氮素对温室水果型黄瓜干物质生产、分配和产量形成过程影响的模拟研究

摘要

干物质生产、分配和产量形成过程决定了温室水果型黄瓜的经济效益。氮素是影响植物干物质生产、分配和产量形成的重要营养元素。为定量研究氮素对温室水果型黄瓜干物质生产、分配和产量形成过程的影响,本研究以雌性无限生长型品种‘戴多星’(Cucumis Sativus.‘Deltastar’)为试验材料,于2005年,在上海孙桥现代化农业园区的PVC联栋温室内进行了不同定植期和不同氮素水平的试验。以冠层吸收辐热积为尺度,定量分析了氮素对叶片光合作用、干物质分配指数扣采收指数动态、以及出果数、化果数、座果数和果实生长速率这些产量形成要素的影响,建立了氮素对温室水果型黄瓜干物质生产、分配和产量形成过程影响的模拟模型,并用与建模相独立的数据对模型进行了检验。结果表明,模型对温室水果型黄瓜总干重、地上部各器官干重、产量及产量形成要素的预测效果较好。 (1)氮素对温室水果型黄瓜干物质生产影响的模拟。定量分析了不同光温条件下叶片最大总光合速率和叶片氮浓度的关系,与已有的光合生产和干物质积累模型相结合,建立了氮素对温室水果型黄瓜干物质生产影响的模拟模型。结果表明,本模型能较好的预测不同施氮水平下温室水果型黄瓜的总干重,模型对黄瓜总干重的预测值与实测值之间基于1:1直线的决定系数(R2)为0.90,相对预测误差(RE)为12.4％。 (2)氮素对温室水果型黄瓜干物质分配和产量影响的模拟。首先以冠层吸收辐热积(TEPab)为尺度,建立了各氮素处理的黄瓜地上部分配指数和地上部干物质向叶、果实、茎的分配指数以及采收指数随生育期(用冠层吸收辐热积表示)变化的函数关系,然后定量分析了氮素对分配指数和采收指数的影响。结果表明,不同施氮水平的地上部干物质分配指数差异不显著,而随着施氮水平的增加,叶分配指数增加,果实分配指数和采收指数下降。本研究确定了叶分配指数相对下降速率、果实分配指数相对增加速率和采收指数相对增加速率与盛果期叶片氮浓度(mg·g-1叶干重)的定量关系。根据分配指数、采收指数动态随冠层吸收辐热积的变化以及氮素对分配指数和采收指数动态影响的定量关系,预测不同施氮水平温室水果型黄瓜地上部各器官干重和产量。 在地上部各器官干重和产量的预测中,模型对茎干重、叶干重、果实干重及黄瓜产量(鲜重)的预测值与实测值之间基于1:1直线之间的R2分别为0.95、0.94、0.99、0.96;RE分别为13.0％、12.3％、9.2％、16.8％.本模型能较好的预测不同氮素水平下温室水果型黄瓜地上部各器官干重和产量。 (3)氮素对产量形成过程影响的模拟。首先以冠层吸收辐热积为尺度,定量分析了氮素对温室水果型黄瓜出果数、化果数、座果数的影响.结果表明,氮素直接影响黄瓜的出果速率和化果速率,出果速率随盛果期叶片氮浓度的增加呈指数下降,而化果速率随盛果期叶片氮浓度的增加服从正弦函数曲线,并在盛果期叶片氮浓度为32mg(N)·g(DM)-1时达到最小值。 然后定量分析了氮素对果实生长速率(以伸长速率表示)的影响。氮素通过影响源库关系(用植株实际叶干重/实际果实干重表示)从而影响果实的伸长速率。果实伸长速率随植株实际叶干重/实际果实干重的增加而呈指数增加,且在累积叶干重/累积果实干重=4前后增加程度不同。根据果实伸长速率和植株实际叶干重/实际果实干重的定量关系以及果实出现后累积的冠层吸收辐热积可计算出果长。 在温室水果型黄瓜产量形成过程的预测中,模型对出果数、化果数、座果数及单果果长的预测值与实测值之间基于1:1直线之间的R2分别为0.95、0.97、0.80、0.80;RE分别为10.6％、18.4％、16.4％、23.2％。本模型能较好的预测不同氮素水平下温室水果型黄瓜的产量形成过程。 本研究建立的模型可以根据定植日期、营养液供氮水平和温室内的太阳辐射与温度资料,动态预测上海地区温室水果型黄瓜单蔓整枝方式下的总干重、地上部分各器官干重、产量、果实出现时间、座果数和果实大小(果长)。可以为我国温室水果型黄瓜生产的氮肥优化管理提供决策支持。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词

声明

第一章文献综述

1作物氮素营养的重要性及我国设施作物氮肥管理存在的问题

2氮素对作物干物质生产、分配和产量影响的模拟研究进展

2.1氮素对作物干物质生产影响的模拟

2.2氮素对作物干物质分配影响的模拟

2.3氮素对作物产量形成影响的模拟

3本研究的主要内容及意义

参考文献

第二章氮素对温室水果型黄瓜光合生产与干物质积累影响的模拟研究

1材料与方法

1.1试验基本情况

1.2作物数据的获取

1.3环境数据的获取

2模型的描述

2.1光能分布和截获

2.2黄瓜单叶总光合速率

2.3冠层光合作用

2.4呼吸作用

2.5干物质积累

2.6模型检验方法

3模型的检验

4讨论与结论

参考文献

第三章氮素对温室水果型黄瓜开花后干物质分配和产量影响的模拟研究

1材料与方法

1.1试验基本情况

1.2作物数据获取

1.3环境数据的获取

2模型的描述

2.1分配指数的计算

2.2分配指数随生育进程的变化

2.3 N对地上部干物质向茎、叶和果实的分配指数的影响

2.4地上部分干重及地上部分各器官干重的模拟

2.5产量的模拟

2.6模型检验方法

3模型的检验

3.1地上部分及地上部分各器官干重的模拟结果

3.2产量模拟结果

4结论与讨论

参考文献

第四章氮素对温室水果型黄瓜产量形成过程影响的模拟研究

1材料与方法

1.1试验基本情况

1.2作物数据获取

1.3环境数据的获取

2模型的描述

2.1冠层吸收辐热积的计算

2.2黄瓜果实数目变化动态

2.3单株出果数的计算

2.4单株化果数的计算

2.5单株座果数的计算

2.6果长平均伸长速率的计算

2.7果长的计算

2.8模型检验方法

3模型的检验

3.1单株出果数、化果数和座果数的模拟结果

3.2果长的模拟结果

4结论与讨论

参考文献

第五章讨论与结论

1讨论

1.1氮素对干物质生产影响的模拟

1.2氮素对干物质分配和产量影响的模拟

1.3氮素对产量形成过程影响的模拟

1.4营养液适宜氮浓度的确定

2结论

3小结

参考文献

致 谢

攻读硕士期间发表的论文