学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

日光温室切花郁金香生长发育和外观品质模拟模型

作　者: 陈亚茹
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: 切花郁金香日光温室光合有效辐射温度模型发育阶段干物质生产与分配外观品质出花率
分类号: S682.263
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 21次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

郁金香(Tulip gesneriana)是国际知名的高档鲜切花之一。近年来,它已成为我国淮河流域及其以北地区主要的年宵花卉,目前主要采用日光温室对郁金香进行促成栽培以满足市场需求。作物生长模拟模型是优化温室作物环境调控和栽培管理的有力工具,建立日光温室切花郁金香的生长发育和外观品质模拟模型对于解决我国日光温室切花郁金香生产过程中存在的品质不达标、花期不一致等问题,辅助日光温室切花郁金香栽培管理和生产环境优化调控,提高切花郁金香产品质量和经济效益具有重要意义。本研究于2007年11月至2008年2月期间,在江苏徐淮地区连云港(34°42’N,119°30’E)农业科学研究所花卉中心孔望山试验基地日光温室内进行了不同品种、不同定植期和不同密度的栽培试验,以日光温室切花郁金香的生长发育和外观品质形成的生理生态过程为研究基础,对环境数据和作物数据进行了系统分析,采用单株吸收辐热积(Intercepted product of thermal effectiveness and PAR per plant, PTI)为尺度,建立了日光温室切花郁金香发育模拟和花期预测模型、生长动态模拟模型(包括叶面积指数模型和干物质生产和分配模型)和外观品质模拟模型三个子模型,综合构成了日光温室切花郁金香生长发育和外观品质模拟模型。本研究主要内容如下：1.日光温室切花郁金香发育模拟模型根据温度和辐射对日光温室切花郁金香的发育生理生态过程的影响,建立日光温室切花郁金香发育模拟和花期预测模型。利用第一批的试验数据确定了日光温室切花郁金香完成各生育时期所需的单株吸收辐热积,并用独立的试验数据对模型进行检验。结果表明：该模型对日光温室切花郁金香不同发育阶段天数的模拟值与实测值基于1：1直线的决定系数R2为0.95,萌芽期、展叶期、现蕾期和采收期的预测值与实测值的回归估计标准误RMSE分别为0.7、1.3、2.9和1天,预测精度明显高于以有效积温GDD为尺度的模拟模型(RMSE分别为0.7、7.5、5.2和1.7d)。2.日光温室切花郁金香生长动态模拟模型(1)日光温室切花郁金香叶面积指数模型根据郁金香的叶片展开数及其生长对日光温室内温度和辐射的反应,利用不同品种和不同批次的试验数据,首先建立单株展叶数(n)与萌芽后单株吸收辐热积(PTI)的关系：n=4×(1-exp(-an×PTI/4))式中,4为单株总叶数(郁金香一般为4片叶),an为品种参数。然后建立不同叶位叶长(LLn)与展叶后单株吸收辐热积(PTI)的关系：Kn=(K1-K4)+K1×exp(-n/rn)ΔPTInj=PTIj-PTIn式中,Kn为第n叶的叶片伸长速率(mm/(MJ·pl-1));ΔPTInj为第n叶从刚展开到萌芽后第j天单株吸收辐热积(MJ·p1-1)；LLo(=80mm)为展叶时叶长(mm); LLmax,n为第n叶的最大叶长。K1、K4分别为第1和第4张叶片的伸长速率,rn为叶序对叶片伸长速率的影响因子。PTIj为萌芽j天后单株吸收辐热积(MJ·pl-1), PTIn表示从萌芽至第n叶展开单株吸收辐热积(MJ·p1-1)。根据试验一中的叶面积、叶长和叶宽观测数据,可得到切花郁金香叶面积(LA)与叶长(LLn)、叶宽(LWn)的关系,以及叶长(LLn)与叶宽(LWn)的关系如下：LAn=a×LLn×LWnLWn=b×LLn式中,a为叶面积系数,b为品种参数。则任一天的叶面积指数可计算为：LAI=LA×p本模型对叶面积指数的预测值和实测值基于1：1直线间的决定系数R2为0.98,回归估计标准误差RMSE为0.09。(2)日光温室切花郁金香干物质生产与分配模型植株的干物质生产和分配是郁金香产量和品质形成的基础。根据温度和辐射对郁金香生长的影响,以单株吸收辐热积为尺度,建立日光温室切花郁金香干物质生产与分配模型。单株总干重(W)与单株吸收辐热积(PTI)的关系可描述如下：W=W0+c×PTI式中,Wo为定植时种球干重(g p1-1),c为单株总干重增加速率(g·MJ-1)。在干物质分配研究中,根据试验一的数据和分配指数的概念计算出郁金香地上、地下部分配指数。地上、地下部分配指数与萌芽后单株吸收辐热积(PTI)的关系如下：PIS=PISo+(PISh-PISo)×[1-exp(-d×PTI/(PISh-PISo))]PIR=1-PIS式中,PIS为地上部分配指数,PIS0为萌芽时地上部分配指数,PISh为采收时地上部分配指数,d为地上部分配指数增加速率,PIR为地下部分配指数。地上部分各器官配指数与萌芽后单株吸收辐热积(PTI)的关系如下：PIST=PISTo+(PISTh-PISTo)/(1+exp(-(PTI-f)×102))PIL=PILh+PILo/(1+exp((PTI-e)/e))PIF=1-PIL-PISTFWS=gxDWS式中,PIST、PIL为茎、叶分配指数,PIF为花分配指数,PISTo、PILo为萌芽时茎、叶分配指数,PISTh、PILh为采收时茎、叶分配指数,FWS为地上部分鲜重(g p1-1),DWS为地上部分干重(g p1-1),e、f、g均为与品种有关的拟合系数。通过利用独立试验数据对模型进行检验,结果为：模型对日光温室切花郁金香的单株总干重、单株茎干重、单株叶干重、单株花干重和地上部分鲜重的模拟值与实测值间1：1线的决定系数R2分别为0.98、0.98、0.98、0.97、0.98,回归估计标准误差RMSE分别为0.19 g·pl-1、0.07 g·pl-1、0.08 g·p1-1、0.03 g·p1-1、2.08g·p1-1。3.日光温室切花郁金香品质模拟模型根据日光温室切花郁金香的外观品质形成过程对温度和辐射的反应,构建切花郁金香的株高、展叶数、茎基(长、粗)、花颈(长、粗)、花蕾(长度、直径)和节间距的预测模型。其中,株高与单株吸收辐热积的关系可用指数线性生长方程进行描述：H=(cm/rm)ln[l+exp(rm(PTI-PTIb))]式中,H为株高(mm),cm为株高增长速率(mm·(MJ·pl-1)-1), rm为相对增长速率(mm·mm-1·(MJ·pl-1)-1), PTI为萌芽后单株吸收辐热积(MJ·pl-1)-1), PTIb为从萌芽到植株冠层封行的单株吸收辐热积(MJ·pl-1)-1)。茎基(长、粗)、花颈(长、粗)、花蕾(长度、直径)和展叶数的与单株吸收辐热积的关系可用负指数方程描述：Y=Ymax×(1-exp(-rxPTI/Ymax))+Y0式中,Y为外观指标达到采收时的测量值,即展叶数、茎基长度和粗度(mm)、花颈长度和粗度(mm)、花蕾直径和长度(mm), Ymax为上述外观品质指标的最大增长量,r为外观指标的增长速率(mm·MJ·pl-1)-1), PTI为各外观指标从可以测量至采收的单株吸收辐热积(MJ·pl-1),Y0为外观指标开始测量前的初始值。郁金香节间距的模拟是通过建立郁金香的各节间距最大增长量、增长速率与第一节间距以及节间顺序的关系,从而对各节间距进行预测。公式如下：LI=LImax,i×(1-exp(-rixPTI/LImax,i))+LI0LImax,i=LImax,1×(1-Kmax,i×(i-1))ri=ri,1×(1-Kr,i×(i-1))式中,LI为各节间距达到采收时的测量值,LImax,i为各节间距的最大增长量(mm),ri为各节间距的增长速率(mm·(MJ.pl-1)-1),PTI为各节间距抽生后单株吸收辐热积(MJ·pl-1),LIo(=20mm)为节间距抽生时初始生长量(mm)；LImax,1和ri.1分别为第一节间距的最大增长量(mm)和增长速率(mm·(MJ.pl-1)-1),Kmax,i和Kr,i分别是节间顺序对节间距最大增长量和增长速率的影响因子,i为节间顺序。模型对日光温室切花郁金香各外观品质指标预测效果较好,模型对株高、展叶数、茎基长度、茎基粗度、花颈长度、花颈粗度、花蕾长度、花蕾直径和节间距的预测值与实测值之间R22分别为0.97、0.97、0.98、0.98、0.98、0.97、0.98、0.97和0.96,RMSE分别为30.8mm、0.2、3.5mm、0.1mm、5.5mm、O.1mm、1.2mm、0.4mm和1.8mm。4.出花率模型利用各处理郁金香整个生育期累积的单株吸收辐热积和收获时统计的的出花率,建立两个供试品种的各等级郁金香的出花率与单株吸收辐热积之间的关系。RA=R0+V1×PTIRB=R0+V2×PTIRC=Rf-RA-RB式中,RA.RB.RC分别为A、B、C级郁金香的出花率(%),R0为郁金香的初始出花率16.7%,PTI为收获时的单株吸收辐热积(MJ·pl-1),V1和V2为品种相关的拟合系数,Rf为郁金香的成花率(%)。模型对A、B、C级出花率的预测值与实测值之间的R2分别为0.95、0.97、0.96,RMSE分别为1.0%、0.5%、1.4%。本研究建立的日光温室切花郁金香生长发育和外观品质模拟模型,通过输入日光温室内平均温度、光合有效辐射和品种参数可以同时预测日光温室切花郁金香的发育阶段、干物质总产量、不同器官干鲜重、外观品质形成动态和收获时的出花率,该模型参数少且易获取,预测精度高,可为温室切花郁金香生产中通过定植期和栽培密度的优化进行生产管理中的光温调控,从而为实现日光温室郁金香的优质高效生产提供理论依据和决策支持。

全文目录

摘要 7-11ABSTRACT 11-16符号说明 16-18引言 18-20第一章文献综述 20-39 1. 温室园艺作物模型的发展现状 21-23 1.1 温室果菜类作物模型的研究进展 21-22 1.2 温室花卉作物模型的研究进展 22-23 2. 温室园艺作物生长发育模型的研究进展 23-28 2.1 温室园艺作物发育的模拟研究 23-24 2.2 温室园艺作物生长的模拟研究 24-28 2.2.1 叶面积的模拟 24-25 2.2.2 光截获的模拟 25 2.2.3 光合作用的模拟 25-26 2.2.4 呼吸作用的模拟 26 2.2.5 干物质生产的模拟 26-27 2.2.6 干物质分配的模拟 27-28 2.3 温室花卉作物外观品质的模拟 28 3 本研究的主要内容及其意义 28-29 参考文献 29-39第二章日光温室切花郁金香发育模拟与花期预测模型 39-50 1 材料与方法 41-42 1.1 试验材料与试验设计 41 1.2 生育阶段的观测和温室环境数据的获取 41-42 2 模型的构建 42-44 2.1 生育阶段的划分 42 2.2 单株吸收辐热积的计算 42-43 2.3 模型的建立 43-44 2.4 模型的检验 44 3 结果与分析 44-47 3.1 日光温室郁金香生长温度和辐射状况 44-46 3.2 完成各生育期所需的生理辐热积和有效积温 46 3.3 模型的检验及比较 46-47 4 讨论与结论 47 参考文献 47-50第三章日光温室切花郁金香生长模拟模型 50-64 1 材料与方法 52-53 1.1 试验材料与设计 52 1.2 测定项目及方法 52-53 1.2.1 温室环境数据的获取(同第二章) 52 1.2.2 干物质测定 52 1.2.3 叶片光合速率和消光系数的测定 52-53 2 模型的构建 53-59 2.1 单株吸收辐热积的计算 53 2.2 叶面积指数的模拟 53-59 2.2.1 单株展叶数模拟 53 2.2.2 不同叶位叶长模拟 53-55 2.2.3 干物质生产的模拟 55-56 2.2.4 干物质分配的模拟 56-58 2.2.5 器官干重的模拟 58 2.2.6 单株地上部分鲜重模拟 58-59 3 模型的检验 59-61 3.1 模型的检验方法 59 3.2 模型的检验结果 59-61 4 讨论与结论 61 参考文献 61-64第四章日光温室切花郁金香外观品质预测模型 64-76 1 材料和方法 66-67 1.1 试验设计 66 1.2 测定项目与方法 66-67 1.2.1 外观品质的测定 66 1.2.2 成花率和出花率的统计 66-67 2 模型建立 67-71 2.1 单株累积吸收辐热积的计算 67 2.2 外观品质的模拟 67-70 2.3 出花率模型 70-71 3 模型的检验 71-73 4 讨论与结论 73 参考文献 73-76第五章讨论与结论 76-82 1 讨论 76-78 1.1 发育与花期预测 76 1.2 干物质生产与分配的模拟 76-77 1.3 外观品质的模拟 77-78 2 本研究创新之处 78 3 结论 78-79 参考文献 79-82致谢 82

日光温室切花郁金香生长发育和外观品质模拟模型

内容摘要

全文目录

相似论文