长江中下游地区Venlo型温室空气温湿度以及黄瓜蒸腾速率模拟研究

根据温室能量和质量平衡的物理学原理，建立了一个以温室外气候条件(太阳辐射、温度、湿度、风速等)为驱动变量，以温室结构、温室覆盖材料、温室内作物(高度、叶面积指数)为参数的温室小气候模拟模型，并利用上海Venlo型温室的三季试验数据对模型进行了检验。结果表明：模型能较好地预测中国长江中下游地区Venlo型温室内夏季和冬季空气温度、湿度以及作物蒸腾速率。模型对该地区夏干季节(2001年8月，三伏天)、夏湿季节(2002年6月下旬至7月中旬，梅雨季节)和冬季(2002年1月27日~2月5日)温室内空气温度、湿度以及作物蒸腾速率预测值与实际观测值的决定系数(R²)和标准误(SE)分别为：0.89，0.75，0.52；1.1℃，4.4%，0.040 g·m^-2·s^-1；0.80，0.84，0.77；1.5℃，4.4%，0.018 g·m^-2·s^-1；0.84，0.59，0.73；1.6℃，6.0%，0.012 g·m^-2·s^-1。该研究为进一步探讨温室环境的优化调控提供了理论依据和决策支持。     

小麦茎顶端原基发育模拟模型的研究

本文系统地模拟了小麦植株茎顶端不同类型原基的发育过程，建立了叶原基分化、小穗原基分化和小花原基分化、退化、败育、受精结实及籽粒生长的子模型。模型引入每小穗分化的最大小花原基数、退化的最大小花原基数和籽粒潜在重量3个遗传参数，分别反映了不同小麦品种小花分化、退化和籽粒生长等方面的遗传差异。利用南京地区     

基于生理发育时间的棉花生育期模拟模型

棉花生育期模拟是研究棉花生长与环境因子关系的重要内容。通过分析春播中(中早)熟常规棉、中(中早)熟转基因抗虫棉和夏播早熟短季棉三种类型16个品种(系)的生育期与环境因素的动态关系,建立了以棉花生理发育时间(PDT)为基础的棉花生育期模拟模型。模型考虑了热效应、光周期效应、品种早熟性及地膜覆盖地积温对气积温的补偿效应。利用不同年份、生态区、基因型品种、栽培措施的试验资料对模型进行了检验,结果表明不同品种生育期模拟值与观测值的符合度较好,各生育进程的RMSE在1.4～4.9d。模型既有较强的机理性,又有较好的适用性。     

棉花光合生产与干物质积累过程的模拟

在综合已有作物模拟模型优点的基础上,构建了基于生态生理过程的棉花光合生产与干物质积累动态模拟模型。模型中引用了高斯积分法计算冠层每日的PAR总截获量和光合同化量,考虑了PAR的日变化规律和太阳高度角变化对直射PAR消光系数的影响,在量化直射辐射对光合作用贡献的同时,分别计算了天空散射辐射、冠层和土壤散射辐射的强度。模型充分考虑了温度、生理年龄、氮素、水分等因子对光合作用和呼吸作用的影响。利用不同遗传类型品种、不同管理方式下的棉花干物质积累动态对模型进行了检验,结果表明模拟值与观测值吻合度较好,模型不仅具有较强的机理性而且具有较高的预测性和实用性。     

南方现代化温室黄瓜夏季蒸腾研究

 温室作物蒸腾不仅直接影响到温室内空气温湿度 ,而且是现代温室中确定合理的作物肥水灌溉控制目标的主要依据。研究采用Penman Monteith方程模拟南方现代化温室黄瓜在夏季高温高湿条件下的蒸腾速率 ,并通过冠层微气候和蒸腾速率观测 ,分析了影响蒸腾的主要温室环境因素。结果表明 ,Penman Monteith方程模拟黄瓜夏季蒸腾速率结果较为可靠且模型具有一定的鲁棒性。温室黄瓜夏季蒸腾速率随辐射强度 (净辐射 )和空气饱和水汽压差 (VPD)的增加而线性增大 ,但蒸腾速率日最大值出现时间较净辐射滞后而与VPD较为一致。     

开放式空气CO2浓度升高对小麦冠层微气候的影响

利用农田开放式CO2 浓度升高 (Free-air CO2 Enrichment,简称FACE)系统平台,于小麦拔节-成熟期进行作物冠层微气候要素的连续观测.结果表明:FACE条件下叶片气孔导度低于对照,倒一、倒二、倒三叶的气孔导度比对照平均分别减少了28%、32%和26%,均达极显著水平(p<0.01);由于叶片气孔导度降低使得蒸腾降温作用减弱,导致白天FACE条件下小麦的冠层温度升高,开花-蜡熟期平均升高0.77℃,抽穗后最高达1.58℃;FACE系统中,白天小麦冠层内部空气温度比对照高0.12～0.98℃(最大差值),冠层顶部空气温度高0.03～0.7℃(最大差值),但冠层空气湿度均低于对照,冠层中部空气湿度最低差值在-0.3～-7个百分点;FACE处理对小麦冠层上方净辐射的影响不大.     

FACE条件下小麦冠层能量平衡和水分利用率的变化

本文利用中国开放式CO2浓度增高(Free-air CO2 Enrichment,简称FACE)系统平台,于2007年3月19日至5月24日小麦拔节至成熟期进行小麦冠层微气候及相关项目的连续观测,并结合能量平衡分析,研究中国FACE系统对小麦冠层能量平衡各分量的变化特征及水分利用率的影响.能量平衡分析结果表明,小麦冠层白天总显热通量FACE均高于对照,而总潜热通量FACE均低于对照,潜热通量FACE与对照的差异日最大值变化在-12～-63 W˙m-2之间,显热通量FACE与对照的差异最大值变化在12～78 W-m-2之间.能量平衡是小气候变化的根本,利用p-M方程反演出的冠层群体气孔导度与实测的气孔导度相关关系较好,证明能量平衡的计算结果及小气候观测数据基本正确.观测期间内模拟计算结果表明,CO2浓度升高使小麦的水分利用减小约25.5 mm,结合生物量的增加,FACE条件下小麦水分利用率增加约19%.     

温室网纹甜瓜发育模拟模型研究

 通过研究甜瓜的发育生理生态过程, 建立了以生理发育时间为基础的温室甜瓜发育过程模拟模型, 并利用不同播期、地点和品种的试验资料对模型进行了检验。结果表明, 模型对发芽期、幼苗期、伸蔓期、开花期、结果期等各生育期及全生育期的模拟预测值与实际观测值的符合度较好, 其回归估计标准误差(RMSE) 分别为1、3、2.2、1.8、1.1、2.6 d。     

温室番茄叶面积与干物质生产的模拟

 根据光温对作物叶面积的影响，提出了辐热积（product of thermal effectiveness and PAR，TEP）的概念。根据试验资料构建了利用辐热积模拟番茄（Lycopersicon esculentum Mill）叶面积动态的数学模型，并将其与已有的光合作用和干物质生产模拟模型相结合，构建了温室番茄干物质生产动态模型。利用不同品种、基质和地点的试验资料对模型进行了检验。结果表明，与传统的比叶面积法和有效积温法相比，辐热积法显著提高了温室番茄叶面积的预测精度，提高了光合作用和干物质生产的模拟精度。辐热积法对番茄叶面积的预测结果与1:1直线之间的决定系数R 2和统计回归标准误差RMSE分别为0.9743和0.0515 m2·株-1，对植株总干物质量的预测结果与1:1直线之间的R 2和RMSE分别为0.9360和522.7104 kg·ha-1；采用辐热积法对植株总干物质量的预测精度比有效积温法和比叶面积法分别提高56％和72％。     

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。