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。     

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。     

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-Thermal Index,PTI)为自变量构...     

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.     

华北地区夏玉米干物质分配系数的模拟

干物质分配系数是驱动玉米生长发育模型的关键参数。利用2013年、2014年连续两年在山东夏津、河北固城、山西运城进行的田间试验观测资料,采用比值法、线性回归等订正方法,获取完整的玉米全生育期内生物量序列;在此基础上,以有效积温模拟的发育进程为自变量,构建了华北夏玉米干物质分配的动态变化模型。结果表明：（1）三站玉米干物质分配系数有相同的时间动态变化特征。叶片干物质分配系数从出苗开始持续减少;茎秆干物质分配系数先增后减,最大值出现在抽雄前后;穗棒干物质分配系数在玉米抽雄后持续增加,抽雄后20d左右达到1,即干物质不再向叶茎分配。（2）华北夏玉米生育期内叶、茎的干物质分配系数均可用分段式非线性模型模拟。叶的干物质分配系数以抽雄后10～15d为界,之前干物质分配系数随发育进程可用三次多项式动态模型模拟,之后变为0;茎的干物质分配系数以抽雄后20～25d为界,之前干物质分配系数随发育进程可用四次多项式动态模型模拟,之后变为0;穗棒干物质分配系数通过依据任意发育阶段叶、茎、穗棒的干物质分配系数之和为1的原则计算求得。检验结果表明华北地区夏玉米干物质分配系数动态模型模拟效果良好。     

加工番茄地上部干物质分配与产量预测模拟模型

为了探究加工番茄在滴灌栽培条件下地上部干物质分配动态和产量形成过程,该文通过定量分析加工番茄的生长发育特征,设置不同品种的播期试验,构建了基于分配指数(partitioning index,PI)和收获指数(harvest index,HI)的加工番茄地上部干物质分配与产量预测的模拟模型。利用与建模数据相独立的试验资料对模型进行了初步检验,结果表明,模型对不同播期、品种的加工番茄各生育期（出苗至开花、开花至坐果、坐果至红熟、红熟至拉秧期）干物质量,全生育期总干物质量、地上部茎、叶、果干质量的预测结果与1:1直线间的R2分别为0.9754、0.9936、0.9840、0.9713;0.9856;0.9595、0.9798、0.9671;RMSE和RE分别为0.029 t/hm2、11.43%;0.074 t/hm2、5.09%;0.250 t/hm2、6.83%;0.102 t/hm2、5.71%;0.504 t/hm2,8.06%;0.332 t/hm2,14.62%;0.200 t/hm2,10.84%;0.549 t/hm2,18.30%。模型对加工番茄产量的预测结果与1:1直线间的R2为0.9658,RMSE和RE分别为5.806 t/hm2、8.07%。该模型对于不同播期、品种的加工番茄干物质分配与产量的预测值与模拟值之间符合度较高,表明模型具有较好的预测性和适用性。该研究可为滴灌加工番茄精准栽培提供理论参考。     

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。     

有机肥对胡麻干物质积累、分配及产量的影响研究

为促进胡麻(Linum usitatissimum Linn)生产实现高产、优质,在甘肃省白银市、兰州市和内蒙古自治区鄂尔多斯市进行了田间试验,以不施肥(T1)和施用化肥(T2)为对照,比较了施用农家肥(T3)、胡麻油渣(T4)和"清调补"生物肥(T5)、"窝里横"生物肥(T6)对胡麻干物质积累、分配规律及产量的影响。结果表明:3个试验区不同施肥处理明显改变了胡麻干物质积累的进程,干物质积累量从多到少排序均为T4>T2>T3>T6>T5>T1。拟合的胡麻全生育期干物质积累Logistic模型均达到极显著相关水平。胡麻最大干物质积累速率一般出现在现蕾期,播种时间较迟时会延至青果期。3个试验区不同肥料处理胡麻干物质积累直线增长天数从多到少以及干物质积累最大增长速率从高到低排序均表现一致,分别为T3>T2>T4>T5>T6>T1和T4>T2>T3>T6>T5>T1。各施用有机肥处理成熟期花果干物质分配比率均比对照(T1、T2)有所提高。T3比T1处理显著增产22.85%～45.40%,与T2处理未见显著差异。T4分别比T1、T2处理显著增产62.83%～88.13%、9.58%～39.49%。T5、T6比T1处理分别显著增产15.14%～18.10%、17.65%～21.01%,比T2处理分别显著减产14.63%～20.52%、12.77%～18.57%。生产上应大力推行胡麻油渣、农家肥施用技术,促进胡麻有机生产的发展。     

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。     

芭蕉芋干物质及矿质营养元素累积与分配特征研究

以3 个芭蕉芋栽培品种为试材,研究了芭蕉芋发棵结芋期和子芋完熟期生物量的构成特点及各器官矿质元素含量、 积累和分配规律,以期为芭蕉芋科学管理和合理施肥提供依据。结果表明,发棵结芋期,芭蕉芋干物质量为54.99~62.21g/plant,叶片是干物质主要的分配器官; 子芋完熟期,芭蕉芋的干物质量是发棵结芋期的 4 倍多,根茎为干物质的主要分配器官。发棵结芋期,3 个芭蕉芋品种平均每株累积吸收N 497.4mg~598.8mg、 P 128.7mg~223.1mg、 K 2021.2.mg~2450.3mg、 Ca 496.0 mg~577.3 mg、 Mg 526.7 mg~804.5 mg,氮以叶片中含量最高,磷、 钾和镁以茎中含量最高,根系内钙含量最高; 子芋完熟期,芭蕉芋平均每株累积N 1116.2~1210.8mg、 P 852.6~907.5mg、 K 4528.9~5055.2 mg、 Ca 919.2~991.7mg、 Mg 888.2~1369.0 mg,氮以叶片含量最高,钾含量以根系最高,磷含量以茎、 叶中最高,根茎内镁含量高。生育期内构建相同生物量,Xingyu-1需要的 K、 Ca 和 Mg 比其他 2个品种多,N和P与其他2个品种相当,但Xingyu-1 的根茎干物质分配率高,生产相同质量的干根茎,Xingyu-1 需要的N、 P、 K 低于其他 2 个品种。     

叶面喷施锌、硼、锰肥对兰州百合干物质积累与分配的影响

采用田间试验方法,在坡耕地条件下研究了叶面喷施Zn、B、Mn3种微量元素肥对兰州百合干物质积累与分配及鳞茎产量的影响。结果表明,适宜浓度的Zn、B、Mn肥均能提高百合植株干物质的积累及分配效率,增加鳞茎产量;200mg·L-1的Zn、B、Mn肥处理对干物质积累的影响最为显著,分别较对照提高26.5%、31.8%和23.6%;Zn、B肥有利于光合物质向鳞茎转移分配,200mg·L-1的Zn、B肥处理收获期鳞茎所占干物质比率较对照分别提高4.16和2.44个百分点;喷施Mn肥处理鳞茎所占干物质比率较对照有所降低,降幅与喷施浓度呈正相关。200mg·L-1Zn、B肥和100mg·L-1Mn肥处理对百合鳞茎的增产作用显著。     

播期、播量和施氮量对小麦干物质积累、转运和分配及产量的影响

为明确播期、播量和施氮量对小麦产量形成的影响,于2016—2017年和2017—2018年两个小麦生长季,采用3因素裂区试验设计,以播期为主区[10月12日播种(适播, ST)和11月12日播种(晚播, LT)],播量为裂区[2.25×10~6株·hm~(-2)(M1)、3.00×10~6株·hm~(-2)(M2)和3.75×10~6株·hm~(-2)(M3)],每个播量设置3个施氮量[纯N150 kg·hm~(-2)(N1)、225kg·hm~(-2)(N2)和300kg·hm~(-2)(N3)],研究播期、播量和施氮量对小麦干物质积累、转运和分配及产量的影响。结果表明,播期、播量和施氮量3因素互作显著影响了小麦产量及其构成要素、氮素利用效率、干物质积累量、花前干物质转运、花后干物质积累以及成熟期干物质在各器官中的分配。其中,ST处理显著提高了开花期群体干物质量、成熟期干物质量、花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率;小麦穗数、穗粒数、千粒重和产量显著高于LT处理。在ST和LT处理条件下,M2和M3处理有效穗数、开花期干物质量和成熟期干物质量显著高于M1,M2处理穗粒数、花后干物质量及其对籽粒的贡献率、单茎中籽粒重量及其在单茎中所占比例较高,显著高于M1和M3。N3处理的有效穗数、开花期群体干物质量、成熟期干物质量和花后干物质量及其对籽粒的贡献率显著高于N1和N2。在ST处理条件下M1、M2处理和LT处理条件下所有播量处理均以N3的穗粒数、千粒重和单茎籽粒干重及其在单茎中所占比例较高。本试验条件下,增施氮肥和适当增大播量有利于小麦产量的提高。小麦‘安农大1216’在10月12日播种,播种密度3.00×106株·hm~(-2)、施氮量为300 kg·hm~(-2)时可以获得较好的产量。     

不同供氮水平下玉米大豆间作体系干物质积累和氮素吸收动态模拟

玉米/大豆间作具有一定的养分利用优势,但是不同供氮水平对玉米/大豆间作体系干物质累积和氮素吸收的调控作用不同。本试验采用田间裂区设计,运用Logistic模型分析,模拟了4个氮水平下玉米/大豆间作作物干物质积累和氮素吸收的动态变化。结果表明,玉米、大豆干物质累积和氮素吸收动态符合Logistic模型,相关系数R²均在0.9以上。在N0（不施氮肥）、N1（180 kg·hm^-2）、N2（240 kg·hm^-2）和N3（300 kg·hm^-2）供氮水平时,间作玉米最大生长速率（I_max-B）分别比单作提高34.2%、46.7%、25.9%和25.1%,而相应的供氮水平下,大豆的I_max-B分别降低27.7%、30.3%、16.5%和23.7%,但整个间作系统的I_max-B平均增加32.1%;玉米和大豆干物质的其他模拟参数与I_max-B规律一致。氮素吸收动态与干物质积累表现出同步的变化特点,在N1水平下,单位面积间作玉米的氮素最大吸收量（K_-N）、最大吸收速率（I_max-N）和瞬时吸收速率（r-N）比相应单作分别提高18.4%、48.9%和25.8%,而间作大豆的K_-N、I_max-N和r-N值比单作处理分别降低15.9%、29.9%和16.69%,整个间作系统氮素分别提高0.4%、13.7%和7.8%;施氮水平对大豆r-N无显著性影响。间作显著地提高了氮素当量比（LER_N>1）,其中N0水平下LER_N值最高,随着施氮量的增加,LER_N有下降趋势。在本试验条件下,N2供氮水平下玉米/大豆间作体系干物质积累量和氮素吸收量最高,间作优势最明显。