不同水分处理下基于辐热积的温室番茄干物质生产及分配模型

为了探讨干物质生产及分配模型在西北地区温室环境不同水分处理的使用性,以番茄为材料,于2013-2015年在陕西省杨凌区温室内进行亏水处理试验,设置全生育期充分灌水处理、仅苗期亏水50%处理、苗期开花期连续亏水50%和全部亏水50%共4种水分处理,通过2013-2014年温室试验分析不同水分处理条件下番茄茎、叶、果实和根系的动态变化,建立了基于番茄耗水量、地上部和根系分配指数、地上部各器官分配指数的番茄干物质生产及分配模型;利用2014-2015年试验数据对干物质生产及分配模型进行验证。结果表明,利用累积辐热积与干物质总量进行拟合得到的关系式,可以利用累积辐热积较为准确地模拟不同水分处理下番茄干物质总量。番茄干物质总量受累积辐热积和水分影响较大,而干物质总量在地上部、根系及地上部各器官的分配指数只随辐热积变化,不随灌水量发生显著的变化。运用番茄耗水量、累积辐热积、经验公式和经验系数得到的干物质生产及分配模型,通过该模型估算不同水分处理番茄茎、叶、果实和根系干物质的预测值和实测值拟合度较高,其绝对误差为0.24~9.46 g/株,均方根误差为0.35~10.01 g/株和决定系数为0.78~0.89,可以用该模型预测肥料充分条件下各水分处理温室番茄各器官的干物质生产及分配,为温室番茄不同水分条件下番茄生产提供理论依据。

基于辐热积的温室番茄干物质生产及分配模型

番茄是我国温室栽培的最主要作物之一,干物质的生产及分配决定着果实的发育和产量,构建温室番茄的干物质生产及分配模型对温室番茄栽培管理具有重要的理论意义和实践价值。以番茄乐农6号为材料,于2016—2017年在山东省临沂市日光温室进行试验,构建以辐热积(TEP)为尺度的干物质生产及分配模型,并利用与建模数据相独立的数据进行验证。结果表明,模型对番茄地上部分干质量、根系干质量、茎干质量、叶片干质量和果干质量的预测结果与1∶1直线之间的决定系数(R^2)在0.88～0.95,统计回归标准误差(RMSE)在0.006 9～0.010。该模型预测精度较高,且参数少、用户易于获取,不仅能较好地预测我国现有生产水平下温室番茄的干物质生产及分配,而且可以为实现我国温室番茄生产环境优化调控和模式化栽培管理提供决策支持。

温室标准切花菊干物质生产和分配模型

【目的】干物质生产与分配是菊花(Chrysanthemum morifolium Ramat.)外观品质形成的基础。本研究建立一个预测温室标准切花菊各器官干重和植株地上部分鲜重的模型,为温室标准切花菊外观品质的调控提供决策支持。【方法】根据光温对菊花生长的影响,通过不同定植期和不同品种的试验,建立以生理辐热积(Physiological product of thermal effectiveness and PAR,PTEP)为尺度的温室标准切花菊干物质生产和分配模型,并用独立的试验数据对模型进行检验。【结果】模型对温室标准切花菊的植株总干重、叶干重、茎干重、花干重和单株地上部分鲜重的模拟值与实测值的符合度较好,模拟值与实测值间1:1线的决定系数(R2)和回归估计标准误差(RMSE)分别为:0.97、0.97、0.97、0.83、0.99;67.5g·m-2、22.4g·m-2、28.2g·m-2、15.4g·m-2、3.73g/株。本模型对菊花植株干物质生产的预测精度明显高于基于光合作用驱动的生长模型(R2和RMSE分别为0.82和274.68g·m-2)。【结论】本研究建立的模型能较准确地预测温室标准切花菊的干物质生产和各个器官的干重,模型的实用性较强,可以为温室标准切花菊生产中的光温调控提供理论依据和决策支持。

上海自控温室黄瓜干物质生产和分配模拟模型研究

通过收集、比较国际多种不同园艺作物的生长模拟模型 ,整合现有资料 ,结合黄瓜的生长发育特性 ,初步建立起上海自控温室黄瓜的干物质生产和分配模拟模型 ,包括光合、呼吸、干物质生产和分配等基础子模型。本文介绍了该模型的基本构件和建立依据 ,分析了模型的生理意义 ,设计并采集试验资料 ,对干物质生产和分配的模拟结果进行了验证 ,并讨论了进一步完善模型的若干问题。

基于光温的温室多杆切花菊干物质生产与分配的预测模型

根据菊花生长对光温的反应,设计不同品种、不同单株主杆数、不同定植密度和不同定植日期的试验,构建了以生理辐热积(Physiological product of thermal effectiveness and PAR,PTEP)为尺度的温室多杆切花菊的干物质生产与分配预测模型,并用与建模相独立的试验数据对模型进行了检验。结果表明:随单位面积杆数增加,切花菊的单位面积地上干物质产量增加,单枝切花鲜重减少。所建模型对温室多杆切花菊的单株叶干重、茎干重、花干重和地上部分鲜重的预测值与实际观测值基于1∶1线的决定系数(R2)分别为:0.96、0.95、0.82和0.97,回归估计标准误(RMSE)分别为:0.863、1.005、0.201和10.190g.株-1。模型模拟精度较高,可为温室切花菊栽培密度和保留杆数的优化调控提供理论依据。

甘薯生长发育模拟模型的初步研究Ⅰ.光合作用和干物质生产与分配

光合作用和干物质的生产与分配模型是作物生长模拟模型中最基础的部分 ,在试验的基础上以徐薯 18为例建立模型。光合作用模型以门司 -佐伯的模型为基本蓝图 ,增加了温度因子对光合强度影响的研究。干物质分配模型打破了传统的采用分配系数的方法 ,引入潜在生长和实际生长的概念 ,根据不同的时期、不同的优先等级分配光合产物 ,使光合产物的分配也建立在一个动态的过程之中。模型验证结果表明 ,块根和拐子的模拟精度较高 ,茎、叶片、叶柄次之 。

棉花群体干物质生产与分配的数学模型研究

在１９９１～１９９３年棉花高产优质与生态环境因子关系研究的基础上，利用作物生长模拟分析的方法和大量试验资料及相关的气象资料，建立了棉花群体干物质生产与分配的数学模型。该模型包括：叶面积动态，光合生产，干物质积累和分配子模型。所建模型经检验，具有较好的模拟性能，可用于指导棉花生产。

日光温室黄瓜光合作用及干物质生产与分配模拟模型研究

描述了适于日光温室小气候条件的黄瓜生长模拟模型。模型涉及光合作用、呼吸作用、干物质分配、各器官的生长等黄瓜生理生态过程。建立富有机质施肥条件下日光温室CO2浓度模拟模型和与黄瓜生长特点相适应的干物质分配模型;用试验资料对模型进行了检验,不同器官的拟合指数在0.85以上,模拟的动态变化趋势与实际值相一致;利用该模型进行数值分析,给出了不同果实采摘强度下黄瓜植株生物量的变化趋势。

不同水氮环境下玉米品种的产量稳定性和干物质积累与分配差异

为深入解析不同玉米品种对水氮环境的适应机制和产量形成过程,通过8个玉米品种在6种水氮处理组合下的田间试验,采用加性主效应和乘性互作(AMMI)模型分析各玉米品种在不同水氮环境下的产量稳定性,探讨这些品种产量构成因素以及干物质积累与分配的差异。结果表明,‘军育535’、‘强盛388’、‘美豫22’和‘盛育367’为产量稳定性较高的品种,‘先耕303’、‘秦龙14’、‘西蒙M1711’和‘金北516’为产量稳定性较低的品种。稳定性较高品种的百粒重以及吐丝期穗和成熟期籽粒的干物质积累量和分配系数显著较高,但灌溉和施氮后,稳定性较低品种的百粒重增幅分别比稳定性较高品种提高21.64%和49.22%。补灌处理后,稳定性较低品种的吐丝期穗和成熟期籽粒干物质积累量增幅比稳定性较高品种分别提高14.92%和24.79%,分配系数增幅分别提高58.40%和34.68%;施氮处理后,稳定性较低品种的吐丝期穗和成熟期籽粒干物质积累量增幅比稳定性较高品种分别提高46.96%和27.55%,分配系数增幅分别提高57.93%和61.19%;补灌和施氮后,稳定性较低品种产量增幅分别为5.91%和97.02%,从而使其在W0N0处理下产量比稳定性较高品种低9.60%,但在W1N2处理下提高0.50%。综上,稳定性较低的品种对增施氮肥或补充灌溉的响应更为敏感,其在较优的水氮条件下可表现出更显著的增产效应。

基于辐热积的灌水量处理对日光温室青椒干物质生产与分配影响的模型分析

【目的】探究温室青椒干物质生产及分配对不同灌水量处理的响应。【方法】于2018年10月―2020年4月,在山西省太原市小店区日光温室内进行不同水分处理的青椒栽培试验,设置全生育期充分灌水处理、苗期亏水50%处理、苗期和开花期连续亏水50%和全生育期亏水50%共4种水分处理,采用2018年10月―2019年4月数据,建立了基于耗水量和累积辐热积的干物质生产及分配模型,并利用2019年10月―2020年4月试验数据进行验证。【结果】青椒干物质积累随温室累积辐热积增加而增加,并随不同灌水量处理而产生显著差异;运用温室青椒生产中累积辐热积和不同处理的耗水量,构建得到青椒植株干物质生产及分配模型,各处理青椒地上和地下部分各器官干物质的预测值和实测值较为一致,标准误差(RMSE)为0.79~3.56g/株;不同灌水量处理的青椒生产中,各器官干物质的模拟值和实测值之间有较高的一致性;青椒茎秆干物质积累绝对误差(MAE)为0.95~2.14 g/株,叶的干物质积累MAE为1.25~2.95 g/株,果实的干物质积累MAE为6.34~19.54 g/株,根的干物质积累MAE为0.54~1.10 g/株;亏水处理对茎叶果干物质分配的影响大于其对根系干物质分配的影响。【结论】基于累积辐热积的干物质生产与分配特征模型所需参数少且容易获取,可将该模型应用于肥料充分但灌水量不同的北方温室青椒生产及产量预测和管理中。

油菜地上部干物质分配与产量形成模拟模型

利用油菜器官生长与发育进程及环境因子之间的定量关系,构建了基于分配指数的油菜地上部器官干物质分配动态模拟模型.各器官干物质分配指数随着生理发育时间而变化,基因型、播期、氮素及水分水平影响各器官干物质在地上部分配的大小.其中,氮素营养水平对绿色叶片干物质分配影响最大,氮素营养水平越高,绿色叶片分配指数越大;播期影响角果分配指数,晚播的角果分配指数高于早播.模型引入氮素营养指数、水分及播期影响因子来定量油菜各器官在实际生产条件下的分配强度,同时考虑了品种遗传特性的影响.通过不同品种氮肥处理试验建立模型,利用不同品种播期试验资料对模型进行了初步检验,表明模型具有较好的预测性和适用性.

不同茬口日光温室番茄干物质生产与分配

以番茄的果穗和果穗下的3片叶及其相应的茎作为一个源库生长单位,对不同茬口日光温室番茄的干物质生产与分配规律进行了研究。结果表明:植株在前7穗果同时存在的情况下,从下到上不同源库生长单位内果实所分配到的比例在42.6%～98.6%之间,即随着果穗数从下而上的不断增加,每产生一穗果实,各源库生长单位果实的干物质分配率下降约6%。不同茬口日光温室番茄受外界环境影响显著,干物质生产表现出明显的季节性差异,果实干物质分配率在越冬茬、早春茬和春夏茬分别为72%、62%和59%,春夏茬果实干物质分配率最低,这与其生长后期遭遇高温,坐果率降低有关;越冬茬生长前期100d的干物质积累量只有后100d的1/3,与其生长期内低温弱光有关。

地表臭氧胁迫对大豆干物质生产和分配的影响

利用结构、性能完全相同的9个开顶式气室(OTC),开展了大田试验条件下地表臭氧浓度增加对大豆干物质(DM)生产和产量的影响研究。实验设置三个处理:CK为未经处理的空气,T1处理的O3浓度为100nL.L-1,T2处理的O3浓度为150nL.L-1。结果表明:不同浓度臭氧熏气下,不同生育期大豆干物质重、根瘤数、根瘤干重,鼓粒期根茎的转运率和移动率均显著下降(P<0.05)。100nL.L-1臭氧处理对叶片转运率和鼓粒期-成熟期干物质生产速率影响不显著;150nL.L-1臭氧熏气下,大豆结荚出现时间推迟,叶片转运率和鼓粒期-成熟期干物质生产速率均显著下降。臭氧浓度升高显著降低大豆的单株粒数、粒重及产量,但对百粒重没有显著影响。以上结果表明,100nL.L-1臭氧熏气下大豆产量显著下降的主要原因是干物质生产速率下降;而150nL.L-1臭氧熏气下大豆产量显著下降,是由于干物质转移受抑制和干物质生产速率下降共同导致的。

滴灌加工番茄叶面积、干物质生产与积累模拟模型

以生理发育时间为时间尺度,建立了基于生理发育时间(PDT)的加工番茄叶面积指数(LAI)、比叶面积(SLA)模拟模型,并将叶面积指数模型与基于生理生态过程的光合作用和干物质生产模型相结合,构建了滴灌加工番茄干物质生产与积累的模拟模型。结果表明:PDT法对加工番茄叶面积指数(LAI)与1∶1直线间的决定系数R2、根均方差(RMSE)和模型效率指数(ME)分别为0.926 5、12.87%、0.972 4;SLA法模拟叶面积指数的预测结果与1∶1直线间的R2、RMSE和ME分别为0.675 8、42.24%、0.712 4。本模型对加工番茄地上部干物质量的预测结果与1∶1直线间的R2、RMSE和ME分别为0.990 3、11.91%、0.990 1;而SLA法对加工番茄地上部干物质量的预测结果与1∶1直线间的R2、RMSE和ME分别为0.895 6、31.29%、0.750 4。与SLA法相比,PDT法在改善加工番茄叶面积指数预测精度的同时亦提高了干物质量的预测精度。

加工番茄地上部干物质分配与产量预测模拟模型

为了探究加工番茄在滴灌栽培条件下地上部干物质分配动态和产量形成过程,该文通过定量分析加工番茄的生长发育特征,设置不同品种的播期试验,构建了基于分配指数(partitioning index,PI)和收获指数(harvest index,HI)的加工番茄地上部干物质分配与产量预测的模拟模型。利用与建模数据相独立的试验资料对模型进行了初步检验,结果表明,模型对不同播期、品种的加工番茄各生育期(出苗至开花、开花至坐果、坐果至红熟、红熟至拉秧期)干物质量,全生育期总干物质量、地上部茎、叶、果干质量的预测结果与1:1直线间的R2分别为0.9754、0.9936、0.9840、0.9713;0.9856;0.9595、0.9798、0.9671;RMSE和RE分别为0.029 t/hm2、11.43%;0.074t/hm2、5.09%;0.250 t/hm2、6.83%;0.102 t/hm2、5.71%;0.504 t/hm2,8.06%;0.332 t/hm2,14.62%;0.200 t/hm2,10.84%;0.549 t/hm2,18.30%。模型对加工番茄产量的预测结果与1:1直线间的R2为0.9658,RMSE和RE分别为5.806 t/hm2、8.07%。该模型对于不同播期、品种的加工番茄干物质分配与产量的预测值与模拟值之间符合度较高,表明模型具有较好的预测性和适用性。该研究可为滴灌加工番茄精准栽培提供理论参考。

定植密度对日光温室甜椒干物质生产与分配影响的模拟研究

2007年10月—2009年5月,在中国山东省寿光市日光温室内设计不同定植密度和不同定植日期的甜椒栽培试验,系统收集温室环境数据和作物生长数据,分析定植密度对日光温室甜椒干物质生产与分配的影响。结果表明,定植密度在2.0—6.7株·m-2范围内,不同定植密度处理的甜椒叶面积指数与定植后天数的关系较好地符合logistic模型,收获时最大叶面积指数与定植密度呈线性正相关。研究发现,不同密度处理的单位面积甜椒生物量与冠层累计截获的光合有效辐射日积分呈线性正相关,单位面积植株干物质增长率和叶片的干物质分配指数随定植密度增加而增加,果实的干物质分配指数随密度增加而减少,茎的干物质分配指数受密度影响不显著。在此基础上,首先构建甜椒叶面积指数模型和冠层光截获模型,然后建立以冠层截获的PAR日积分为尺度的温室甜椒干物质生产与分配模型,并利用独立试验数据对模型进行检验,表明定植密度为2.0、4.0、6.7株·m-2的总干重、叶干重、茎干重、果实干重和产量的模拟值与实测值间基于1:1线的决定系数(R2)分别为0.946、0.891、0.945、0.923和0.867,回归估计标准误差(RMSE)分别为51.97g·m-2、3.53g·株-1、4.72g·株-1、16.4g·株-1和910.8g·m-2,说明所建模型的模拟值与实测值有较好符合度,能够较准确地模拟日光温室甜椒的干物质生产与分配,模型参数少,实用性强,可以为日光温室甜椒产量预测提供决策支持。

温室番茄同步叶片修剪对干物质生产和分配影响的模拟分析

【目的】优化干物质在营养生长库与生殖生长库之间的分配,提高温室番茄栽培的效益。【方法】通过TOMSIM模拟与温室试验研究同步叶片修剪对温室番茄品种Capita干物质生产与分配的影响。【结果】TOMSIM模拟试验与温室试验结果相当吻合。与对照相比,模拟试验与温室试验中叶修剪处理的平均LAI分别从2.9显著降至1.9与2.4,单位面积植株总干重分别显著降低12.2%与10.5%,果实累计干物质分配率分别从57.1%与56.6%显著提高到61.5%与60.7%,使得单位面积果实干重分别只降低5.9%与4.2%;在叶修剪&高密度处理中,平均LAI分别增至2.9与3.6,单位面积植株总干重增加4.0%与15.2%,果实累计干物质分配率分别为61.1%与57.9%,使得单位面积果实干重分别增加9.9%与16.9%。【结论】温室番茄同步叶片修剪,一方面,显著降低LAI与单位面积植株总干重;另一方面,显著提高果实累积干物质分配率。增加植株密度能增加LAI,但对果实累计干物质分配率没有显著影响。同步叶片修剪加高密度能显著提高单位面积果实干重。

转Bt基因抗虫棉杂交种光合生产及干物质分配特点研究

对转基因抗虫棉杂交种的光合生产及干物质分配研究表明，转基因抗虫棉杂交种Ｆ１代种有效叶面积显著增多，高效叶面积大，比叶重和净同化率高，群体发展较合理，光合生产率高。在干物质分配上以茎枝较多，经济器官居第二位，叶居第三位。在不同层次上表现为中上部叶干重较高和上部经济器官干重较高，因此在栽培应用时需加以调节，可进一步提高产量。

紫花苜蓿光合生产与干物质积累模拟模型研究

依据紫花苜蓿生物学特性,通过田间试验和广泛收集资料,构建了紫花苜蓿光合生产与干物质积累模拟模型。该模型包括光合作用、呼吸作用、叶面积消长、干物质积累、同化物分配和产量形成等过程,考虑了温度对光合作用的影响。计算得到紫花苜蓿不同生育时期的干物质转换系数(β)和同化物分配分配系数[C(d)i],确定了主要紫花苜蓿品种的光合参数(a和Pmax)。分别利用北京和太原不同年份和不同品种的试验资料对地上部生物量、产量和叶面积指数模型进行了检验。结果表明,模型对叶面积动态、地上部生物量和产量模拟效果较好,叶面积指数、地上部生物量、茎和叶生物量的决定系数分别为0.98、0.95、0.96和0.88(n=20),产量均方差(RMSE)为103kghm-2,相对均方差(NRMSE)为2.1%(n=102)。模型不仅具有较强的机理性,而且有较好的拟合性。

FACE水稻干物质积累与分配模型

借助中国唯一的FACE技术平台,通过设置不同的N肥处理,研究了FACE条件下水稻干物质积累及分配动态的模拟模型.模型以生理发育时间为驱动因子,以CO2浓度函数为主要影响因子,同时引入N素影响因子调节干物质的积累与各器官分配指数.模拟结果表明,随着大气CO2浓度的增加,水稻地上部总干物重显著增加,叶干重分配指数下降,穗干重分配指数基本不变,茎干重分配指数前期增加,后期持平.通过不同年份试验数据对模型的验证,预测根均方差(RMSE)较小,且相关系数均达到了极显著水平.表明模型拟合程度高,具有较好的适应性和预测性.