温室番茄发育模拟模型研究

 以番茄（Lycopersicon esculentum）的发育生理生态过程为基础，以作物生理发育时间为尺度，利用不同地点、播期、品种试验，建立了温室番茄发育模拟模型，并用南京和上海的试验数据对模型进行了检验。结果表明，模型能较好地预测各个发育阶段（发芽、苗期、开花、结果和采收）的出现时间和持续日数。模拟值与观测值的回归估计标准误差（RMSE）分别为0、1、1.87、2.69、3 d，明显高于以有效积温为尺度的模拟模型预测精度（RMSE分别为0、7.91、8.86、13.58、12.59 d）。     

基于生理发育时间的番茄果实发育期模型的建立

【目的】建立基于生理发育时间(Physiological development time,PDT)的番茄果实发育期模型,为番茄果实发育期的准确预测提供支持。【方法】以番茄品种‘金棚1号’为材料,选择3个农家土夯日光温室作为试验设施,将环境温度和光照对番茄果实发育期的影响进行量化,采用正弦三段线性函数建立番茄果实发育期模型,并与基于有效积温建立的发育期模型的模拟效果进行对比。【结果】模拟结果显示,建立的基于生理发育时间的番茄果实发育期模型能准确预测番茄果实的发育期,番茄第1至第5序果实完成生理期所需的生理发育时间依次分别为25,27,28,25,22d,其模拟值与观测值分别仅差2,3,1,2,1d,该模型的预测精度明显高于基于有效积温的发育模型。【结论】在模拟因子相同的条件下,基于生理发育时间的发育模型较基于有效积温的发育期模型能更准确地预测番茄果实的发育期。     

基于PDT的温室茄子发育模拟模型

本研究将温度对茄子发育速率影响效应的大小用相对热效应（RTE）来衡量,通过研究Beta函数的性质提出基于幂函数的模型来描述RTE与温度之间的关系。采用生理发育时间（Physiological Development＇Time,PDT）作为定量发育进程的尺度,建立了温室茄子发育模拟模型。利用模型对日光温室2年3茬茄子生长发育期资料进行检验的结果表明：模型能较好地预测各个发育期（发芽、苗期、开花坐果、结果和采收期）的出现时间和持续时间,各生育期模拟值与观测值的回归估计标准误差（RMSE）分别为1.00、1.73、0.82、1.41、2.38 d,显著优于基于有效积温模拟模型的预测精度（其生育期模拟的RMSE分别为2.38、7.14、1.73、5.07、8.25 d）。     

关中地区设施辣椒发育期模拟模型的适应性研究与应用

为解决现有构建作物发育期模型方法繁多而在辣椒上的研究较少，以及关于发育期模型的研究多偏重模拟准确性而忽视应用性这2个问题，本研究利用2茬试验和2个辣椒品种，采用有效积温法、线性分段函数、指数函数、幂指函数这4种方法及2个计算步长(d和h)建立并验证了辣椒发育期模拟模型，并将筛选出的最佳模型与辣椒采收期的上市价格建立联系。结果表明：1)4种方法建立的设施辣椒生育期模型模拟效果为：幂指函数模型>线性分段函数模型>指数函数模型>有效积温法，基于幂指函数建立的设施辣椒发育期模拟模型观测值与模拟值的均方根误差在5.77～8.10 d,平均相对误差在5%～7%,平均绝对误差在3.33～5.00 d; 2)除有效积温法外，提高计算精度，各模型以h为步长能有效降低模拟误差；3)不同时间点定植，辣椒从定植到采收的模拟天数在56～159 d,对应的采收期均价在2.93～6.48元/kg。‘冬郎’在9月16日定植时，采收期的平均价格最高，为6.48元/kg;‘欢乐’在10月1日定植时采收期均价最高，为6.40元/kg。本研究可为广大研究者选用合适的模型提供参考，为种植者合理衡量定植时间以获...     

小麦生育期模拟模型的比较研究

对国际上较知名的小麦生育期模型进行比较,为作物生育期模型的改进和完善提供参考。以CERES-Wheat、APSIMWheat、WheatGrow中的生育期子模型为对象,从阶段划分、参数设置、模型算法和模拟效果等方面对其进行比较分析。结果表明:在阶段划分上,CERES-Wheat和APSIM-Wheat均以累积热时间为尺度;WheatGrow以生理发育时间为尺度,并提出以茎顶端发育为主线预测生育期。参数设置上,WheatGrow模型较CERES-Wheat与APSIM-Wheat模型增加了基本早熟性和温度敏感性参数。模型算法上,CERES-Wheat和APSIM-Wheat均以折线型函数描述温度对发育速率的影响,WheatGrow则采用了正弦指数函数或余弦指数函数进行模拟;CERES-Wheat和APSIM-Wheat的春化效应因子是基于日平均温度的经验函数,而WheatGrow是基于日平均温度的3段函数;3个模型对光周期效应的模拟均采用二次函数。利用不同生态点、播期、密度和高温处理的试验资料对上述3个模型模拟的小麦开花期和成熟期进行了检验,结果显示:在正常环境条件下3个模型模拟值和预测值之间的均方根误差(RMSE)为1~2 d,但在生育后期极端高温条件下,3个模型对生育期的模拟效果均较差,RMSE为4~5 d。3个模型在正常环境条件下对小麦生育期模拟均较为准确,其中CERES-Wheat模型对成熟期的预测效果最好,WheatGrow模型对开花期的预测效果最好,但在极端高温下3个模型的模拟误差均较大,有待进一步改进和完善。     

滴灌春小麦生育期模拟模型研究

[目的]建立基于滴灌春小麦生理发育时间的生育期模拟模型,为滴灌春小麦的适时播种和精准管理奠定基础.[方法]设置不同品种和播期的田间试验,记录滴灌春小麦到达各个生育期的时间,结合特定作物生理发育时间恒定的原理,建立滴灌春小麦生育期模拟模型,并利用独立试验材料对所建模型进行检验.[结果]模型能较好的预测滴灌春小麦各个生育阶段的出现时间及持续时间,其中播种-出苗、出苗-拔节、拔节-抽穗、抽穗-成熟所需要的生理发育时间(PDT)分别为6.2、16.3、13.3、27.6 d,模拟值与观测值的RMSE值分别为1.0、0.9、1.2和1.1d.[结论]基于生理发育时间建立的滴灌春小麦生育期模拟模型比利用有效积温法建立的模拟模型具有更高的精度,且机理性和实用性更强,在年际间稳定性更好.     

现代温室黄瓜发育动态模型研究

为了研究现代温室黄瓜发育动态模型,动态掌握作物的生长规律。通过对黄瓜生长的连续定期试验观测,将黄瓜生育期划分为7个阶段,采用生长度日法建立温室黄瓜发育进程模拟模型,同时对模型进行了检验,并确定了各生育阶段的生长度日参数。用逐日平均温度替代了各生育阶段的日平均温度,所建立的发育模拟模型能连续动态地模拟作物生长到任一阶段时的发育进程,从而有效地预测出黄瓜各生育阶段经历的天数。通过模拟值与观测值的比较表明所建立的黄瓜发育模型模拟精度较高,预测效果较好。该模型对作物生长发育具有较好的预测性和可行性,为进一步有效建立作物生长动态模型奠定了基础。     

温室标准切花菊发育模拟与收获期预测模型研究

 【目的】建立一个可以预测温室标准切花菊现蕾和收获期的模拟模型，为温室切花菊温光调控提供决策支持。【方法】根据菊花（Chrysanthemum morifolium Ramat.）发育对光温反应的特性，提出了生理辐热积（physiological product of thermal effectiveness and PAR，PTEP）的概念，通过不同扦插期和不同品种的试验，建立了以生理辐热积（PTEP）为尺度的温室标准切花菊发育模型，并用独立的试验数据对模型进行了检验。【结果】模型对从扦插到定植、短日处理、现蕾和收获期的模拟预测值与实测值的符合度较好，预测值与实测值间1:1线的回归估计标准误差RMSE分别为2.3、2.9、1.2和3.2 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3.0、12.5、12.5和15.6 d）。【结论】本研究建立的模型能较准确地预测标准切花菊各个发育阶段出现的时间与收获期，可以为中国温室标准切花菊周年生产的光温调控提供理论依据和决策支持。     

自控温室黄瓜生长发育动态及基于有效积温的发育模型研究

观测并分析了自动控制型玻璃联栋温室内有效积温以及营养液栽培黄瓜全生育期内的株高、节数、叶片数、植株总干物质量以及叶、茎、根、果实等不同器官的干物重等主要生长发育性状,结果表明,全生育期内黄瓜主要生育特性如株高、节数、干物质积累与有效积温间的相关性均达到极显著。根据完成某一生育阶段的累积有效积温值建立了基于有效积温的黄瓜发育速率模型,并对该模型进行了初步验证,证实通过该模型,用温室环境温度可预测黄瓜发育进程。     

基于相对热效应的大棚蟠桃发育期预测模型研究

为了研究温度对蟠桃发育期的影响,以相对热效应为预测指标,建立了蟠桃发育期预测模型,并采用独立的试验资料对模型进行检验。结果表明,温室蟠桃花芽膨大期到开花期、开花期到展叶期、展叶期到硬核期、硬核期到成熟期4个阶段所需的相对热效应分别为14.11、10.54、18.37、12.52,其相对热效应模型法回归估计标准误（RMSE）分别为1.13、2.04、4.36、5.51 d,且预测精度明显高于有效积温模型法（RMSE分别为3.36、5.37、11.79、15.28 d）。     

Simulating winter wheat development response to temperature: Modifying Malo's exponential sine equation

Predicting crop developmental events is fundamental to simulation models and crop management decisions. Many approaches to predict developmental events have been developed, however, most only simulate the mean time for reaching a developmental event. An exponential sine equation developed by Malo [Malo, J.E., 2002. Modelling unimodal flowering phenology with exponential sine equation. Funct. Ecol. 16, 413–418] to predict flower number over time was modified to incorporate the response of crop development rate to temperature. The revised model (ExpSine model) uses the base, optimum, and maximum cardinal temperatures specific to a crop or genotype. Most model parameters were estimated from the literature, and four of the five model parameters have physiological significance. Model evaluation for winter wheat (Triticum aestivum L.) was based on two controlled environment studies from the literature and two field experiments conducted in the North China Plain (NCP) and the Tibet Plateau (TPC). The r² for the modified temperature response function was 0.74 and 0.91 for two different experiments and compared very well (identical mean r²'s) to an existing function (Beta model) [Yin, X., Kropff, M.J., McLaren, G., Visperas, R.M., 1995. A nonlinear model for crop development rate as a function of temperature. Agric. Forest Meteorol. 77, 1–16]. Differences between observed and predicted flowering dates ranged from −2 to 3 days in the NCP and from −7 to 4 days on the TPC, with the mean percent error in both sites less than 1% and no apparent bias observed in the model. This modification of Malo's exponential sine equation expanded the predictive ability of the original equation to simulate phenology across a broader range of environments. The ExpSine model developed can be used as a phenological module in various crop or ecological simulation models.     

基于梯度提升算法的温室黄瓜株高生长模拟

为解决温室黄瓜株高生长模拟模型经验因子较多和实用性不强的问题，选取3个玻璃温室进行数据收集，以环境因子和时间因子为输入量，每日株高生长量为输出量，采用XGBoost模型建立黄瓜5个生育期的株高生长量模拟模型，并与LASSO模型进行对比分析，采用Pearson相关分析和XGBoost模型的特征重要性得分确定各生育期影响株高生长的重点因子。结果表明:1)XGBoost模型在黄瓜不同生育期的模拟性能均优于LASSO模型，苗期、伸蔓期、结果前期和结果末期表现出了较好的拟合效果，结果中期的拟合效果一般，苗期的模拟效果最好，决定系数为0.821；2)苗期、伸蔓期和结果期影响株高生长的重点因子分别是当前生育期生长天数、日平均湿度和日平均温度。本研究所建立的温室黄瓜株高生长模拟模型可为温室黄瓜生产环境调控优化提供决策支持。     

基于生长度日的温室甜瓜发育模拟模型的研究

根据发育阶段生长度日恒定的原理和温室栽培试验,将温室甜瓜生长发育阶段划分为播种期、幼苗期、伸蔓期、开花坐果期、果实生长盛期、果实成熟期,建立了温室甜瓜发育的动态模拟模型,并确定了发育阶段生长度日的参数,系统地预测甜瓜生长发育阶段。模型检验结果表明,温室甜瓜发育动态模拟模型具有较高的精确性。     

Effects of Light and Temperature on Uptake and Distribution of Nitrogen, Phosphorus and Potassium of Cucumber in Solar Greenhouse

The influence of light and temperature conditions inside solar greenhouse of winter-spring and autumn-winter crop in northern China on uptake and distribution of nitrogen, phosphorus and potassium of cucumber was studied. The results showed that plant root development and uptake and distribution of N, P and K benefited more from inside light and temperature changes in winter-spring crop. Root volume and root activity increased more rapidly in winter-spring than in autumn-winter. Uptake of total N, P2O5 and K2O increased with plant development in winter-spring, and declined in autumn-winter crop. Distribution of total N,P2O5 and K2O at different part of cucumber at fruit bearing stage was significantly influenced by inside light and temperature of solar greenhouse. Total N, P2O5 and K2O were mainly distributed to leaves and stems at early stage, and increasingly to fruits after fruit bearing.     

不同光温环境对日光温室黄瓜氮磷钾吸收分配的影响

 研究了华北地区秋冬、冬春不同季节茬口日光温室内的不同光温环境对黄瓜氮、磷、钾吸收分配的影响。结果表明 ,温室内黄瓜结瓜期的光温环境变化 ,冬春茬较秋冬茬利于黄瓜根系发育和对氮、磷、钾的吸收分配。冬春茬黄瓜根系生长速率、根系活力均比秋冬茬高。冬春茬黄瓜对氮、磷、钾的吸收不断增加 ,秋冬茬则不断下降。结瓜期的光温环境显著影响氮、磷、钾在黄瓜不同部位的分配。黄瓜生育前期氮、磷、钾以向茎叶分配为主 ,结瓜后向果实的分配增加     

沿海围垦区普通塑料大棚内黄瓜需水量研究

[目的]开展沿海围垦区大棚内黄瓜(Cucumis ativus)需水量试验,对指导大棚内作物种植,发展精准灌溉具有重要的意义。[方法]以20 cm深处土壤含水率的上下限,确定土壤的灌水时间、灌水量。苗期土壤含水率的上下限分别按田间持水率70%～100%、80%～100%控制;开花坐果期、盛果期土壤含水率的上下限分别按田间持水率70%～100%、80%～100%、90%～100%控制。[结果]春、秋两季种植的黄瓜需水量在300 mm左右,秋黄瓜生育期需水量略高于春黄瓜。两者的需水量、需水强度均随着作物生长而增大,盛果期最大,春黄瓜盛果期需水量173.1 mm,需水强度5.09 mm/d;秋黄瓜盛果期需水量156.7 mm,需水强度4.09 mm/d。[结论]秋黄瓜与春黄瓜各生育期的需水强度及需水量差异较大,棚内温度差异是造成春、秋两茬黄瓜需水规律不一致的主要原因。     

Yield and Quality Response of Cucumber to Irrigation and Nitrogen Fertilization Under Subsurface Drip Irrigation in Solar Greenhouse

The aims of this research were to compare subsurface drip irrigation scheduling and nitrogen fertilization rates in cucumber, and evaluate yield and quality of cucumber fruit, water (WUE), irrigation water (IWUE), and nitrogen use (NUE) efficiencies in the solar greenhouse in Southwest China. The irrigation water amounts were determined based on the 20 cm diameter pan (Ep) placed over the crop canopy, and cucumber plant was subjected to three irrigation water levels (I1, 0.6 Ep; I2, 0.8 Ep; and I3, 1.0 Ep) in interaction with three nitrogen fertilization levels (N1,300 kg ha-1; N2, 450 kg ha-1; and N3, 600 kg ha-1). The results showed that the cucumber fruit yield increased with the improvement of irrigation water. Irrigation water increased yields by increasing the mean weight of the fruits, and also by increasing fruit number. But the highest values of IWUE and WUE were obtained from 12 treatment. NUE significantly decreased with the improvement of N application, but increased by irrigating more water. The quality of cucumber fruit decreased with the improvement irrigation water and nitrogen fertilization. In conclusion, the optimum irrigation level and nitrogen fertilizer application level for cucunber under subsurface drip irrigation in the solar greenhouse in Southwest China were 0.8 Ep and 450 and 600 kg ha-1, respectively.     

乙烯利在黄瓜杂交制种中的应用

[目的]研究乙烯利在绿岛3号黄瓜杂交制种的应用效果。[方法]采用80、100、133μl/L乙烯利在母本幼苗期处理2～3次,分析其对杂交种子产量和质量等相关性状的影响。[结果]用80～100μl/L乙烯利处理母本黄瓜幼苗2次(2叶1心和4叶1心),可有效降低第1雌花节位,提高20节内雌花节率而平均多雌节率较低,平均单株种子产量和种子千粒重均较高。[结论]该研究确定了乙烯利的最佳使用浓度和使用次数,可指导绿岛3号黄瓜秋冬茬杂交制种实践。     

供水吸力对温室黄瓜产量与水分利用效率的影响

 【目的】研究不同供水吸力即不同土壤水分对温室黄瓜（Cucumis sativus L.）生长发育的影响,确定黄瓜不同生育期对水分的需求,为温室黄瓜灌溉决策提供理论依据。【方法】采用负水头供水控水盆栽装置,通过设定装置不同的供水吸力（WST）来持续稳定控制不同的土壤含水率,分析各供水吸力处理的黄瓜叶片光合、产量与水分利用效率的差异。【结果】负水头供水控水盆栽装置能通过调节供水吸力持续稳定控制土壤不同含水率;黄瓜植株在3—5 kPa供水吸力范围内产量与商品瓜率最高,叶片净光合速率、干物质积累量也较高;3—13 kPa处理范围内的黄瓜水分利用效率差异不明显,最高为7 kPa处理的36.57,1 kPa处理的黄瓜水分利用效率最低,与其它处理差异显著,表明对黄瓜各生育期进行分期水分调控才能显著提高水分利用效率;试验结果还表明,黄瓜随着生育进程需水量越来越大,供水不足会导致生长点枯死而停止生长,影响黄瓜产量与商品瓜率,黄瓜采收后期适当加大水分供应可以增加采收后期产量。【结论】3—5 kPa的供水吸力较适合温室黄瓜的生长,此时土壤相对含水量为67%—81%;适当降低黄瓜苗期土壤水分、控制花期土壤水分和增加结果期土壤水分能进一步提高产量与水分利用效率。