发育过程中环境因子、生理生态和干物质积累等数据,通过数据分析,构建各类模型,并进行模型的验证,探讨制定温室甜瓜栽培技术规程,建立了温室甜瓜栽培管理专家系统,取得了初步的研究成果。主要研究结果如下: 1、创建了基于生长度日的温室甜瓜生育期模拟模型 根据作物生长发育阶段生理发育时间恒定的原理以及栽培试验结果的统计分析,对温室甜瓜生长发育阶段进行划分,建立了温室甜瓜生育期模拟模型,并确定了各生育期生长度日的参数,系统地预测甜瓜的发育阶段。其生长发育阶段包括播种期、幼苗期、伸蔓期、开花座果期、果实生长盛期和果实成熟期,由于处理1~6各生育期的生长度日值比较接近,因此将6个处理各生育期生长度日的平均值确定为最终各生育期的模拟值,分别为574.3℃·d、391.8℃·d、113.8℃·d、441.8℃·d、453.9℃·d。利用处理7~9的试验资料对所建立的甜瓜生育期模型进行了检验,结果表明,通过试验创建的基于生长度日的温室甜瓜生育期模型具有较好的精确性和实用性,为建立基于生理生态过程的温室甜瓜生长模型奠定了坚实的基础。 2、创建了温室甜瓜光合生产、干物质积累与分配系列模型 (1)建立了温室甜瓜光合生产动态模型 单叶光合作用模拟模型:FG=PLMX×[1-EXP(-ε×PAR/PLMX)],确定了其中参数ε取值为0.48kg CO_2 hm~(-2)h~(-1)/(Jm~(-2)S~(-1)),PLMX取值为18 kg CO_2 hm~(-2)h~(-1)。 冠层总光合作用的动态模型:DTGA=(∑(TFG[j]×WT[j]))×DL(j=1,2,3),其中DTGA可由单叶光合作用速率对叶面积和日长进行积分求得。 (2)建立了温室甜瓜干物质积累模型 维持呼吸模型:RM=R_m(T_o)×FDTGA×Q_(10)~((Tmean-To)/10),FDTGA为每日冠层总同化量(kgCO_2 hm~(-2)d~(-1)),T_o=25℃,取Q_(10)=2;T_(mean)为日平均气温;R_m(T_o)=0.015(g CO_2/g CO_2。


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