CO_2与土壤水分交互作用的番茄光合速率预测模型

为了实现不同土壤水分管理下的CO_2气肥精细控制,建立了番茄作物不同生长阶段的光合速率预测模型。实验设置了4个CO_2浓度与3个土壤水分条件的交互处理,利用无线传感器网络长期实时监测温室内环境信息,采用LI-6400XT型光合速率仪定时采集作物净光合速率信息;并用BP神经网络分别建立了番茄苗期、花期和果期的光合速率预测模型。预测模型的验证结果表明,对于苗期预测模型,预测值与实测值之间的决定系数R2为0.925;花期预测模型的决定系数R2为0.920,果期预测模型的决定系数R2为0.958;番茄各生长期的光合速率预测模型均具有较高的预测精度。在不同土壤水分条件下改变CO_2浓度,得到的CO_2浓度与光合速率预测曲线与实测值相近,可反映实际土壤水分管理下的CO_2浓度最优值,对指导不同土壤水分条件下CO_2气肥的精细调控具有重要意义。

水肥亏缺下水稻叶片气孔导度与光合速率耦合模型

叶片气孔导度-光合速率的耦合模型是作物生理模拟的关键,是估算作物生长及水分利用动态的基础.采用盆栽试验实测资料,建立Leuning-Ball气孔导度模型及其耦合模型,考虑水肥因子对气孔导度、光合速率的影响,引入水稻叶片叶气温差、叶绿素相对含量修正气孔导度模型,并进行比较.结果表明,考虑叶气温差、叶绿素相对含量的气孔导度-光合速率耦合模型具有针对水肥限制条件下更高的模拟验证解释能力,针对气孔导度,最大相对误差由125.5%、128.8%分别降至98.2%和126.6%,针对光合速率,平均相对误差由32.3%、74.3%降至20.5%和39.3%,最大相对误差则由331.5%、327.9%降至177.1%和113.4%.

甜瓜苗期单叶光合模型建立、参数估算和验证

为了研究单叶叶片光合速率变化规律,将甜瓜幼苗叶片按照有效积温分为膨大期、壮龄期和衰老期3个时期,通过田间与室内试验,对以Monsi-Seaki模型理论为基础的单叶光合模型在叶片不同生育期的模型参数进行了估算,并分别分析建立了温度和CO_2浓度对光合速率影响参数函数式。结果表明:同一叶片不同生长时期光合速率模型参数不同,温度对净光合速率影响函数式为正弦函数曲线,CO_2浓度对净光合速率影响与浓度差成函数关系。模型验证结果表明,按照叶片不同生长期估算参数建立的光合速率模型及温度与二氧化碳对净光合速率影响的模型可以较准确模拟单叶叶片光合速率,显示模型具有较高的精确性、机理性和实用性。

基于高斯曲率最大化的蓝莓温室光照与CO_(2)综合调控策略

针对目前温室光照、CO_(2)调控效益不高等问题,提出了一种基于高斯曲率最大化的蓝莓温室光照和CO_(2)综合调控策略。首先通过采集不同温度、光照强度、CO_(2)浓度嵌套下的蓝莓净光合速率,建立不同温度下包含光照强度、CO_(2)浓度的蓝莓净光合速率机理模型;接着根据不同温度下蓝莓光合速率机理模型的高斯曲率函数构造适应度函数,并采用粒子群算法进行最大值寻优,计算高斯曲率最大值所对应的光照强度和CO_(2)浓度,获得不同温度下光照强度、CO_(2)浓度高斯曲率最大点;最后基于多项式拟合,建立不同温度下光照、CO_(2)综合调控策略。通过与最大净光合速率饱和点的调控对比发现,平均光照强度下降60.73%,CO_(2)浓度下降25.00%,而平均净光合速率仅下降14.29%。与实际蓝莓净光合速率对比发现,采用本文提出的光照、CO_(2)综合调控策略,蓝莓净光合速率较实际值平均提高1.87倍以上。说明本文提出的光照、CO_(2)综合调控策略具有综合效益高等特点,可为温室光照、CO_(2)调控提供理论支撑。