基于有机氮营养的温室网纹甜瓜果实品质形成模型研究

摘要

甜瓜作为喜氮作物,在生产中为了达到优质高产的目的,常常存在盲目使用无机化肥的情况,化肥的不当使用会影响到甜瓜品质的提升,也会造成一些环境污染问题,例如淋溶等。甜瓜生产中的主要问题还有,果实品质检测主要依据破坏性取样进行,甜瓜品质控制和调控能力薄弱。设施甜瓜优质高产的必要条件之一就是合理施肥,对肥料的合理管控可以有效提高甜瓜果实的品质。甜瓜品质形成模型的建立,有利于实现甜瓜生产的精准预测调控。本实验以网纹甜瓜品种“网路”为试验材料,研究温室基质栽培中,不同有机肥无机肥配比处理对甜瓜植株生长和果实内外部品质的影响,为生产中合理调控甜瓜有机施肥提供理论依据。
　　本研究主要内容包括：⑴纯无机肥料处理下,基质缺乏缓冲性,肥料综合效用差,甜瓜茎叶长势较弱,同时会造成甜瓜叶片和果实中硝酸盐的积累;70％的高有机氮比例处理下,基质速效氮释放不足,甜瓜果实营养供应不足,果实生长和品质积累均受到制约。研究表明,30%和50%的有机氮比例比较适合甜瓜生长和果实品质形成,其中50%的有机氮比例处理表现最好。⑵定量分析了不同有机氮比例处理对网纹甜瓜外观品质形成的影响并构建了相关模型,同时采用相关的试验数据对建立的模型进行验证。果实单重、横径、纵径、果实网纹和果皮颜色等外部品质特征对应的模拟值实测值之间RMSE值分别为46.86g、6.49mm、6.75mm、0.0127和0.000579、0.00228、0.00269。该模型在温室网纹甜瓜果实的外观品质指标的定量预测上具有较高精度。⑶定量分析了不同有机氮比例处理对网纹甜瓜果实可溶性固形物、果实维生素C、可溶性总糖以及葡萄糖、果糖、蔗糖等单糖积累的影响,并构建了相关模型,同时采用相关的试验数据对建立的模型进行验证。验证结果表明,模拟值与实测值之间,甜瓜果实可溶性固形物、果实维生素C、可溶性总糖以及葡萄糖、果糖、蔗糖等单糖对应的RMSE分别为0.998%、2.932mg/g、4.067mg/g和1.058mg/g、1.076mg/g、2.875mg/g。该模型在温室网纹甜瓜果实的内部品质的定量预测上具有较高精度。⑷利用机器视觉技术,从“定性”和“定量”两方面进行了网纹甜瓜含糖量预测方法的研究。甜瓜样本图像采用自主开发的图像采集设备获取,网纹甜瓜特征值通过RGB色彩模型,L*a*b*色彩模型、HSV色彩模型和灰度共生矩阵( GLCM)来分析和计算,得到的结果被输入BP neural network系统中,分别对甜瓜果糖、葡萄糖、蔗糖和总糖含量和甜瓜果实生长阶段进行了预测。试验结果表明,在“定性”预测方面,试网纹甜瓜外部特征和内部品质之间的相关性较高,相关系数达到0.9672,为网纹甜瓜品质和收获期提供了良好的理论依据。

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第一章 文献综述

1 甜瓜的生产概况及氮肥施用研究进展

2 甜瓜果实品质概述

3 园艺作物模拟模型研究进展

4 本研究的目的意义

第二章 研究思路和方法

1 引言

2 研究思路和技术路线

3 材料与方法

4模型检验方法

第三章 有机氮配比对甜瓜植株生长和果实品质的影响

1 引言

2 材料方法

3 结果与分析

4 讨论

第四章 有机氮配比对网纹甜瓜果实外观品质形成影响的模拟

1 引言

2 材料与方法

3 模型描述

4 结论

第五章 有机氮配比对网纹甜瓜果实内部品质形成影响的模拟

1 引言

2 材料与方法

3 模型描述

4 讨论

第六章 基于机器视觉的网纹甜瓜内外部品质相关性分析

1 引言

2 材料与方法

3 模型描述

4 讨论

第七章 讨论与结论

1 结论

2 讨论

3 创新和展望

参考文献

致谢

本研究由以下项目支持

攻读研究生期间完成的文章