电导率对温室黄瓜叶面积和干物质生产影响的动态模拟

电导率是温室营养液管理的重要参数.为定量研究不同电导率对温室黄瓜光合与干物质生产的影响,该文以温室黄瓜为试验材料,于2009年10月至2010年7月进行了不同电导率的营养液栽培的试验,定量分析了电导率对温室黄瓜叶面积、光合速率和干物质生产的影响,构建了以辐热积为尺度的叶面积指数、最大光合速率和干物质生产模型,并用独立的试验数据对模型进行了检验.结果表明:模型对温室黄瓜叶面积、最大光合速率和干物质产量的模拟值与实测值之间的决定系数分别为0.89、0.93和0.94,回归估计标准误差分别为0.21m2/m2、1.52 μmol/(m2.s)和36.77 kg/hm2,预测相对误差分别为4.5％、11％和9.2％.该研究建立的模型可以为温室黄瓜的营养液管理和决策提供依据.     

不同光照条件下温室黄瓜干物质生产模拟与试验研究

在参考国内外园艺作物生长发育模拟模型研究的基础上，结合温室黄瓜试验数据，确定模型参数，建立了温室黄瓜光合生产与干物质积累模拟模型，其中包括光合，呼吸和干物质生产等子模型。通过对温室黄瓜进行活体定株观测和取样测量，在不同播种期（春季和秋季）和不同处理光强（100%光照和33%光照）下验证模型的准确性，表明模型具有较高的精确性、灵敏性和实用性。     

不同光照条件下温室黄瓜干物质生产模拟与试验研究

在参考国内外园艺作物生长发育模拟模型研究的基础上,结合温室黄瓜试验数据,确定模型参数,建立了温室黄瓜光合生产与干物质积累模拟模型,其中包括光合,呼吸和干物质生产等子模型。通过对温室黄瓜进行活体定株观测和取样测量,在不同播种期(春季和秋季)和不同处理光强(100%光照和33%光照)下验证模型的准确性,表明模型具有较高的精确性、灵敏性和实用性。     

温室黄瓜光合生产与干物质积累模拟模型

根据“源-库”理论及黄瓜生理学和作物生态学的基本原理,建立了温室黄瓜冠层光合生产和干物质积累模拟模型,模型由叶面积动态、光合作用、呼吸作用、干物质积累等子模型组成,模型中参数由相关文献和试验资料确定。通过收集国产温室黄瓜各生育时期干物质积累量对模型进行检验。结果表明,以光合作用为基础的干物质积累量模拟值与实测值的相对误差在-3.0%～10.0%之间,说明所建立的模拟模型具有较高的精确性、机理性和实用性。     

水分对日光温室独本菊生长动态影响的模拟

光合作用与干物质生产是观赏植物外观品质形成的基础。水分是影响植物光合作用与干物质生产的重要因子。为定量研究水分对日光温室独本菊光合作用与干物质生产的影响,本研究以秋菊品种‘神马’(Chrysanthemum morifolium.L‘Shenma’)为试验材料,于2006年8月～2007年6月在北京日光温室内进行了不同定植期和不同水分处理的栽培试验,以生理辐热积为发育尺度,定量分析了基质水势对独本菊叶面积指数、光合速率和干物质生产动态的影响,建立了基质水势对独本菊叶面积指数、光合速率和干物质生产影响的模拟模型,并用与建立模型相独立的数据对模型进行了检验。结果表明,模型对日光温室独本菊叶面积指数、叶片最大总光合速率和植株总干重的预测结果较好,叶面积指数、叶片最大总光合速率和植株总干重的模拟值与实测值之间基于1︰1线的决定系数分别为0.94,0.90,0.94,相对预测误差分别为11.95%、3.13%、11.14%。本研究建立的模型可以为日光温室秋菊品种‘神马’的水分管理提供理论依据和决策支持。     

苗期短时高温条件下草莓干物质积累模型的修订

以草莓品种“红颜”为试验材料，分别于2018年和2019年对温室草莓苗期进行不同高温（日最高温/日最低温分别为32/22℃、35/25℃、38/28℃和41/31℃）和不同胁迫天数（2d、5d、8d和11d）处理，以28/18℃为对照（CK），处理结束后将草莓移植到Venlo型玻璃温室进行正常栽培试验。以2018年数据定量分析高温和胁迫天数对温室草莓叶面积指数的影响，构建以生理发育时间为尺度的苗期高温对温室草莓叶面积指数影响模型，并结合已有的光合作用生产模型，构建光合驱动的草莓干物质生产的机理模型。以2019年试验数据对模型进行拟合验证。结果显示，构建的高温影响模型对温室草莓叶面积指数、最大光合速率和干物质生产的模拟值与实测值之间的决定系数（R²）分别为0.98、0.83 和0.91，均方根误差(RMSE)分别为0.04、1.50μmol·m⁻²·s⁻¹和1.38g·m^–2，相对误差（RE）分别为6.43%、13.17%和11.49%，说明所建模型较好地模拟了苗期高温对温室草莓叶面积变化和干物质生产的影响，可为温室草莓的高温环境管理和调控提供理论依据。     

大型温室黄瓜生长发育特性研究

研究了大型温室栽培条件下，黄瓜生长发育的规律，包括叶片光合作用，器官发育，干物质累积与分配，以及产量形成等。试验结果表明：现代化温室为黄瓜的生长发育提供了良好的环境条件。随着光合有效辐射的增加，叶片光合速率迅速增加；随着叶片的生长，叶片光合速率先增加后逐渐下降，前期生长的叶片在相当长的时间保持较高光合速率，后期叶片光合速率下降较快。黄瓜各器官的生长发育速度很快，茎平均生长速度8 cm/d，叶片长成仅需10 d，果实从开花到采收仅需12 d左右。整个生育期干物质累积呈S形曲线，在各器官干物质的分配中，根系占整个干物质总量的比例很小，而且随着生育期的延长而减小，从前期的5%左右减少到后期的1%左右；茎占整个干物质总量的比例整个生育期变化较小，基本维持在10%～15%之间；在营养生长阶段，叶片占干物量的70%～80%，但随着果实的生长，叶片占干物质的比例迅速下降，到后期仅占20%左右；进入生殖生长阶段，果实占干物质的比例迅速增加，后期占整个干物质的70%左右。现代大型温室栽培条件下，黄瓜的产量比较稳定，随采收周次的变化呈二次多项式，8周总产量达到12 kg/m²。     

叶片氮浓度对温室黄瓜花后叶片最大总光合速率影响的模拟

光合作用是作物产量和品质形成的基础,直接受到叶片含氮量的影响.该文通过不同定植期不同氮素处理试验,建立了不同光温条件下温室黄瓜叶片适宜氮浓度的求算方程,并定量分析了不同光温条件下黄瓜叶片最大总光合速率与叶片氮浓度的关系.在此基础上,进一步建立了适合不同光温条件的温室黄瓜花后叶片最大总光合速率与叶片氮浓度关系的通用模型,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,建立的模型能较好地预测不同定植期黄瓜叶片氮浓度对叶片最大总光合速率的影响.模型对温室黄瓜叶片最大总光合速率的预测结果与实测结果之间基于1:1直线的决定系数和均方根差分别为0.83和1.56 μmol·m-2·s-1.建立的模型可以为温室黄瓜周年生产的氮素精确管理提供理论依据与决策支持.     

基于模型的温室加温控制目标优化系统研究

温室加温控制目标的设定合理与否，直接影响温室作物生长及温室环境调控的能耗。本研究以温室作物生长模拟模型和温室加温能耗预测模型为基础，建立了基于模型的温室加温控制目标计算机优化系统。系统包括一个数据库(温室、作物以及气象资料)和三个模型(作物生长模拟模型、温室加温能耗预测模型以及加温控制目标优化模型)。系统的输入主要为温室类型、温室结构、覆盖材料、作物信息以及室外气象资料，系统输出主要为作物干物质生产量、温室加温能耗量以及干物质生产能耗量利用效率最高和生物量最高的温室白天和夜间的加温控制目标(温度设置点)。以2003年1月20日～2月20日上海孙桥现代农业开发区Venlo型自控玻璃温室水果型黄瓜生产为实例进行分析，结果表明，在上海地区冬季进行温室水果型黄瓜生产时，在开花至果实采收初期将白天和夜间加温控制目标分别设为23℃和17℃时可以获得最高的干物质生产量；将白天和夜间的温室加温的温度分别设为20℃和15℃能够使黄瓜干物质生产的能耗量利用效率达最大，并能够使黄瓜干物质产量也处于较高的水平。本研究建立的基于模型的温室加温控制目标优化系统为中国温室气候控制中温度的优化调控提供了理论依据和决策支持。     

温室黄瓜干物质分配与产量预测模拟模型初步研究

依据温室黄瓜(Cucumis sativus)器官生长与温度和辐射的关系，建立了基于分配指数和采收指数的温室黄瓜干物质分配与产量预测模拟模型，并利用不同品种和基质的试验资料对模型进行了检验。结果表明，模型对黄瓜地上部分干重、根干重、茎干重、叶干重、果实干重的预测结果与1∶1直线之间的R²分别为0.98，0.73，0.83，0.92，0.94；RMSE分别为232，6.8，157.6，173.9，196.8 kg/hm²。模型对黄瓜产量的预测结果与1∶1直线之间的R²为0.80，RMSE为7526.4 kg/hm²。本模型对不同基质、品种的黄瓜干物质分配和产量的预测值与实测值符合度均较高，说明本模型的普适性较好。模型不仅能较好地预测中国现有生产水平下温室黄瓜的干物质分配及产量，而且可以为实现中国温室黄瓜生产环境优化调控和模式化栽培管理提供决策支持。     

用辐热积法模拟温室黄瓜果实生长

为了提高预测温室黄瓜产量的能力,该研究根据温室黄瓜（品种为：戴多星Cucumis sativus cv Deltestar）果实对温度和辐射的响应,建立了以辐热积（Product of thermal effectiveness and PAR,TEP）为尺度的温室黄瓜果实模型,并用独立的试验数据进行了检验。模型对温室黄瓜各节位果实果长、果径和鲜质量的模拟值与实测值的符合度较好,模型对温室黄瓜果长和果径的模拟值与实测值之间的决定系数（R2）分别为0.7325和0.5885;回归标准误差（RMSE）分别为1.64 cm和0.35 cm,而以有效积温（Growing degree days,GDD）为尺度构建的果实生长模型对果长和果径的预测结果与实测值之间的决定系数（R2）分别为0.5768和0.4893;回归标准误差（RMSE）分别为1.83 cm和0.40 cm;本模型对果实鲜质量的模拟结果与实测值之间的回归标准误差（RMSE）和决定系数（R2）分别为25.04 g 和0.6782。而基于有效积温的果实生长模型对果实鲜质量的模拟结果与实测值之间的回归标准误差（RMSE）和决定系数（R2）分别为28.52 g和0.6068。模拟精度提高了12.21%。本研究建立的辐热积模型能较准确地预测温室黄瓜各节位的果实生长,模型的实用性较强,可以为温室黄瓜生产提供理论依据和决策支持。     

黄瓜壮苗指标与辐热积关系的模拟模型

为预测温室黄瓜幼苗的健壮程度,该文探讨了黄瓜根冠比、G值(全株干质量与育苗天数之比)、壮苗指数3个壮苗指标与环境温度和辐射的关系,以2个不同生态型黄瓜品种‘津春4号’和‘戴多星’为试验材料,通过分期播种试验及回归分析,建立了以辐热积为尺度的温室黄瓜壮苗指标模拟模型,并利用独立试验数据对模型进行了检验。结果表明,根冠比与辐热积曲线拟合度差,G值模型的模拟值与实测值符合度低。在该试验条件下,这2个壮苗指标均不适宜用辐热积做变量进行模拟。黄瓜壮苗指数与辐热积曲线拟合度高。模拟结果与实测值之间的回归标准误差(RMSE)为0.0040,说明模型具有较高的预测精确性;壮苗指数的模拟值与实测值之间基于1∶1直线的决定系数(R2)分别为0.9854(津春4号)和0.9761(戴多星),F检验均达极显著水平,表明模拟值与实测值的符合度高。该研究建立的基于辐热积的黄瓜壮苗指数模型能较准确的预测黄瓜幼苗健壮程度,所用参数少,模型实用性较强,可为黄瓜育苗中幼苗健壮程度的预测提供有效方法,也可为黄瓜育苗中的温光管理提供决策支持。     

氮素对温室黄瓜开花后干物质分配和产量影响的模拟研究

了解氮素对干物质分配和产量的定量影响是实现温室黄瓜氮肥优化管理的前提.该研究通过黄瓜雌性无限生长型品种"戴多星"(Cucumis sativas.'Deltastar')不同定植期和开花后不同氮素处理试验,定量分析了氮素施用水平对该类型黄瓜开花后干物质分配和产量的影响,并建立了开花后分配指数和采收指数与盛果期叶片氮浓度的关系方程.在此基础上,建立了氮素对黄瓜开花后干物质分配和产量影响的预测模型,并用独立的试验数据对模型进行了检验.结果表明,模型对茎干物质量、叶干物质量和果实干物质量及黄瓜产量(鲜质量)预测值与实测值之间基于1:1直线之间的决定系数R2分别为0.945、0.943、0.990、0.955;相对预测误差RE分别为13.0%、12.3%、9.2%、16.8%.本模型可预测不同氮素水平下温室黄瓜地上部各器官干物质量和产量,可以为中国温室黄瓜生产的氮肥优化管理决策提供参考.     

温室甜椒生长与产量预测模型

基于光温的作物生长模拟模型是进行温室作物和环境优化调控的有力工具。通过不同品种、不同生态地点的温室播期试验,定量分析辐射和温度对甜椒干物质分配和果实采收指数的影响,以及果实干物质量增长和鲜质量增长的关系,建立以辐热积为预测指标的甜椒干物质分配模型,并将其与光合作用驱动的干物质生产模型以及果实干物质量增长和鲜质量增长的定量关系相结合,建立温室甜椒生长动态与产量预测模型。利用与建模相独立的试验资料对模型进行检验,结果表明,模型对Venlo型连栋温室和日光温室中种植的不同品种甜椒的干物质生产与分配和产量的预测结果较好,建立的模型参数少且易获取,实用性较强,可以为中国温室甜椒生产中光温的管理提供决策支持。     

日光温室黄瓜群体结构参数及群体内辐射分布分析

为研究作物群体结构与环境要素的关系，观测了日光温室内黄瓜不同生育时期的群体结构参数和群体内太阳总辐射的水平分布和垂直分布。发现叶面积指数、叶面积密度、叶倾角、叶方位角等结构要素在不同生育时期有明显的变化：随生育的进展，叶面积指数稳定增加，叶面积密度生育前期明显上升、后期有所下降，最大叶面积密度所在高度随黄瓜生长逐渐上移；叶倾角分布主要以水平叶为主；叶方位角以偏南居多，偏北叶所占比例较少；不同黄瓜品种间叶方位角和叶倾角也存在差异。这些变化与差异对黄瓜群体的辐射分布有重要影响，也直接影响群体叶的光合速率，此结果可为建立黄瓜群体辐射分布模型进一步优化日光温室结构，建立日光温室内作物生长模型、环境调节控制策略等提供理论依据，另外，对植株的调控技术(如整枝打杈技术等)也有一定的参考意义。     

黄瓜幼苗生长信息的无损监测系统的应用与验证

初步探讨了利用计算机视觉技术，在试验温室条件下，对单株黄瓜幼苗的生长实行无损监测。分别对叶面积和干鲜重的破坏性测量与计算机视觉无损测量结果相比较，通过相关性分析，计算机视觉测量的叶冠投影面积与激光叶面积仪测量的叶面积决定系数为0.976，与茎叶干、鲜重的决定系数分别为0.874和0.914。试验证实计算机视觉无损监测系统可以对植物的生长参数进行比较可靠的预测。     

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。