番茄生长发育与环境关系的动态模拟

论文摘要

农业生产系统是一个复杂的多因子动态系统,受气象、土壤、作物、生产技术等多种因素的影响,表现为时空变异性大,经验性和地域性强,定量化程度低。作物生长模拟模型着重利用系统分析方法和计算机模拟技术,对作物生长发育过程及其与环境的动态关系进行定量描述和模拟。通过作物生长模拟模型,可以深入了解作物生长过程及其与气候、土壤环境和管理措施的关系。一些过程性模型的描述仍然是经验性的,地域适应性不强。为了适应番茄温室生产的需要,实现“精准化”管理,需要建立小规模的机理性模型。借助现代统计学和电子计算机技术,对番茄生长发育和环境的动态关系进行系统分析和定量描述,建立相应数学模型,对番茄生长发育进行模拟,用以来指导番茄生产,使番茄达到模式化优化栽培,均衡供应。番茄发育是指其株高、茎叶、花果等发育速率和数量变化等,有其内在的规律,与外界环境条件密切相关。本研究利用农户温室和CO2梯度浓度增施试验的番茄生长发育和环境温度光照等数据,依据系统分析法和数学模型理论,分析番茄果实、主茎和叶片生长发育与环境因子之间的数学关系,从而建立番茄生长发育模型,得出了以下主要结论:（1）根据番茄生理发育时间恒定原理,建立了番茄各序果实生长发育的模型,PDT=SUM （RTE）,其中RTE是以温度t为自变量的正弦指数三段函数。此模型能准确预测番茄果实发育期,模拟结果显示: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:28,31,33,35,33d,模拟值与观测值的回归估计标准误差分别为2,3,1,2,1d,与基于有效积温的发育模型进行对比,结果显示,此模型能准确预测番茄果实发育期,预测精度明显高于基于有效积温的发育模型。（2）对比了不同CO2浓度和留果摘叶处理下果实的最大库强,并用回归分析得出番茄果实库活力的动态变化。建立果实在不同处理下生长速率模型,这些模型是以自然时间天t为步长,果实横径为因变量的Logistic函数式,并得出库强与CO2浓度的数学关系式,FDM=14.094ln（C）-25.291和FDMM=13.74624C3-0.0002C2+0.1647C-8.8555。（3）本研究选取番茄开花坐果期的主茎和叶的生长发育为模拟对象,引入几个主要环境参数作为驱动因子,通过线性回归分析,去除影响较小的因子,筛选出对番茄主茎和合轴内叶片数影响较大的因子,建立了基于生理发育时间的番茄主茎生长发育模型SV = 7599.5e0.0345PDT和合轴内叶片的生长发育模型L=3.9003PDT-3.0988。经过观察值和模拟值1:1作图检验,拟合程度都较好,能如实反映番茄主茎和叶的生长状态。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 作物模拟模型的研究概述
• 1.1.1 作物模拟模型的特点
• 1.1.2 作物模拟模型的分类
• 1.1.3 作物模拟模型的建立原理与基本方法
• 1.1.4 作物模拟模型研究的意义
• 1.1.5 作物模拟模型研究进展
• 1.2 国内外作物模拟模型研究概况
• 1.2.1 国外作物模拟模型研究概况
• 1.2.2 国内作物模拟模型研究概况
• 1.3 番茄生长发育模拟模型研究简况
• 1.4 本研究的选题依据、研究内容和研究思路
• 1.4.1 选题依据
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 研究思路
• 第二章 基于生理发育时间的番茄果实发育期的模拟
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料与试验设计
• 2.1.2 试验管理与环境参数
• 2.1.3 模型描述
• 2.1.4 模型验证方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 番茄各序果实完成生理期所需的生理发育时间
• 2.2.2 模拟结果及检验
• 2.2.3 PDT 法与有效积温法对比
• 2.2.4 利用模型诊断预警番茄各序果实生长发育时间
• 2.3 小结
• 2加富环境下番茄果实库强与库活力的模拟'>第三章 CO₂加富环境下番茄果实库强与库活力的模拟
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 试验设计及方法
• 3.1.3 测定项目及方法
• 3.1.4 数据统计与分析
• 3.2 模型的描述
• 3.2.1 库强模型的建立
• 3.2.2 库活力模型的建立
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 单果潜在库强的模型
• 3.3.1.1 采用单果最大直径反映潜在库强
• 3.3.1.2 采用番茄果实干物质反映库强
• 3.3.1.3 单果潜在库强的模型
• 3.3.2 库活力的变化
• 3.3.2.1 不施二氧化碳气肥果实库活力的变化
• 3.3.2.2 增施二氧化碳气肥果实库活力的变化
• 3.3.2.3 番茄果实库活力总模型
• 3.3.3 环境二氧化碳浓度与果实库强的数学关系
• 3.4 小结
• 第四章 番茄主茎和叶的生长发育模拟
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验方法与设计
• 4.1.3 模型的建立
• 4.1.4 模型的验证
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 番茄开花坐果期生长发育生理时间
• 4.2.2 番茄主茎生长发育模型的建立
• 4.2.3 番茄叶生长发育模型的建立
• 4.2.4 基于生理发育时间的番茄主茎和合轴内叶片数的模型建立
• 4.2.5 模型的检验
• 4.3 小结
• 第五章 讨论和结论
• 5.1 讨论
• 5.1.1 基于生理发育时间的番茄果实发育期的模拟
• 2 加富环境下番茄果实库强与库活力的模拟'>5.1.2 CO₂加富环境下番茄果实库强与库活力的模拟
• 5.1.3 番茄主茎和叶的生长发育模拟模型研究
• 5.2 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介