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水氮耦合对日光温室独本菊‘神马’生长影响的模拟研究

作　者: 邵警清
导　师: 罗卫红
学　校: 南京农业大学
专　业: 作物栽培学与耕作学
关键词: 独本菊日光温室土壤水势叶片氮含量干物质生产干物质分配
分类号: S682.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

干物质生产与分配是观赏植物外观品质形成的基础。水分和氮素都是影响植物干物质生产和分配的重要营养元素。为定量研究水氮耦合对日光温室独本菊生长的影响,本研究以秋菊品种‘神马’(Chrysanthemum morifolium’Jinba’)为试验材料,于2006年8月-2008年7月在北京日光温室内进行了不同定植期和不同水分、氮素及水氮耦合的栽培试验,以冠层吸收的生理辐热积为预测指标,分别定量分析了水分、氮素对独本菊叶片最大总光合速率、叶面积指数和干物质分配指数动态的影响,在此基础上确定了水氮耦合方式及水氮耦合系数。分别建立了水分、氮素及水氮耦合对日光温室独本菊生长影响的模拟模型,并用与建立模型相独立的数据对模型进行了检验。结果表明,以上模型对日光温室独本菊叶面积指数、总干重以及地上部各器官干重预测结果较好。本研究建立的模型为日光温室中秋菊品种‘神马’生产中的水氮管理提供理论依据和决策支持。(1)水分对日光温室独本菊‘神马’生长影响的模拟。定量分析了水分对叶面积指数,叶片最大总光合速率及对日光温室独本菊地上部以及地上部各器官的干物质分配指数动态的影响。结果表明,当土壤水势高于或者等于-20kPa时,叶面积指数,叶片光合速率及干物质分配,维持在较高的水平且无明显变化；但是当土壤水势低于-20kPa时,则随土壤水势降低而显著地线性递减。因此-20kPa可以作为北京日光温室独本菊‘神马’水分管理的临界水势。以冠层吸收的生理辐热积为预测指标,建立了水分对日光温室独本菊干物质生产及分配影响的模拟模型,并结合已有的光合驱动的作物生长模型,预测了不同水分条件下的植株干物质量及各器官干重,并用与建立模型相独立的数据对模型进行了检验。结果表明,模型对日光温室独本菊叶面积指数和总干重及各器官的干重预测结果较好,在叶面积指数、植株干物质量及地上部分干重以及叶、茎、花干重的预测中,预测值与实测值基于1：1线的决定系数(r2)值分别为0.91、0.84、0.85、0.85、0.86、0.83；相对回归估计标准误(rRMSE)分别为0.25、0.32、0.29、0.29、0.28、0.16。(2)氮素对日光温室独本菊‘神马’干物质生产及分配影响的模拟。定量分析了氮素对叶面积指数,叶片最大总光合速率及对日光温室独本菊地上部以及地上部各器官的干物质分配指数动态的影响。结果表明,当花芽分化期的叶片累积氮含量高于或等于1.70g m-2时,叶面积指数及干物质分配指数,维持在较高的水平且无明显变化；但是当叶片累积氮含量低于1.70g m-2时,冠层叶面积指数及干物质分配指数则随叶片累积氮含量降低而显著地线性递减。干物质分配指数的变化趋势同叶面积指数、叶片光合速率的变化趋势相似。随着叶片累积氮含量的增加叶片最大总光合速率增大,最大总光合速率与叶片累积氮含量呈指数的关系。因此,根据试验结果,花芽分化期的叶片累积氮含量1.70g m-2可以作为北京地区日光温室独本菊生产中的氮肥管理指标。以冠层吸收的生理辐热积为预测指标,建立了氮素对日光温室独本菊干物质生产及分配影响的模拟模型,并结合已有的光合驱动的作物生长模型,预测了不同氮素条件下的植株干物质量及各器官干重,并用与建立模型相独立的数据对模型进行了检验。模型对日光温室独本菊叶面积指数和总干重及各器官的干重预测结果较好,结果表明,在叶面积指数、植株干物质量及地上部分干重、叶、茎、花干重的预测中,预测值与实测值基于1：1线的决定系数(r2)值分别为0.92、0.89、0.90、0.88、0.85、0.89；相对回归估计标准误(rRMSE)分别为0.21、0.26、0.26、0.25、0.25、0.06。(3)水氮耦合对日光温室独本菊‘神马’干物质生产及分配影响的模拟。通过定量分析水分、氮素对日光温室独本菊生长的影响,确定水氮耦合条件下水氮耦合方式及水氮耦合系数。本试验结果确定的水氮耦合方式,为水分影响因子、氮素影响因子及水氮耦合系数的乘积。当水氮耦合系数大于1时,土壤水势或者叶片累积氮含量与该参数的变化是正相关,且耦合系数越大时,说明该参数受到水氮耦合效应影响越大,如采收时的叶分配指数,地上分配指数的增加速率；当水氮耦合系数小于1时,土壤水势或者叶片累积氮含量与该参数的变化是负相关,当耦合系数越小时,说明该参数受到水氮耦合效应影响越大,如采收时的茎分配指数,叶分配指数的增加速率。以冠层吸收的生理辐热积为预测指标,建立了水氮耦合对日光温室独本菊生长影响的模拟模型,并结合已有的光合驱动的作物生长模型,预测了不同水氮耦合条件下的植株干物质量及各器官干重,并用与建立模型相独立的数据对模型进行了检验。模型对日光温室独本菊叶面积指数和总干重及各器官的干重预测结果较好,结果表明,在叶面积指数、植株干物质量及地上部分干重、叶、茎、花干重的预测中,预测值与实测值基于1：1线的决定系数(r2)值分别为0.89、0.84、0.83、0.84、0.82、0.85；相对回归估计标准误(rRMSE)分别为0.33、0.34、0.31、0.30、0.32、O.10。本研究建立的模型可以根据定植期、定植密度、冠层封行日期、短日照开始处理日期、土壤水势、叶片累积氮含量和日光温室内太阳辐射和温度信息等资料,动态预测日光温室独本菊‘神马’叶面积指数、植株干物质量及各器官的干重。可以为我国温室独本菊‘神马’生产的水氮管理提供理论依据和决策支持。

全文目录

摘要 7-9ABSTRACT 9-13缩略词 13-15引言 15-16第一章文献综述 16-28 1 水分对作物生长影响的研究进展 16-18 1.1 水分对作物光合作用的研究进展 16-17 1.2 水分对作物叶面积影响的研究进展 17 1.3 水分对作物干物质分配的研究进展 17-18 2 氮素对作物生长影响的研究进展 18-19 2.1 氮素对作物光合作用影响的研究进展 18 2.2 氮素对作物叶面积影响的研究进展 18-19 2.3 氮素对作物干物质分配影响的研究进展 19 3 水氮耦合对作物生长影响的研究进展 19-21 3.1 水氮耦合对作物光合作用影响的研究进展 20 3.2 水氮耦合对作物叶面积影响的研究进展 20-21 3.3 水氮耦合对作物干物质分配影响的研究进展 21 4 本研究的目的和意义 21-22 参考文献 22-28第二章试验材料与方法 28-34 1. 材料与方法 28-32 1.1 试验基本情况 28-29 1.2 测定的项目和方法 29-32 2. 冠层吸收的生理辐热积的计算 32-33 参考文献 33-34第三章水分对日光温室独本菊‘神马’生长影响的模拟研究 34-52 1. 模型的描述 36-43 1.1 水分对叶片总光合速率影响的模拟 36-38 1.2 水分对叶面积指数影响的模拟 38-39 1.3 水分对干物质分配影响的模拟 39-42 1.4 预测干物质生产及各器官干重 42 1.5 模型检验方法 42-43 2. 结果 43-44 2.1 独本菊生长的临界水势的确定 43 2.2 模型检验 43-44 3. 讨论与结论 44-45 参考文献 45-52第四章氮素对日光温室独本菊‘神马’生长影响的模拟研究 52-64 1. 模型的描述 54-60 1.1 氮素对叶片最大总光合速率影响的模拟 54-55 1.2 氮素对叶面积指数影响的模拟 55-57 1.3 氮素对干物质分配影响的模拟 57-60 1.4 预测干物质生产及各器官干重 60 1.5 模型检验方法 60 2. 结果 60-61 2.1 独本菊生长的最适花芽分化期叶片累积氮含量的确定 60 2.2 模型检验 60-61 3. 讨论与结论 61-62 参考文献 62-64第五章水氮耦合对日光温室独本菊‘神马’生长影响的模拟研究 64-74 1. 模型描述 66-70 1.1 参数水氮耦合方式的确定 66-67 1.2 叶片光合作用各参数的水氮耦合系数的确定 67-68 1.3 叶面积指数各参数水氮藕合系数的确定 68-69 1.4 干物质分配各参数水氮耦合系数的确定 69-70 1.5 预测干物质生产及各器官干重 70 1.6 模型检验方法 70 2 结果 70-72 3 讨论与结论 72 参考文献 72-74第六章讨论与结论 74-80 1 讨论 74-76 1.1 水分对日光温室独本菊干物质生产和分配影响的模拟研究 74-75 1.2 氮素对日光温室独本菊干物质生产和分配影响的模拟研究 75 1.3 水氮耦合对日光温室独本菊干物质生产和分配影响的模拟研究 75-76 2 本研究创新之处 76 3 结论 76-77 参考文献 77-80致谢 80

水氮耦合对日光温室独本菊‘神马’生长影响的模拟研究

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