日光溫室切花郁金香生長(zhǎng)發(fā)育和外觀品質(zhì)模擬模型.pdf

1、郁金香(Tulip gesneriana)是國(guó)際知名的高檔鮮切花之一。本研究于2007年11月至2008年2月期間，在江蘇徐淮地區(qū)連云港(34°42′N,119°30′E)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所花卉中心孔望山試驗(yàn)基地日光溫室內(nèi)進(jìn)行了不同品種、不同定植期和不同密度的栽培試驗(yàn)，以日光溫室切花郁金香的生長(zhǎng)發(fā)育和外觀品質(zhì)形成的生理生態(tài)過(guò)程為研究基礎(chǔ)，對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)和作物數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，采用單株吸收輻熱積(Intercepted product of t

2、hermal effectiveness and PAR per plant, PTI)為尺度，建立了日光溫室切花郁金香發(fā)育模擬和花期預(yù)測(cè)模型、生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)模擬模型（包括葉面積指數(shù)模型和干物質(zhì)生產(chǎn)和分配模型）和外觀品質(zhì)模擬模型三個(gè)子模型，綜合構(gòu)成了日光溫室切花郁金香生長(zhǎng)發(fā)育和外觀品質(zhì)模擬模型。本研究主要內(nèi)容如下：
　　 1.日光溫室切花郁金香發(fā)育模擬模型
　　 根據(jù)溫度和輻射對(duì)日光溫室切花郁金香的發(fā)育生理生態(tài)過(guò)程的影響，建立

3、日光溫室切花郁金香發(fā)育模擬和花期預(yù)測(cè)模型。利用第一批的試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了日光溫室切花郁金香完成各生育時(shí)期所需的單株吸收輻熱積，并用獨(dú)立的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果表明：該模型對(duì)日光溫室切花郁金香不同發(fā)育階段天數(shù)的模擬值與實(shí)測(cè)值基于1:1直線的決定系數(shù)R2為0.95，萌芽期、展葉期、現(xiàn)蕾期和采收期的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的回歸估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤RMSE分別為0.7、1.3、2.9和1天，預(yù)測(cè)精度明顯高于以有效積溫GDD為尺度的模擬模型(RMSE分別為0.7

4、、7.5、5.2和1.7d)。
　　 2.日光溫室切花郁金香生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)模擬模型
　　 (1)日光溫室切花郁金香葉面積指數(shù)模型
　　 根據(jù)郁金香的葉片展開(kāi)數(shù)及其生長(zhǎng)對(duì)日光溫室內(nèi)溫度和輻射的反應(yīng)，利用不同品種和不同批次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，首先建立單株展葉數(shù)(n)與萌芽后單株吸收輻熱積(PTI)的關(guān)系：
　　 n=4×(1-exp(-an×PTI/4))
　　 式中，4為單株總?cè)~數(shù)（郁金香一般為4片葉），an為品

5、種參數(shù)。然后建立不同葉位葉長(zhǎng)(LLn)與展葉后單株吸收輻熱積(PTI)的關(guān)系：Kn×△PTInj+LL0LLn＜LLmax,n
　　 LLn={
　　 LLmax,nLLn≥LLmax,n
　　 Kn=(K1-K4)+K1×exp(-n/rn)
　　 △PTInj=PTIj-PTIn
　　 式中，Kn為第n葉的葉片伸長(zhǎng)速率(mm/(MJ· pl-1))；△PTInj為第n葉從剛展開(kāi)到萌芽后第j天單

6、株吸收輻熱積(MJ· p1-1); LL0(=80mm)為展葉時(shí)葉長(zhǎng)(mm); LLmax, n為第n葉的最大葉長(zhǎng)。K1、K4分別為第1和第4張葉片的伸長(zhǎng)速率，rn為葉序?qū)θ~片伸長(zhǎng)速率的影響因子。PTIj為萌芽j天后單株吸收輻熱積(MJ· p1-1), PTIn表示從萌芽至第n葉展開(kāi)單株吸收輻熱積(MJ·pl-1)。
　　 根據(jù)試驗(yàn)一中的葉面積、葉長(zhǎng)和葉寬觀測(cè)數(shù)據(jù)，可得到切花郁金香葉面積(LA)與葉長(zhǎng)(LLn)、葉寬(LWn)的

7、關(guān)系，以及葉長(zhǎng)(LLn)與葉寬(LWn)的關(guān)系如下：
　　 LA=∑LAn
　　 LAn=a×LLn×LWn
　　 LWn=b×LLn
　　 式中，a為葉面積系數(shù)，b為品種參數(shù)。則任一天的葉面積指數(shù)可計(jì)算為：
　　 LAI=LA×p
　　 本模型對(duì)葉面積指數(shù)的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值基于1:1直線間的決定系數(shù)R2為0.98，回歸估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤差RMSE為0.09。
　　 (2)日光溫室切花郁金香

8、干物質(zhì)生產(chǎn)與分配模型
　　 植株的干物質(zhì)生產(chǎn)和分配是郁金香產(chǎn)量和品質(zhì)形成的基礎(chǔ)。根據(jù)溫度和輻射對(duì)郁金香生長(zhǎng)的影響，以單株吸收輻熱積為尺度，建立日光溫室切花郁金香干物質(zhì)生產(chǎn)與分配模型。單株總干重(W)與單株吸收輻熱積(PTI)的關(guān)系可描述如下：
　　 W=W0+c×PTI
　　 式中，W0為定植時(shí)種球干重(g pl-1)， c為單株總干重增加速率(g·MJ-1)
　　 在干物質(zhì)分配研究中，根據(jù)試驗(yàn)一的數(shù)據(jù)和

9、分配指數(shù)的概念計(jì)算出郁金香地上、地下部分配指數(shù)。地上，地下部分配指數(shù)與萌芽后單株吸收輻熱積(PTI)的關(guān)系如下：
　　 PIR=1-PIS
　　 式中，PIS為地上部分配指數(shù)，PIS0為萌芽時(shí)地上部分配指數(shù)，PISh為采收時(shí)地上部分配指數(shù)，d為地上部分配指數(shù)增加速率，PIR為地下部分配指數(shù)。地上部分各器官配指數(shù)與萌芽后單株吸收輻熱積(PTI)的關(guān)系如下：
　　 PIST=PIST0+(PISTh-PIST0)/(

10、1+exp(-(PTI-f)×102))
　　 PIL=PILh+PIL0/(1+exp((PTI-e)/e))
　　 PIF=1-PIL-PIST
　　 式中，PIST、PIL為莖、葉分配指數(shù)，PIF為花分配指數(shù)，PIST0、PIL0為萌芽時(shí)莖、葉分配指數(shù)，PISTh、PILh為采收時(shí)莖、葉分配指數(shù)，F(xiàn)WS為地上部分鮮重(gpl-1),DWS為地上部分干重(gpl-1),e、f、g均為與品種有關(guān)的擬合系數(shù)。通過(guò)

11、利用獨(dú)立試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果為：模型對(duì)日光溫室切花郁金香的單株總干重、單株莖干重、單株葉干重、單株花干重和地上部分鮮重的模擬值與實(shí)測(cè)值間1:1線的決定系數(shù)R2分別為0.98、0.98、0.98、0.97、0.98，回歸估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤差RMSE分別為0.19g·pl-1、0.07g·pl-1、0.08g·pl-1、0.03g·pl-1、2.08g·pl-1。
　　 3.日光溫室切花郁金香品質(zhì)模擬模型
　　 根據(jù)日光溫室

12、切花郁金香的外觀品質(zhì)形成過(guò)程對(duì)溫度和輻射的反應(yīng)，構(gòu)建切花郁金香的株高、展葉數(shù)、莖基（長(zhǎng)、粗）、花頸（長(zhǎng)、粗）、花蕾（長(zhǎng)度、直徑）和節(jié)間距的預(yù)測(cè)模型。其中，株高與單株吸收輻熱積的關(guān)系可用指數(shù)線性生長(zhǎng)方程進(jìn)行描述：
　　 H=(cm/rm)ln[1+exp(rm(PTI-PTIb))]
　　 式中，H為株高(mm)， cm為株高增長(zhǎng)速率(mm·(MJ· pl-1)-1), rm為相對(duì)增長(zhǎng)速率(mm·mm-1·(MJ· pl-

13、1)-1), PTI為萌芽后單株吸收輻熱積(MJ·pl-1)， PTIb為從萌芽到植株冠層封行的單株吸收輻熱積(MJ· p1-1)。
　　 莖基（長(zhǎng)、粗）、花頸（長(zhǎng)、粗）、花蕾（長(zhǎng)度、直徑）和展葉數(shù)的與單株吸收輻熱積的關(guān)系可用負(fù)指數(shù)方程描述：
　　 Y=Ymax×(1-exp(-r×PTI/Ymax))+Y0
　　 式中，Y為外觀指標(biāo)達(dá)到采收時(shí)的測(cè)量值，即展葉數(shù)、莖基長(zhǎng)度和粗度(mm)、花頸長(zhǎng)度和粗度(mm)、花

14、蕾直徑和長(zhǎng)度(mm), Ymax為上述外觀品質(zhì)指標(biāo)的最大增長(zhǎng)量，r為外觀指標(biāo)的增長(zhǎng)速率(mm·(MJ· pl-1)-1)， PTI為各外觀指標(biāo)從可以測(cè)量至采收的單株吸收輻熱積(MJ·pl-1)， Y0為外觀指標(biāo)開(kāi)始測(cè)量前的初始值。
　　 郁金香節(jié)間距的模擬是通過(guò)建立郁金香的各節(jié)間距最大增長(zhǎng)量、增長(zhǎng)速率與第一節(jié)間距以及節(jié)間順序的關(guān)系，從而對(duì)各節(jié)間距進(jìn)行預(yù)測(cè)。公式如下：
　　 LI=LImax,i×(1-exp(-ri×PT

15、I/LImax, i))+LI0
　　 LImax, j=LImax,1×(1-Kmax i×(i-1))
　　 ri= ri.1×(1-Kr, i×(i-1))
　　 式中，LI為各節(jié)間距達(dá)到采收時(shí)的測(cè)量值，LImax.i為各節(jié)間距的最大增長(zhǎng)量(mm),ri為各節(jié)間距的增長(zhǎng)速率(mm·(MJ·pl-1)-1),PTI為各節(jié)間距抽生后單株吸收輻熱積(MJ·p1-1),LI0(=20mm)為節(jié)間距抽生時(shí)初始生長(zhǎng)量(

16、mm);LImax,1和ri，1分別為第一節(jié)間距的最大增長(zhǎng)量(mm)和增長(zhǎng)速率(mm·(MJ·pl-1)-1),Kmax,i和Kr,i分別是節(jié)間順序?qū)?jié)間距最大增長(zhǎng)量和增長(zhǎng)速率的影響因子，i為節(jié)間順序。
　　 模型對(duì)日光溫室切花郁金香各外觀品質(zhì)指標(biāo)預(yù)測(cè)效果較好，模型對(duì)株高、展葉數(shù)、莖基長(zhǎng)度、莖基粗度、花頸長(zhǎng)度、花頸粗度、花蕾長(zhǎng)度、花蕾直徑和節(jié)間距的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間R2分別為0.97、0.97、0.98、0.98、0.98、0.

17、97、0.98、0.97和0.96,RMSE分別為30.8mm、0.2、3.5mm、0.1mm、5.5mm、0.1mm、1.2mm、0.4mm和1.8mm。
　　 利用各處理郁金香整個(gè)生育期累積的單株吸收輻熱積和收獲時(shí)統(tǒng)計(jì)的的出花率，建立兩個(gè)供試品種的各等級(jí)郁金香的出花率與單株吸收輻熱積之間的關(guān)系。
　　 RA=R0+V1×PTI
　　 RB=R0+V2×PTI
　　 RC=Rf-RA-RB