日光温室番茄生长发育和干物质生产模拟模型的研究.pdf

沈阳农业大学博士论文 摘要 建立温室作物模型是进行温室环境和作物生长发育精准化控制和定量化 管理的核心技术。园艺作物的模拟在20世纪80年代得到迅速发展。在温室生 产系统中，随着计算机工具的应用，控制地上部和根的生长环境的控制系统 对量化信息的需要加速了模拟模型的发展。本文在国内外研制的番茄模拟模 型基础上，通过3年的试验研究建立了适合目光温室内生长的长季节栽培的 番茄生长发育与干物质生产模拟模型。为此还需建立日光温室内气象要素的 模拟模型。全文包括日光温室内辐射、温度、c晓浓度等气象要索的模拟和番 茄生长发育及干物质生产的模拟两个部分。主要研究结果如下： 1．建立了模拟日光温室寒冷季节揭盏帘时闽的模拟模型，从而可以计算 晴天条件下温室内的日照时数。在模型中根据当地气温变化特点设计了正弦 函数。．经过检验模型的模拟效果很好，揭苫与盖苫时间的模拟与实际值对比． 其决定系数达O．95左右。 2．定义晴朗指数的概念，即晴朗指数为当地实测太阳辐射臼总量与天 文辐射日总量的比值。根据沈阳20年实测辐射资料与计算的天文辐射，算 出各月降序的每日晴朗指数多年平均值。利用随机函数，从多年平均睛朗指 数：{产生一个隧机值做蔗j：模拟日的晴明指数，挨拟曰的太阳辐射日总量即 为犬文辐射值乘以晴朗指数。对2000年1月份三次随机模拟的太阳辐射曰 总￡tj实际值分布状况进行比较，结果相对变率最大为9．83％，最小为 一I．沁x，平均值为6．06％。说明可用晴朗指数模拟未来的太阳辐射日总量， 在此基础上计算从揭苫至盖苫期间温室内的光合有效辐射日总量，它可以用 来做为以目为步长的温室内番茄生长发育模拟模型的输入气象资料。 3．温室内光合有效辐射日变化模拟结果表明：晴天时温室内光合有效 辐射日变化模拟值与实测值吻合比较好，阴天由于云量云高变化不定，致使 模拟结果不理想，但经F检验均达到了O．01的显著水平。输出结果可用于以 小时为步长的模拟温室内番茄生长发育模拟模型中。 4．在不同季节分别以日光温室内最高气温、最低气温及日平均气温实 测值作为因变量，室外气象台观测的曰最高气温、目最低气温、日平均气 温、日较差及太阳总辐射日总量作为自变量，采用逐步回归分析方法进行 分析。结果表明日平均温度回归效果最好、最低温度回归效果次之、最高 摘 要 温度的回归效果稍差。但回归结果F检验均达到O．005显著水平。说明在目 前甚至相当长时间内温室环境监测仪器并不能普遍使用的情况下，可以用 常规气象资料来模拟或预测温室内的温度，为解决温室作物生长发育模拟 模型需要温度数据提供了简单可行的方法。 5．温室内温度日变化模拟结果表明：晴天不放风情况下温度模拟值与 实测值的变化趋势比较吻合，模拟值与实测值的决定系数达到O．9643，F 值为205．70，达到0．01显著水平；晴天放风条件下温度模拟值与实测值的 决定系数为0．9636，F值为500．81，达到0．Ol显著水平：阴天不放风时温 度模拟值与实测值的决定系数为0．8715，F值为105．77，达到0．01显著 水平。检验结果说明模拟效果很理想。温室内气温日变化的模拟结果可用 于以小时为步长的番茄生长发育模拟模型中。 6．明确了日光温室内的温度与光合有效辐射的关系：晴天上午从揭苫 到10：30、午后从13：30到盖苫期间二者均呈正相关关系，决定系数在 0．9131和0．9846范围内：阴天时，上、下午的决定系数分别为0．6653和 O．6923。 7．明确了目光温室内的CO：浓度与温度的关系：晴天上午从揭苫到lO： 30以前二者呈负线性关系：阴天时全天的CO,浓度都与温度呈负线性关系， 决定系数均达到0+9以上。 8．对温室中CO,浓度的El变化进行的模拟结果表明：晴天不放风情况 下C02浓度模拟值与实测值的决定系数为0．9763，F值为315．02，达到 0．01显著水平；晴天放风条件下模拟值与实测值的决定系数为0．9598，F 值为449．86，达到0．01显著水平；阴天不放风时模拟值与实测值的决定系 数为0．8719，F值为106．16，达到O．01显著水平。 9．结合国内外番茄器官形成模型研究现状，从番茄生物学特性出发， 利用计算机数值模拟技术，建立了番茄茎、叶、果形成的数学模拟模型。 经试验资料初步拟合检验，模拟结果与实测值基本吻合，整体趋势较