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.     

不同果实负载下温室黄瓜干物质分配的模拟

黄瓜是中国温室栽培的最主要作物之一,果实负载决定着果实发育和产量,构建不同果实负载下温室黄瓜干物质分配模型对温室黄瓜栽培管理具有重要的理论意义和实践价值。根据温室黄瓜生长对光温需求,以辐热积（TEP）为尺度建立温室黄瓜干物质分配模型,并用与建模试验不同的试验数据进行模型检验。模型对温室黄瓜茎、叶和果实干质量的预测结果与实测值1∶1线回归估计标准误（RMSE）和决定系数（R2）分别为223.08、119.23、316.34 kg/hm2和0.76、0.73、0.75,模型的预测结果与实测值之间的吻合度较好。     

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叶面积、光合速率与干物质产量

依据温室黄瓜叶片生长与温度和辐射的关系,用辐热积构建了两种不同整枝方式下的叶面积模拟模型,并与已有的光合速率和干物质生产模型相结合,建立了适合中国种植技术的温室黄瓜光合速率与干物质生产模拟模型,并利用不同品种、基质的试验资料对模型进行了检验。结果表明,本模型比积温法和比叶面积法能更准确地预测温室黄瓜的叶面积和总干重,为温室作物生长模拟提供了新思路。     

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。     

温室盆栽一品红生长发育模拟模型

该研究的目的是建立一个温室盆栽一品红（Euphorbia pulcherrima Willd.）生长发育模拟模型,为温室盆栽一品红生产中的光温精准调控提供理论依据与决策支持。以一品红品种‘中国红’（Euphorbia pulcherrima Willd. Red China）为研究对象,通过不同定植期和不同密度的试验,定量分析了一品红生长发育与光温的关系。在此基础上,以生理辐热积（Physiological product of thermal effectiveness and PAR,PTEP）为尺度,建立了温室盆栽一品红生育期模拟子模型;以冠层吸收的生理辐热积（Canopy intercepted PTEP, PTEPint）为尺度,建立了温室盆栽一品红干物质生产和分配模拟子模型;综合生育期模拟子模型与干物质生产和分配模拟子模型,建立了温室盆栽一品红生长发育模拟模型,并用独立的试验数据对模型进行了检验。模型对从摘心到短日处理、单苞、单蕾、多蕾和开花期的模拟预测值与实测值的符合度较好。模拟值与实测值基于1︰1线的决定系数R2为0.99,回归估计标准误差RMSE分别为0.7、3、3.5、0.7和2 d,预测精度明显高于以有效积温为尺度的发育模型（RMSE分别为8、4.5、3.8、2.8和7.2 d）。模型对单位面积总干质量、叶干质量、茎干质量和苞叶干质量的模拟值与实测值基于1︰1线的R2和RMSE分别为0.98、0.97、0.91和0.95;7.12、7.49、3.89和2.48 g/m2。模型对一品红单位面积总干质量的预测精度明显高于基于光合作用驱动的生长模型（R2和RMSE分别为0.77和35.06 g/m2）。该研究建立的模型能够较准确地预测温室盆栽一品红各生育期出现时间、干物质生产和各个器官干质量的动态,模型的预测精度较高、参数少且易获取、实用性较强。     

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。     

温室蝴蝶兰干物质分配及产品上市期模拟研究

为对温室蝴蝶兰生育过程的基本规律和量化关系有一个清楚的理解和认识,并对其生长系统的动态行为进行预测,从而辅助进行对蝴蝶兰生长和生产系统的适时合理调控,本研究根据温室蝴蝶兰器官生长与温度和辐射的关系,建立了基于分配指数的温室蝴蝶兰干物质分配及产品上市期的模拟模型,并利用试验资料对模型进行了检验。模拟系统是采用C Builder6.0为编程语言,在Pentium(R)4 CPU、512 MB内存计算机、中文Windows XP操作平台上开发的可执行模型系统。研究结果表明,模型对地上部分干重、根干重、茎干重、叶干重、花梗和花干重的模拟结果与实测值均符合较好,模拟结果与实测值之间的拟合度值分别为0.99、0.99、0.94、0.98、0.97和0.99(均为0.01水平显著相关),预测相对误差分别为1.19%、1.79%、5.66%、1.22%、2.90%和1.53%。与已有的温室作物生长模型相比,本研究建立的模型预测精度较高、功能全面,且模型参数易获取,具有较强实用性。模型能够预测温室蝴蝶兰干物质分配及产品上市期,从而为温室蝴蝶兰生产管理和环境调控的优化提供决策支持。     

日光温室芹菜外观形态及干物质积累分配模拟模型

为实现日光温室芹菜外观形态与干物质积累分配预测。该研究依据芹菜(Apium graveolens L.)生长发育的光温反应特性,以‘尤文图斯’为试验品种,利用2年2茬分期播种试验观测数据,依据温室芹菜外观形态生长与关键气象因子(温度和辐射)的关系,以单株辐热积(Photo-ThermalIndex,PTI)为自变量构建了外观形态模拟模型;并建立了基于PTI的干物质分配模拟模型;结合叶面积指数模拟模块、光合作用和呼吸作用模拟模块,构建了干物质积累模拟模型;结合各器官各个发育阶段内的相对含水量,可计算鲜物质积累模拟模型。基于各子模块共同组成了日光温室芹菜外观形态及干物质积累分配模拟模型,确定了模型品种参数,利用独立试验数据对模型进行验证。结果表明,1)在外观形态模拟模型中,对根长、主茎茎粗、主茎茎长、株高、整枝和自然管理方式下叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)形态指标均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)分别为2.46 cm、1.49 mm、6.72 cm、11.08 cm、0.74 m~2/m~2和0.77 m~2/m~2,归一化均方根误差(Normalized Root Mean Square Error,NRMSE)分别在16.63%～20.63%之间。2)在干物质分配模拟模型中,各器官的干物质分配指数NRMSE在8.24%～27.19%之间,RMSE在0.60%～7.01%之间。3)在干物质积累模拟模型中,不同器官(根、茎、叶、总茎、总叶、主茎、叶柄、整枝和自然管理方式下地上部)的干物质质量RMSE在3.85～85.80 g/m~2之间,NRMSE分别为14.21%～23.13%之间,说明干物质积累模拟模型对不同器官的干物质模拟均有较高的模拟效果。表明模型能够较准确模拟芹菜外观形态与干物质积累分配,系统化定量地表现出日光温室芹菜的生长动态过程。     

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.     

土垄内嵌基质栽培方式对日光温室春甜椒的降温增产效应

本文提出土垄内嵌基质的栽培方式以缓解日光温室春甜椒生长季遭受的高温影响。通过设置土垄栽培（S处理）、土垄嵌PE槽基质栽培（P处理）、土垄嵌铁丝网槽基质栽培（W处理）3种处理,以单纯PE槽基质栽培（CK）为对照,在春甜椒果实成熟采摘期（5-6月）每日气温较高时段（12：00-16：00）观测各处理根区环境温度,在甜椒不同生育时期观测各处理植株的生长指标及产量并进行比较。结果表明：S、P和W处理的根区温度分别比CK低1.50、2.17和1.47℃,说明P和W处理能够有效缓冲高温时甜椒根区环境温度的升高,且P处理的温度缓冲效果略优于W处理。S、P和W处理甜椒的株高、茎粗、叶绿素含量和地上干鲜重均显著高于CK,能显著促进甜椒生长发育,其中W处理对甜椒生长的促进作用最明显。基质栽培根系鲜重较大,但CK根区高温减少了甜椒地上部和根系干物质积累。此外,第一次采摘时土垄栽培的结实数显著低于其它3个处理,说明基质栽培相对土壤栽培能促进甜椒开花坐果,缩短生育期。W处理结实数、单果重、单株产量、果实大小及单产均显著高于其它处理,其产量为3.78kg·m^-2,分别比S、P和CK处理提高80.9%、31.3%和51.8%。总之,土垄嵌铁丝网槽基质栽培能够在有效增强根区温度缓冲能力的前提下,明显提高甜椒产量,在日光温室高温环境生产中具有重要的应用价值。     

Venlo型温室外遮阳和屋顶喷淋系统夏季降温效果

该文对荷兰Venlo型连栋温室夏季采用自然通风并结合遮阳网、室外屋顶喷淋的降温效果进行了实验研究。实验中对温室内空气温、湿度,太阳辐照度进行了测试,以比较外遮阳和屋顶喷淋的降温效果。结果表明:Venlo型温室夏季采用自然通风结合外遮阳和屋顶喷淋的降温措施后能够有效降低室内温度。不同于其它蒸发降温系统,屋顶喷淋没有造成温室内湿度的显著增加,室内的温度和湿度分布比较均匀。这种降温措施的能耗小,可以达到温室降温和降低温室夏季生产成本的双重目的     

设施番茄外观形态及物质累积分配模型构建与验证

为构建适用于日光温室与塑料大棚的设施番茄生长模型,该研究利用保温塑料大棚春茬试验数据,建立以辐热积为尺度的番茄外观形态及物质累积分配模型,并利用保温塑料大棚秋茬和日光温室越冬茬的试验数据验证模型的准确性。结果表明：1）番茄株高模拟值的决定系数R2和均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）分别为0.907 4和13.66 cm;2）番茄整株及各器官的干物质质量模拟值的决定系数R2范围为0.854 1～0.975 1,RMSE为2.87～6.98 g/株;3）番茄整株、地上部以及果实鲜质量累积的模拟值的决定系数R2范围为0.887 2～0.905 0,RMSE为109.83～171.16 g/株。综上可知,该研究建立的模型可较准确地预测番茄株高与干鲜质量物质累积值,模型的实用性较强,可为设施番茄生产提供理论依据和决策支持。     

起垄高度对日光温室土垄内嵌式基质栽培甜椒根区温热及产量的影响

为了优化土垄内嵌式基质栽培(SSC)的垄高参数,于2018年在冬季日光温室内进行甜椒栽培试验。试验设置土垄(SR)、标准垄(NR)、矮标准垄(NRs)和土壤沟嵌(SE)共4个处理,以探究栽培垄高度对根区温热特性、垄侧土壤缓冲能力以及甜椒生长和产量的影响。结果表明:白天高温时段,起垄高度越高则根区温度越高,相同垄高的NR处理比SR处理白天平均温度高1.07℃;夜间低温时段,NRs处理根区温度最高,比SR处理根区温度高1.77℃;12月27−31日连续5 d观测表明,各处理根区昼夜平均温度在17.03~18.55℃。起垄高度对甜椒的株高和茎粗有显著影响,起垄越高,甜椒植株生物量越高,NR处理的地上和地下干鲜重均为最优。但是,NRs处理的甜椒产量更高。与SR处理相比,NR和NRs处理甜椒产量分别提高43.0%和50.9%。综上所述,在相同水肥条件下,起垄高度对根区温度的改变在1.52℃范围内,NRs处理能够提高夜间根区温度;虽然高垄(NR)能够促进甜椒植株生物量,但适量降低垄高(NRs)更有利于甜椒产量的提高。因此,垄高10cm的SSC可通过提高根区夜间温度,从而提高SSC的生产性能,更适宜应用于日光温室甜椒生产。     

LED补光和根区加温对日光温室起垄内嵌式基质栽培甜椒生长及产量的影响

田间条件下采用起垄内嵌式基质栽培(soil ridged substrate-embedded cultivation,SRSC)方法,研究了日光温室LED冠层补光和电热线根区加温对甜椒生长和产量的影响。该试验设不加温不补光对照(CK)、根区加温15℃处理(T15)、根区加温18℃处理(T18)、单一补光处理(L)、根区加温15℃+补光处理(T15+L)、根区加温18℃+补光处理(T18+L),共6个处理。结果表明,与对照相比,根区加温均能提高SRSC甜椒根区的温度,但根区温度仍呈现出随环境温度变化而变化的趋势,T18的根区全天保持较高温度。根区热通量的变化与根区温度变化相对应,T15和T18处理的根区热通量昼夜变化较CK剧烈,其根区侧面白天向内传热滞后,晚间侧面向外传热提前,传递量增加;根区垂直方向白天向内传热滞后,传递量减少,晚间垂直向外传热提前,但传递量增加。T15和T18均显著提高了甜椒的株高、冠层厚度和冠层直径,且T18比T15效果更明显。T15对甜椒的地上及地下干鲜重没有显著的提升作用,而T18的提升效果显著。根区加温补光处理的甜椒生物量普遍高于单一根区加温或补光处理,其中T18+L处理提升效果显著优于T15+L处理。T15、T18和L相对CK均提高了甜椒单产,单产分别提高30.74%、53.0%和14.81%。而根区加温和LED补光协同作用比单一的根区加温或冠层补光都能表现更好的增产效果,T15+L和T18+L分别比T15和T18的产量分别提升32.86%和15.50%,分别比L产量提升51.29%和53.87%。总之,根区加温与LED补光是日光温室甜椒增产有效的调控措施,两者在增加单株产量上存在显著的协同效应,二者共同作用比单一作用效果更加明显,且根区加温对甜椒生长和产量的促进效果比冠层补光更加显著,在实际生产中具有重要的指导意义。     

覆盖方式对温室辣椒结果期生长和水分利用的影响

在日光温室条件下, 通过地膜覆盖、秸秆覆盖、地膜加秸秆覆盖和对照共4 个处理的小区试验, 研究覆盖方式对温室辣椒结果期生长及水分利用的影响, 从中筛选出有利于温室辣椒生产的较佳覆盖模式。结果表明: 地膜加秸秆覆盖处理结果初期土壤温度升温幅度大于秸秆覆盖, 结果盛期和结果末期土壤温度降温趋势小于地膜覆盖; 各覆盖处理都显著促进植株生长, 增加结果期辣椒叶片叶绿素相对含量和植株总干重及各部分干重, 并显著提高辣椒产量, 减少耗水量, 其中, 地膜加秸秆覆盖表现尤为突出; 地膜加秸秆覆盖、地膜覆盖和秸秆覆盖处理的水分利用效率分别为对照的2.17 倍、2.09 倍、1.67 倍。总之, 地膜加秸秆覆盖是利于日光温室辣椒生产、提高水分利用效率的较佳覆盖方式。     

外遮阳对连栋塑料温室内光环境的影响研究

为探索外遮阳网材料对温室内光环境的影响，借助热辐射的相关理论，在详细分析太阳辐射在温室内传播过程的基础上，建立了在外遮阳覆盖条件下连栋塑料温室内光环境的预测模型。通过对相同透射率、不同反射率外遮阳材料覆盖下模型温室内光照度的测试显示：模拟结果和实测值吻合较好，且遮阳网的反射率越高，温室内光照环境越好。