温室盆栽一品红生长发育模拟模型

式中： PTEP ——一品红不同发育阶段的生理辐热积， MJ/m2； TEP(i)——一品红从第 m 到第 n 天的累积辐热积， MJ/m2；DTEP(i)——第 i 天的日总辐热积，MJ/(m2· d)； RTE(i,j)——第 i 天内第 j 小时内的相对热效应， 根据一品 红生长所需的三基点温度和温室内气温实际观测值来计 算，一品红各时期的生长三基点温度见表 1；PAR(i) —— 第 i 天日总光合有效辐射，MJ/(m2· d)；RPE——每日光周 期效应，具体计算方法如文献[12]，一品红的临界日长为 12.5 h，最适日长为 9 h[13]；PTEPSD——摘心到短日处理 所需的累积生理辐热积；PTEPFVB——摘心到单蕾所需的 累积生理辐热积，确定方法见 2.1.3。
基金项目：国家自然科学基金项目（30771262） 、国家支撑计划（2006BAD
预测一品红的生长发育和品质形成。Snipen[3]等研究发现 日均温度、 日均人工补光强度是影响摘心一品红发育的 2 个主要因素，并在 Jensen 和 Rudemo[4] 的 ‘ First passage time model’ 的基础上建立了预测一品红从短日处理到单 苞、单苞到开花的发育模型。Kirsten 和 Niels[5]等研究了 氮素对一品红干物质和钙分配的影响。这些研究为建立 适合中国不同季节上市的一品红生长发育预测模型提供 了参考。在中国，江明艳[6]等研究了不同光质对盆栽一品 红光合特性及生长的影响。 孙兆法等[7,8]研究了根区加温、 短日照天数对一品红生长发育和盆花品质的影响。徐国 彬等[9] 研究了光温对温室盆栽一品红短日后各个生育阶 段和外观品质动态的影响。这些研究为进一步研究建立 适合中国气候的温室一品红生长发育模型提供了参考。 但国外一品红生产季节固定，已有的一品红生长发育模 型针对的地区与中国气候条件差异大。因此，国外这些 模型不能直接应用于中国不同上市期的温室一品红生长 发育预测。中国至今尚未见温室盆栽一品红生长发育模 型的研究报道。而适合不同季节上市的温室盆栽一品红 生长发育模型的研究，国内外均鲜有报道。本研究通过 不同定植期和不同摆放密度处理的栽培试验，定量分析 光合有效辐射、光周期、温度和摆放密度对温室盆栽一 品红生长发育的影响，建立温室盆栽一品红生长发育动 态模拟模型，为不同季节上市的温室一品红生产管理与 光温优化调控提供理论依据和决策支持。
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引

言
一品红（Euphorbia pulcherrima Willd.）是国内外最 重要的盆栽花卉之一，也是中国国庆、圣诞、元旦及春 节等节日的主要消费花卉品种之一[1]。 在不同的市场需求 阶段，产品能否按期上市直接影响一品红生产的经济效 益。准确模拟预测不同光温条件下一品红的发育动态是 温室一品红花期调控的前提。包括干物质生产与分配动 态在内的生长是一品红外观品质形成的物质基础。准确 模拟预测不同光温条件下干物质生产及其在各器官间的 分配，是调控温室一品红外观品质的前提。因此，建立 可以准确模拟预测不同光温条件下一品红的生长发育动 态的模拟模型，对温室一品红生产决策和光温优化控制 具有理论指导意义和应用价值。国外已有针对圣诞节上 市的一品红发育和干物质积累模型的研究。Liu 和 Heins 等[2]利用 “辐热比” （RRT， ratio of radiant to thermal energy）
第 25 卷 第 11 期 2009 年 11 月
农 业 工 程 学 报 Transactions of the CSAE
Vol.25 No.11 Nov. 2009
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温室盆栽一品红生长发育模拟模型
张红菊 1，戴剑锋 1，罗卫红 1※，庄克明 1，魏猷刚 2，章 鸥 2
（1．南京农业大学农学院，南京 210095； 2．南京市蔬菜花卉研究所，南京 210042） 摘 要：该研究的目的是建立一个温室盆栽一品红（Euphorbia pulcherrima Willd.）生长发育模拟模型，为温室盆栽一品 红生产中的光温精准调控提供理论依据与决策支持。以一品红品种‘ 中国红’ （Euphorbia pulcherrima Willd. Red China）为 研究对象，通过不同定植期和不同密度的试验，定量分析了一品红生长发育与光温的关系。在此基础上，以生理辐热积 （Physiological product of thermal effectiveness and PAR，PTEP）为尺度，建立了温室盆栽一品红生育期模拟子模型；以 冠层吸收的生理辐热积（Canopy intercepted PTEP, PTEPint）为尺度，建立了温室盆栽一品红干物质生产和分配模拟子模 型；综合生育期模拟子模型与干物质生产和分配模拟子模型，建立了温室盆栽一品红生长发育模拟模型，并用独立的试 验数据对模型进行了检验。模型对从摘心到短日处理、单苞、单蕾、多蕾和开花期的模拟预测值与实测值的符合度较好。 模拟值与实测值基于 1︰1 线的决定系数 R2 为 0.99，回归估计标准误差 RMSE 分别为 0.7、3、3.5、0.7 和 2 d，预测精度 明显高于以有效积温为尺度的发育模型（RMSE 分别为 8、4.5、3.8、2.8 和 7.2 d） 。模型对单位面积总干质量、叶干质量、 茎干质量和苞叶干质量的模拟值与实测值基于 1︰1 线的 R2 和 RMSE 分别为 0.98、0.97、0.91 和 0.95；7.12、7.49、3.89 和 2.48 g/m2。模型对一品红单位面积总干质量的预测精度明显高于基于光合作用驱动的生长模型（R2 和 RMSE 分别为 0.77 和 35.06 g/m2） 。该研究建立的模型能够较准确地预测温室盆栽一品红各生育期出现时间、干物质生产和各个器官干 质量的动态，模型的预测精度较高、参数少且易获取、实用性较强。 关键词：光合有效辐射，温度，模拟模型，生育期，干物质生产与分配，一品红 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2009.11.044 中图分类号：S625+.1 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2009)-11-0241-07 张红菊，戴剑锋，罗卫红，等. 温室盆栽一品红生长发育模拟模型[J]. 农业工程学报，2009，25(11)：241－247. Zhang Hongju, Dai Jianfeng, Luo Weihong, et al. Model for simulating development and growth of pot planted poinsettia (Euphorbia pulcherrima) grown in greenhouse[J]. Transactions of the CSAE, 2009,25(11): 241－247.(in Chinese with English abstract)
2 模型的构建
2.1 2.1.1 生育期模拟子模型的构建 生育阶段的划分 为了更好的了解摘心后一品红的发育进程，本研究 将一品红从摘心到开花的过程分为 6 个阶段[9] ：1 ）摘 心；2）短日处理；3）单苞：50%植株上第一片苞叶出现； 4）单蕾：50%植株上第一个花蕾出现；5）多蕾：50%植 株上第 3 个花蕾出现；6）开花：50%植株上第一花萼上 出现花粉。 2.1.2 生理辐热积的计算 一品红发育速率主要由温度热效应、光合有效辐射 和光周期共同决定。本研究采用文献[11]中提出的生理辐 热积 PTEP 来作为衡量一品红发育的指标。
TEP PTEP TEP RPE TEP PTEP PTEP SD PTEP SD PTEP PTEP FVB PTEP PTEP FVB
ห้องสมุดไป่ตู้
（1）
TEP (i )
DTEP(i)
im
n
（2） (j=1,2…,24) （3）
DTEP(i) = ((∑RTE(i,j))/24)×PAR(i)
收稿日期：2009-02-17 07B05） 作者简介：张红菊（1983－） ，女，研究方向为观赏园艺植物信息系统模拟 与决策。南京 南京农业大学农学院，210095。 Email：2006101059@ ※通信作者：罗卫红（1962－） ，女，教授，博士生导师。研究方向为作物 生长模型。南京 南京农业大学农学院，210095。Email: lwh@ 修订日期：2009-05-10
试验材料与设计 试验于 2007 年 7 月至 2008 年 4 月在南京市蔬菜花 卉科学研究所的荷兰 Venlo 型自控温室中进行。 温室为南 北走向，长 84 m，沿东西方向共 29 跨，每跨跨度 4 m， 檐高 4.3 m，脊高 5 m。温室内加热系统、营养液灌溉系 统、幕帘系统、通风系统均由计算机自动控制。试验分 为 3 部分，供试作物及品种为盆栽一品红‘ 中国红’ （Euphorbia pulcherrima Willd. Red China） ，第一部分种 苗由苏州维生种苗有限公司提供，第二、三部分采用扦 插苗。扦插苗育于口径 8 cm，高 10 cm 的营养钵内，定 植后移栽至口径 15 cm，高 13 cm 的塑料花盆中，每盆一 株，扦插和定植所用基质均为泥炭和珍珠岩（体积比为 7︰3） 。每部分试验设 3 个摆放密度处理：16.0，11.1， 8.2 株/m2，每处理 3 个重复，每处理各 50 盆，共 9 个小 区，随机区组设计。整枝方式为摘心后留 5 至 6 芽，抹 芽后留 4 个生长一致的侧枝。各试验从日长短于 12 h（9 月 23 日）开始至短日处理前一天，每日用 60 W 的白炽 灯从晚上 19︰00 补光至 23︰00，两灯间距为 1 m，灯距 苗床高度为 1.5 m。当每个侧枝上平均长出 9 至 11 片叶 时，停止补光开始短日照处理。由于 3 个试验在短日照 处理阶段每天的日长已短于临界日长 12.5 h， 所以短日处 理阶段不需要遮光。 试验一：2007 年 7 月 12 日定植，8 月 15 日摘心， 10 月 15 日开始短日照处理。 试验二：2007 年 10 月 12 日定植，10 月 26 日摘心， 12 月 26 日开始短日照处理。 试验三：2007 年 10 月 30 日定植，11 月 16 日摘心， 1 月 14 日开始短日照处理。 试验二的数据用于建立模型，试验一和试验三的数 据用于检验模型。 1.2 测定项目及方法 1.2.1 温室环境数据的获取 温室的环境数据由数据采集器（CR1000，Campbell Scientific Inc.）自动采集，采集项目包括温室内 1.5 m 高 处空气温度和一品红冠层上方的光合有效辐射 （LI190SB, LICOR） ， 采集频率每 10 s 一次， 储存每 30 min 的平均值。 1.2.2 生育期的观测、叶面积的测定和消光系数的计算 从摘心开始每天对一品红发育状况进行观测，并记 录各个生育阶段到达的日期。从定植期开始，每 7 d 进行 一次定株观测，各密度处理分别选取 3 株，测定每株各 叶位的叶长。 根据文献[9]， 各密度处理的叶面积指数 LAI 可用下列公式计算 LAI=