氮素對(duì)溫室水果型黃瓜果實(shí)生長(zhǎng)及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量影響的模擬研究.pdf

1、黃瓜(Cucumis sativus)是國(guó)內(nèi)外溫室栽培的主要作物之一，黃瓜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量主要取決于單果的大小、鮮重、采收日期及單株的總鮮重。氮素是影響溫室黃瓜生長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量形成的重要營(yíng)養(yǎng)元素，而作物模型是輔助溫室作物生產(chǎn)環(huán)境優(yōu)化調(diào)控和栽培管理的有力工具，因此建立氮素對(duì)溫室水果型黃瓜果實(shí)生長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量影響的模擬模型是實(shí)現(xiàn)我國(guó)溫室黃瓜生產(chǎn)與環(huán)境調(diào)控的優(yōu)化管理、提高溫室黃瓜生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益的重要途徑。本研究分別于2005年和2007年，在上海(

2、E121.5°，N31.2°)農(nóng)科院的荷蘭Venlo型現(xiàn)代化自控溫室和上海孫橋現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)園區(qū)的2,4－連棟大棚中進(jìn)行了對(duì)水果型黃瓜‘戴多星’(Cucumis Sativus cv.‘Deltastar’)的不同氮素處理、播期和栽培基質(zhì)的四個(gè)試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)2數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析，以光溫指標(biāo)( photo-thermal index， PTI)為尺度，首先定量分析了氮素對(duì)溫室水果型黃瓜單株葉面積的影響，及單株最大葉面積對(duì)該株化果速率和采果速率的

3、影響，建立了氮素對(duì)溫室水果型黃瓜源庫(kù)比影響的模擬研究；然后利用該模型建立了氮素對(duì)該株上每一個(gè)果實(shí)生長(zhǎng)影響的預(yù)測(cè)模型；最后利用該果實(shí)生長(zhǎng)的預(yù)測(cè)模型建立了氮素對(duì)溫室水果型黃瓜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量影響的模擬模型。用與建立模型相獨(dú)立的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行了檢驗(yàn)。結(jié)果表明，模型對(duì)溫室水果型黃瓜果實(shí)生長(zhǎng)及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的預(yù)測(cè)結(jié)果較好。
　　 (1)氮素對(duì)溫室水果型黃瓜單株葉面積、生長(zhǎng)著果數(shù)及源庫(kù)比影響的模擬研究。首先以累積光溫指標(biāo)(PTI)為尺度，建立了各

4、氮素處理的溫室水果型黃瓜葉片含氮量、單株葉面積和單株生長(zhǎng)著果數(shù)隨PTI變化的函數(shù)關(guān)系。然后定量分析氮素對(duì)單株葉面積的影響，結(jié)果表明，隨著施氮水平的增加，單株最大葉面積增加。單株生長(zhǎng)著的果數(shù)是通過(guò)該株的出果數(shù)、采果數(shù)和化果數(shù)計(jì)算得來(lái)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，氮素對(duì)出果速率基本沒有影響，而化果和采果速率都受到該株葉面積的影響，最大葉面積越大，它的化果速率越小，采果速率越大，最后不同氮素濃度下的單株生長(zhǎng)著果實(shí)數(shù)基本沒有太大的差異。對(duì)于果菜類作物，葉片是

5、主要的源器官，而果實(shí)是主要的庫(kù)器官，因此氮素主要是通過(guò)影響了單株的葉面積來(lái)影響該株的源庫(kù)比（葉面積/單株生長(zhǎng)著的果數(shù)）。根據(jù)這些定量關(guān)系，可以預(yù)測(cè)不同施氮水平下溫室水果型黃瓜在花后任何一天的單株源庫(kù)比。
　　 (2)氮素對(duì)溫室水果型黃瓜果實(shí)生長(zhǎng)及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量影響的模擬研究。氮素影響黃瓜果實(shí)的生長(zhǎng)，而且是通過(guò)影響單株源庫(kù)比從而間接的影響黃瓜果實(shí)的伸長(zhǎng)速率。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，植株上每一個(gè)果實(shí)生長(zhǎng)期間所需的輻熱積隨其所在植株的平均源庫(kù)比的增加

6、而減少，因此果實(shí)在生長(zhǎng)期間的平均伸長(zhǎng)速率就較大。結(jié)合氮素對(duì)單株源庫(kù)比影響的模擬模型，就可以預(yù)測(cè)出黃瓜植株上每一個(gè)果實(shí)在任何一天的果長(zhǎng)。
　　 黃瓜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量主要取決于單果的果長(zhǎng)、鮮重、采收期和單株的總鮮重。試驗(yàn)結(jié)果表明單果的鮮重可以通過(guò)它的果長(zhǎng)來(lái)確定，而且當(dāng)該果的果長(zhǎng)達(dá)到采收標(biāo)準(zhǔn)時(shí)就可以確定它的采收日期；知道植株上每一個(gè)果實(shí)的采收日期，因此就可以得出該株每天的累積采果數(shù)；結(jié)合單果鮮重及單株采果數(shù)最后可以計(jì)算出單株的總鮮重。由于氮

7、素通過(guò)影響源庫(kù)比而間接的影響了單果的伸長(zhǎng)速率，而且伸長(zhǎng)速率越慢的果實(shí)達(dá)到采收標(biāo)準(zhǔn)所需的時(shí)間越長(zhǎng)，最后影響了果實(shí)的采收時(shí)間、整個(gè)生育期的單株采果數(shù)和單株總鮮重。因此確定了最佳的源庫(kù)比（葉面積/單株生長(zhǎng)著果數(shù)）是0.26 m2fruit-1時(shí)單株總鮮重最大，則對(duì)應(yīng)的植株生長(zhǎng)期間適宜的最小葉片含氮量大約是1.0gm-2。由于葉片含氮量不僅受到施氮濃度的影響，而且受到溫度光照的影響，因此春夏季和冬春季所對(duì)應(yīng)的最適宜施氮濃度不同。當(dāng)適宜的最小的葉

8、片含氮量大約為1.0gm-2，對(duì)應(yīng)的適宜營(yíng)養(yǎng)液濃度在不同季節(jié)的變化范圍為110-160mgL-1。
　　 在預(yù)測(cè)氮素對(duì)溫室水果型黃瓜果實(shí)生長(zhǎng)及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量影響的模擬研究中，模型對(duì)單株的葉面積、生長(zhǎng)果數(shù)、源庫(kù)比，單果的果長(zhǎng)、鮮重、采收時(shí)間和單株總鮮重的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間基于1:1直線之間的R2分別為0.92、0.90、0.90、0.91、0.90、0.92、0.94，相對(duì)回歸標(biāo)準(zhǔn)誤rRMSE分別為0.22、0.24、0.23、0.22

9、、0.23、0.21、0.19。本模能較好地預(yù)測(cè)不同氮素水平下溫室水果型黃瓜的果實(shí)生長(zhǎng)及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。
　　 本研究建立的模型可以根據(jù)定植日期、營(yíng)養(yǎng)液供氮水平和溫室內(nèi)的太陽(yáng)輻射與溫度資料，動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)上海地區(qū)溫室水果型黃瓜單蔓整枝方式下，氮素對(duì)果實(shí)生長(zhǎng)及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的影響。此模型不僅可以用來(lái)確定一個(gè)最適合水果型黃瓜生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)液氮素濃度，為我國(guó)溫室水果型黃瓜生產(chǎn)的氮肥優(yōu)化管理提供決策支持；而且還可以通過(guò)調(diào)控單株葉面積和生長(zhǎng)著果實(shí)數(shù)來(lái)控制該植株