日光温室长季节栽培番茄群体辐射特性及光合作用模拟模型研究

论文摘要

本文以大量的温室试验数据资料为基础,通过对试验数据的整理分析建立了适合日光温室番茄光合作用的模拟模型,用于预测温室环境调控对番茄生长发育的影响,为温室环境优化控制、作物生产智能化管理等方面提供理论依据。本试验从日光温室内光合有效辐射的分布情况着手,建立了日光温室番茄单叶光合作用模型,同时分析了日光温室环境对光合作用的影响,在此基础上建立了日光温室番茄群体光合作用模型,模拟了番茄群体光合日总量,为日光温室番茄生产中环境条件的管理提供理论依据。主要研究结果如下：1.将日光温室番茄冠层按高度均匀分为4层,观测不同冠层的光合有效辐射、叶面积指数,净光合速率和光合有效辐射透光率,探索群体内光合有效辐射规律。得出日光温室太阳辐射的水平分布和垂直分布规律,对累积叶面积指数与光合有效辐射、冠层高度和净光合速率之间的关系进行了相关性分析。结果显示日光温室番茄植株群体内光合有效辐射与冠层高度呈极显著性正相关,与累积叶面积指数呈极显著性负相关,叶片净光合速率与冠层高度及光合有效辐射均呈极显著性正相关,相关系数均在0.94以上。2.建立了适合我国北方日光温室番茄单叶的光合速率模型,公式为同时对晴天条件下番茄叶片净光合速率的日变化进行模拟,拟合度均在0.94以上,相对误差均在10%以内,模拟效果良好。3.通过对日光温室番茄群体叶面积指数、温室环境（光照、温度和二氧化碳等）的测量,分析了群体叶面积指数的动态变化及环境因子对日光温室番茄光合作用的影响。结果表明：群体叶面积指数的增长呈“慢—快—慢”的趋势；净光合速率随着光照强度、二氧化碳浓度的增加而迅速增大,当光照强度、CO2浓度达到一定值时,即饱和点,净光合速率就不再增加,且确定了日光温室番茄适宜的光合作用温度在24-34℃之间,其中以26-32℃最为适宜。这些环境因子的确定为日光温室番茄光合生产中的环境调控提供理论依据。4.确定了日光温室长季节栽培番茄消光系数为0.89,提高了模型在长季节栽培番茄上的精确度；提出了适用于日光温室长季节栽培番茄群体的每日光合日总量的模拟方法。利用此模型可以计算不同地区日光温室长季节栽培番茄群体不同日期的光合日总量。高斯积分法在保证计算的精度的同时大大简化了群体光合速率的计算过程。本文所建立的日光温室番茄光合作用模拟模型具有较高的预测性、机理性和实用性,为日光温室番茄栽培模拟优化系统的完成奠定了基础。借助于该模型可以合理地安排温室番茄的生产,确定番茄的适时播种期,可以很好地预测光合产量,同时为日光温室番茄生长的环境调控提供理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1.1 作物模拟模型研究概况
• 1.2 国内外作物光合模型的研究现状
• 1.2.1 国内作物光合模型的研究现状
• 1.2.2 国外作物光合模型的研究现状
• 1.3 模型的验证
• 1.4 模型应用中存在问题
• 1.5 课题研究的目的和意义
• 1 日光温室番茄群体光合有效辐射分布规律的研究
• 1.1 材料与方法
• 1.1.1 试验设计
• 1.1.2 测算指标及方法
• 1.1.3 统计分析
• 1.2 结果与分析
• 1.2.1 日光温室中番茄植株群体内光合有效辐射的空间变化
• 1.2.2 日光温室番茄植株群体内光合有效辐射与累积叶面积指数的关系
• 1.2.3 日光温室番茄植株群体内光合有效辐射透光率与净光合速率的关系
• 1.2.4 日光温室番茄植株群体内平均光合有效辐射、冠层高度、净光合速率与累积叶面积指数的相关性分析
• 1.3 小结
• 2 日光温室番茄叶片光合速率模拟模型及其验证
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试材
• 2.1.2 检测指标与方法
• 2.1.3 模型的描述
• 2.1.4 参数的确定
• 2.1.5 模型的验证
• 2.1.6 模型的检验
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 叶片光合速率模型在番茄净光合速率日变化中的运行结果
• 2.2.2 单叶光合速率模型在番茄净光合速率日变化中的验证
• 2.2.3 单叶光合速率模型在番茄净光合速率日变化中的检验
• 2.3 小结
• 3 日光温室番茄群体光合作用模拟模型
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试材
• 3.1.2 检测指标与方法
• 3.1.3 冠层光合作用模型的描述
• 3.1.4 k的确定
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 群体叶面积指数的动态变化
• 3.2.2 环境因子对光合作用的影响
• 3.2.3 群体光合速率模拟
• 3.3 小结
• 4 结论与讨论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位论文期间发表文章