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温室番茄生长发育模拟模型研究

作　者: 倪纪恒
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: 温室番茄生理发育时间生育时期叶面积累积辐热积光合生产干物质积累干物质分配分配指数采收指数产量预测
分类号: S626
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

温室作物模拟模型是进行温室作物生长管理和环境优化调控的有力工具。因此，温室番茄生长发育模拟模型的建立，对实现我国温室番茄生产与环境调控的优化管理、提高温室番茄生产的经济和生态效益具有重要意义。本研究在2002-2004年间，分别在江苏农科院、上海农科院的荷兰Venlo型现代化自控温室和上海孙桥现代化农业园区的2，4-连栋大棚中进行了不同地点(江苏农科院、上海农科院和上海孙桥)、品种(Beril、Trust和浦9818)和不同栽培基质类型的试验。通过对试验数据的系统分析，以温室番茄(Lycopersicon.Esculentum Mill)的发育生理生态过程为基础，以作物生理发育时间(Physiological development time，PDT)为尺度，建立了温室番茄发育模拟模型。以累积辐热积(Product of thermal effectiveness and PAR，TEP)为尺度，建立了温室番茄叶面积、光合作用和干物质生产模拟模型。利用分配指数(Partitioning index，PI)和采收指数(Harvest index，HI)建立了温室番茄干物质分配和产量预测模拟模型。将上述三个子模型综合集成，建立了温室番茄生长发育模拟模型。在温室番茄发育子模型中，利用PDT作为发育尺度对温室番茄从播种到发芽、苗期、开花、结果和采收的时间进行了量化，达到各个生育时期的时间分别为4、9、45、56和102个生理日。PDT指的是在最适的温光条件下，作物完成某一生育阶段(如从播种到成熟)所需的时间。特定的基因型品种完成某一生育阶段所需的生理发育时间相同。利用不同品种、基质和地点试验对模型进行验证，结果表明，本模型对温室番茄从播种到发芽、苗期、开花、结果和采收的预测值与观测值的回归估计标准误差(RMSE)分别为0、0、2.16、2.83、3天，明显高于以有效积温(Growing degree days，GDD)为尺度的模型预测精度(RMSE分别为0、2、6.27、14.07、14天)。在温室番茄叶面积和干物质生产子模型中，首次提出了预测叶面积的综合光温指标—辐热积。辐热积指的是相对热效应与光合有效辐射PAR的乘积。辐热积的计算：首先计算出每小时的相对热效应(Relative thermal effectiveness，RTE)，然后将每小时相对热效应乘以相应小时内的总光合有效辐射PAR即得每小时的辐热积(Hourly product of thermal effectiveness and PAR，HTEP)。每日HTEP的和即为日总辐热积(Daily total product of thermal effectiveness and PAR，DTEP)。某生育阶段的累积辐热积(TEP)为该阶段日总辐热积的和。辐热积的具体计算过程公式如下：

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原创性声明  3
学位论文版权使用授权书  3-6
中文摘要  6-9
ABSTRACT  9-12
第一章文献综述  12-24
  1.文献综述  12-16
    1.1 作物模拟模型发展阶段  12
    1.2 温室作物与大田作物的不同  12-13
    1.3 园艺作物模拟模型的研究现状  13-16
      1.3.1 发育的模拟  13
      1.3.2 叶面积变化的模拟  13-14
      1.3.3 光能截获与光分布  14
      1.3.4 光合作用  14
      1.3.5 呼吸作用  14-15
      1.3.6 温室作物干物质分配  15-16
        1.3.6.1 描述分配系数  15
        1.3.6.2 功能平衡  15
        1.3.6.3 运输和库调节  15
        1.3.6.4 物质相似理论  15
        1.3.6.5 库强  15-16
        1.3.6.6 库强与优先供应  16
      1.3.7 干物质含量的模拟  16
  2.本研究的目的和意义  16-24
第二章材料与方法  24-27
  1 材料与方法  24-26
    1.1 材料与试验设计  24
    1.2 资料的获取  24-26
      1 .2.1 环境资料的获取  24-25
      1.2.2 作物资料的获取  25
        1.2.2.1 生育时期的观察  25
        1.2.2.2 植株各器官鲜重和干重  25
        1.2.2.3 叶面积的测定  25
        1.2.2.4 产量的测定  25
      1.2.3 光合速率的测定  25-26
  2 模型的检验方法  26-27
第三章温室番茄发育模拟模型研究  27-36
  1.模型的描述  28-31
    1.1 生理发育时间的计算  28-31
    1.2 番茄到达各生育时期所需生理发育时间  31
  2.结果与分析  31-33
    2.1 模型的检验  31-33
    2.2 模型与有效积温法的比较  33
  3 结论  33
  4 讨论  33-36
第四章温室番茄叶面积与干物质生产的模拟  36-47
  1.模型的描述  38-41
    1.1 叶面积的模拟  38-40
      1.1.1 累计辐热积的计算  38-39
      1.1.2 叶面积的模拟  39-40
    1.2 单叶光合速率  40
    1.3 冠层光合作用  40-41
    1.4 呼吸作用  41
    1.5 干物质生产  41
  2.结果与分析  41-43
    2.1 单株叶面积的模拟结果  41-43
    2.2 总干物质量的模拟结果  43
  3.结论  43-44
  4 讨论  44-47
第五章温室番茄物质干物质分配与产量预测的模拟  47-56
  1.模型的描述  48-52
    1.1 辐热积的计算  48
    1.2 分配指数的计算  48-49
    1.3 分配指数与温度和辐射关系的定量计算  49-50
    1.4 地上部、根系和各个器官生长的模拟  50-51
    1.5 产量的模拟  51-52
  2.结果与分析  52-54
    2.1 地上部分和根系干重的模拟结果  52
    2.2 地上部分各个器官干重的模拟结果  52-53
    2.3 产量的模拟结果  53-54
  3.结论  54
  4 讨论  54-56
第六章讨论与结论  56-61
  1.讨论  56-57
    1.1 温室番茄生育时期的预测  56
    1.2 叶面积与干物质生产的模拟  56-57
    1.3 干物质分配与产量预测  57
  2.结论  57-61
致谢  61-62
攻读博士期间待发表论文和已投论文  62

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