日光溫室切花郁金香生長發(fā)育和外觀品質(zhì)模擬模型.pdf

1、郁金香(Tulip gesneriana)是國際知名的高檔鮮切花之一。本研究于2007年11月至2008年2月期間，在江蘇徐淮地區(qū)連云港(34°42′N,119°30′E)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所花卉中心孔望山試驗基地日光溫室內(nèi)進行了不同品種、不同定植期和不同密度的栽培試驗，以日光溫室切花郁金香的生長發(fā)育和外觀品質(zhì)形成的生理生態(tài)過程為研究基礎(chǔ)，對環(huán)境數(shù)據(jù)和作物數(shù)據(jù)進行了系統(tǒng)分析，采用單株吸收輻熱積(Intercepted product of t

2、hermal effectiveness and PAR per plant, PTI)為尺度，建立了日光溫室切花郁金香發(fā)育模擬和花期預(yù)測模型、生長動態(tài)模擬模型（包括葉面積指數(shù)模型和干物質(zhì)生產(chǎn)和分配模型）和外觀品質(zhì)模擬模型三個子模型，綜合構(gòu)成了日光溫室切花郁金香生長發(fā)育和外觀品質(zhì)模擬模型。本研究主要內(nèi)容如下：
　　 1.日光溫室切花郁金香發(fā)育模擬模型
　　 根據(jù)溫度和輻射對日光溫室切花郁金香的發(fā)育生理生態(tài)過程的影響，建立

3、日光溫室切花郁金香發(fā)育模擬和花期預(yù)測模型。利用第一批的試驗數(shù)據(jù)確定了日光溫室切花郁金香完成各生育時期所需的單株吸收輻熱積，并用獨立的試驗數(shù)據(jù)對模型進行檢驗。結(jié)果表明：該模型對日光溫室切花郁金香不同發(fā)育階段天數(shù)的模擬值與實測值基于1:1直線的決定系數(shù)R2為0.95，萌芽期、展葉期、現(xiàn)蕾期和采收期的預(yù)測值與實測值的回歸估計標準誤RMSE分別為0.7、1.3、2.9和1天，預(yù)測精度明顯高于以有效積溫GDD為尺度的模擬模型(RMSE分別為0.7

4、、7.5、5.2和1.7d)。
　　 2.日光溫室切花郁金香生長動態(tài)模擬模型
　　 (1)日光溫室切花郁金香葉面積指數(shù)模型
　　 根據(jù)郁金香的葉片展開數(shù)及其生長對日光溫室內(nèi)溫度和輻射的反應(yīng)，利用不同品種和不同批次的試驗數(shù)據(jù)，首先建立單株展葉數(shù)(n)與萌芽后單株吸收輻熱積(PTI)的關(guān)系：
　　 n=4×(1-exp(-an×PTI/4))
　　 式中，4為單株總?cè)~數(shù)（郁金香一般為4片葉），an為品

5、種參數(shù)。然后建立不同葉位葉長(LLn)與展葉后單株吸收輻熱積(PTI)的關(guān)系：Kn×△PTInj+LL0LLn＜LLmax,n
　　 LLn={
　　 LLmax,nLLn≥LLmax,n
　　 Kn=(K1-K4)+K1×exp(-n/rn)
　　 △PTInj=PTIj-PTIn
　　 式中，Kn為第n葉的葉片伸長速率(mm/(MJ· pl-1))；△PTInj為第n葉從剛展開到萌芽后第j天單

6、株吸收輻熱積(MJ· p1-1); LL0(=80mm)為展葉時葉長(mm); LLmax, n為第n葉的最大葉長。K1、K4分別為第1和第4張葉片的伸長速率，rn為葉序?qū)θ~片伸長速率的影響因子。PTIj為萌芽j天后單株吸收輻熱積(MJ· p1-1), PTIn表示從萌芽至第n葉展開單株吸收輻熱積(MJ·pl-1)。
　　 根據(jù)試驗一中的葉面積、葉長和葉寬觀測數(shù)據(jù)，可得到切花郁金香葉面積(LA)與葉長(LLn)、葉寬(LWn)的

7、關(guān)系，以及葉長(LLn)與葉寬(LWn)的關(guān)系如下：
　　 LA=∑LAn
　　 LAn=a×LLn×LWn
　　 LWn=b×LLn
　　 式中，a為葉面積系數(shù)，b為品種參數(shù)。則任一天的葉面積指數(shù)可計算為：
　　 LAI=LA×p
　　 本模型對葉面積指數(shù)的預(yù)測值和實測值基于1:1直線間的決定系數(shù)R2為0.98，回歸估計標準誤差RMSE為0.09。
　　 (2)日光溫室切花郁金香

8、干物質(zhì)生產(chǎn)與分配模型
　　 植株的干物質(zhì)生產(chǎn)和分配是郁金香產(chǎn)量和品質(zhì)形成的基礎(chǔ)。根據(jù)溫度和輻射對郁金香生長的影響，以單株吸收輻熱積為尺度，建立日光溫室切花郁金香干物質(zhì)生產(chǎn)與分配模型。單株總干重(W)與單株吸收輻熱積(PTI)的關(guān)系可描述如下：
　　 W=W0+c×PTI
　　 式中，W0為定植時種球干重(g pl-1)， c為單株總干重增加速率(g·MJ-1)
　　 在干物質(zhì)分配研究中，根據(jù)試驗一的數(shù)據(jù)和

9、分配指數(shù)的概念計算出郁金香地上、地下部分配指數(shù)。地上，地下部分配指數(shù)與萌芽后單株吸收輻熱積(PTI)的關(guān)系如下：
　　 PIR=1-PIS
　　 式中，PIS為地上部分配指數(shù)，PIS0為萌芽時地上部分配指數(shù)，PISh為采收時地上部分配指數(shù)，d為地上部分配指數(shù)增加速率，PIR為地下部分配指數(shù)。地上部分各器官配指數(shù)與萌芽后單株吸收輻熱積(PTI)的關(guān)系如下：
　　 PIST=PIST0+(PISTh-PIST0)/(

10、1+exp(-(PTI-f)×102))
　　 PIL=PILh+PIL0/(1+exp((PTI-e)/e))
　　 PIF=1-PIL-PIST
　　 式中，PIST、PIL為莖、葉分配指數(shù)，PIF為花分配指數(shù)，PIST0、PIL0為萌芽時莖、葉分配指數(shù)，PISTh、PILh為采收時莖、葉分配指數(shù)，F(xiàn)WS為地上部分鮮重(gpl-1),DWS為地上部分干重(gpl-1),e、f、g均為與品種有關(guān)的擬合系數(shù)。通過

11、利用獨立試驗數(shù)據(jù)對模型進行檢驗，結(jié)果為：模型對日光溫室切花郁金香的單株總干重、單株莖干重、單株葉干重、單株花干重和地上部分鮮重的模擬值與實測值間1:1線的決定系數(shù)R2分別為0.98、0.98、0.98、0.97、0.98，回歸估計標準誤差RMSE分別為0.19g·pl-1、0.07g·pl-1、0.08g·pl-1、0.03g·pl-1、2.08g·pl-1。
　　 3.日光溫室切花郁金香品質(zhì)模擬模型
　　 根據(jù)日光溫室

12、切花郁金香的外觀品質(zhì)形成過程對溫度和輻射的反應(yīng)，構(gòu)建切花郁金香的株高、展葉數(shù)、莖基（長、粗）、花頸（長、粗）、花蕾（長度、直徑）和節(jié)間距的預(yù)測模型。其中，株高與單株吸收輻熱積的關(guān)系可用指數(shù)線性生長方程進行描述：
　　 H=(cm/rm)ln[1+exp(rm(PTI-PTIb))]
　　 式中，H為株高(mm)， cm為株高增長速率(mm·(MJ· pl-1)-1), rm為相對增長速率(mm·mm-1·(MJ· pl-

13、1)-1), PTI為萌芽后單株吸收輻熱積(MJ·pl-1)， PTIb為從萌芽到植株冠層封行的單株吸收輻熱積(MJ· p1-1)。
　　 莖基（長、粗）、花頸（長、粗）、花蕾（長度、直徑）和展葉數(shù)的與單株吸收輻熱積的關(guān)系可用負指數(shù)方程描述：
　　 Y=Ymax×(1-exp(-r×PTI/Ymax))+Y0
　　 式中，Y為外觀指標達到采收時的測量值，即展葉數(shù)、莖基長度和粗度(mm)、花頸長度和粗度(mm)、花

14、蕾直徑和長度(mm), Ymax為上述外觀品質(zhì)指標的最大增長量，r為外觀指標的增長速率(mm·(MJ· pl-1)-1)， PTI為各外觀指標從可以測量至采收的單株吸收輻熱積(MJ·pl-1)， Y0為外觀指標開始測量前的初始值。
　　 郁金香節(jié)間距的模擬是通過建立郁金香的各節(jié)間距最大增長量、增長速率與第一節(jié)間距以及節(jié)間順序的關(guān)系，從而對各節(jié)間距進行預(yù)測。公式如下：
　　 LI=LImax,i×(1-exp(-ri×PT

15、I/LImax, i))+LI0
　　 LImax, j=LImax,1×(1-Kmax i×(i-1))
　　 ri= ri.1×(1-Kr, i×(i-1))
　　 式中，LI為各節(jié)間距達到采收時的測量值，LImax.i為各節(jié)間距的最大增長量(mm),ri為各節(jié)間距的增長速率(mm·(MJ·pl-1)-1),PTI為各節(jié)間距抽生后單株吸收輻熱積(MJ·p1-1),LI0(=20mm)為節(jié)間距抽生時初始生長量(

16、mm);LImax,1和ri，1分別為第一節(jié)間距的最大增長量(mm)和增長速率(mm·(MJ·pl-1)-1),Kmax,i和Kr,i分別是節(jié)間順序?qū)?jié)間距最大增長量和增長速率的影響因子，i為節(jié)間順序。
　　 模型對日光溫室切花郁金香各外觀品質(zhì)指標預(yù)測效果較好，模型對株高、展葉數(shù)、莖基長度、莖基粗度、花頸長度、花頸粗度、花蕾長度、花蕾直徑和節(jié)間距的預(yù)測值與實測值之間R2分別為0.97、0.97、0.98、0.98、0.98、0.

17、97、0.98、0.97和0.96,RMSE分別為30.8mm、0.2、3.5mm、0.1mm、5.5mm、0.1mm、1.2mm、0.4mm和1.8mm。
　　 利用各處理郁金香整個生育期累積的單株吸收輻熱積和收獲時統(tǒng)計的的出花率，建立兩個供試品種的各等級郁金香的出花率與單株吸收輻熱積之間的關(guān)系。
　　 RA=R0+V1×PTI
　　 RB=R0+V2×PTI
　　 RC=Rf-RA-RB