温室番茄生长发育模拟模型的研究

论文题目: 温室番茄生长发育模拟模型的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 农业电气化与自动化

作者: 侯加林

导师: 王一鸣

关键词: 模拟模型,番茄,温室,生长发育,肥料,光合作用

文献来源: 中国农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文以大量的温室试验数据资料为基础,通过对试验数据进行整理分析,根据作物生理生态学理论和温室番茄生长的机理,分别建立了温室番茄生长发育、叶序发育、器官建成、叶面积动态、肥料效应、光合作用、干物质积累与分配以及产量形成等模拟模型。主要研究内容如下: 1.依据番茄生理学的基本原理,以温室内的环境参数为模型变量,建立了温室番茄生长发育的非线性模型。该模型描述了温室内温度、日照长度长及CO2浓度等环境因子对番茄发育速度的影响,模型具有良好的解释能力和较高的精度。利用试验数据资料对模型进行检验,模拟结果表明:对不同生育阶段的模拟,绝对误差均在3天之内,平均相对误差小于4%。 2.番茄叶序发育的非线性模拟模型描述了温度及CO2浓度对番茄出叶速率的影响,模型具有良好的解释能力和较高的精度。利用试验数据资料对模型进行检验,模拟结果表明:绝对误差均在1片叶之内,平均相对误差小于2%。 3.以有效积温（生理发育时间）为驱动变量,研究了日光温室番茄叶片、叶面积指数、果实的发生发展及其消长动态。它们在整个生长期的变化动态可以描述为分段函数。一部分生长发育趋势呈线性关系,另一部分生长发育趋势符合Logistic曲线。 4.采用了先进的近代优化算法,建立了番茄产量与施肥量之间的数学模型,模型描述了氮、磷、钾肥对番茄产量的影响,通过对模型解析,可以算出土壤供应养分量、所施肥料的利用率、不同养分的增产效应及不同养分肥料配合施用的交互效应、最高产量及最高产量施肥量、经济产量及经济产量施肥量,作为科学施肥的依据。 5.以光合作用为基础,建立了温室番茄光合生产动态模拟模型,模型有叶面积动态、温室冠丛光分布、单叶光合作用、冠丛光合作用、呼吸消耗和同化物在各器官中的分配等模型组成,同时考虑了温室内的环境（温度、CO2浓度及水分）的影响。结果表明,温室番茄各生育阶段干物质积累量的实测值与模拟值的相对误差在-3.0—10.0%之间,模拟值与实测值具有较好的一致性。 6.引入了分配指数的概念来描述干物质在不同器官之间的分配,同时用整数型Beta概率函数描述器官的扩展规律,可灵活地适应多种扩展曲线类型,较好地解决了物质在同一器官上不同年龄（位置）之间的物质分配。本文所建立的温室番茄生长发育模拟模型具有较高的预测性、机理性和实用性,为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,预测番茄的生长发育时期,有计划地进行科学管理和合理施肥。同时利用温室番茄的光合生产和干物质积累模拟模型可以很好地预测各生育阶段的干物质积累量,为进一步进行干物质分配和产量预测模拟奠定基础。

论文目录:

第一章绪论

1.1 关于作物生长发育模拟模型研究的综述

1.1.1 作物生长模拟模型的定义与特征

1.1.2 作物生长发育模拟模型研究的意义、方法

1.1.3 作物生产系统与作物模型的建立

1.1.4 作物生长发育模拟模型的结构

1.1.5 作物生长发育模拟模型的研究历程及其主要派别

1.1.6 作物模拟模型的应用领域

1.1.7 作物生长发育模拟模型的研究现状、存在问题及发展趋势

1.2 温室番茄生长发育模拟模型国内外研究动态

1.2.1 国外番茄生长发育模拟模型的研究现状

1.2.2 国内番茄生长发育模拟模型的研究现状

1.3 研究的目标、内容与技术路线

1.3.1 研究的目标及意义

1.3.2 研究的内容

1.3.3 拟解决的关键问题

1.3.4 研究方法和技术路线

第二章番茄生长发育模拟模型

2.1 番茄生长阶段的划分与发育指数

2.2 番茄生长发育与积温关系的模拟模型

2.2.1 作物生长发育的普适理论模型

2.2.2 番茄生长发育的线性模型

2.2.3 番茄生长发育的非线性模型

2.2.4 番茄不同生长发育阶段的非线性模型

2.2.5 常年逐日气温和日长生成模型

2.3 番茄生长发育动态模拟模型

2.4 模型参数的确定及其检验

2.4.1 试验设计及栽培管理

2.4.2 模型参数的确定

2.4.3 模型验证

2.5 讨论与结论

第三章番茄器官生长发育模拟模型

3.1 试验材料和方法

3.1.1 生长数据的获取

3.1.2 环境数据的获取与处理

3.2 番茄叶序模拟模型

3.2.1 番茄叶序发育的线性模型

3.2.2 番茄叶序发育的非线性模型

3.2.3 番茄发育动态模拟模型

3.3 模型参数确定及模型检验

3.3.1 模型参数的确定

3.3.2 模型的验证

3.4 叶片扩展与生理发育时间关系模型

3.5 单叶面积扩展与生理发育时间关系模型

3.6 茎节数与叶序的同伸关系

3.7 叶序与果位的同伸关系

3.8 果实生长发育与生理发育时间的关系模型

3.9 番茄生育期模型与叶序模型的关系

3.10 发育、叶序及器官建成模型的组装

3.11 小结

第四章番茄养分产量效应模拟模型

4.1 农田施肥量的确定

4.1.1 目标产量法

4.1.2 肥料效应函数法

4.2 养分产量效应模型

4.2.1 一元养分产量效应模型

4.2.2 二元养分产量效应关系模型

4.2.3 三元养分产量效应关系模型

4.3 试验设计方案及测产结果

4.3.1 试验设计及测产结果

4.3.2 模型建立

4.3.3 养分产量效应模型的实际意义

4.4 三因素养分效应模型解析

4.4.1 单因子效应分析

4.4.2 两元素交互作用分析

4.5 小结

第五章番茄群体光合作用模拟模型

5.1 光合作用的定义

5.2 番茄群体叶面积动态模型

5.3 光能分布和截获

5.3.1 逐日太阳总辐射

5.3.2 冠层内光的分布与吸收

5.3.3 光合作用模型

5.3.4 模型参数的获取

5.3.5 环境因子对光合作用的影响

5.4 冠层呼吸作用与干物质积累模型

5.4.1 呼吸作用模型

5.4.2 干物质积累模型

5.5 同化物分配与器官扩展

5.5.1 同化物分配模式

5.5.2 干物质分配动态模型

5.5.3 器官的扩展函数

5.5.4 番茄循环生长模型

5.6 模型验证

5.6.1 番茄净光合速率日变化

5.6.2 番茄产量模型检验

5.7 小结

第六章结论与建议

参考文献

致谢

个人简介

发布时间: 2005-07-18

参考文献

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