温室油桃叶片与果实生长模型及其分析

温室油桃叶片与果实生长模型及其分析

刘慧;张国桢;张宏辉;程高佑

【摘要】以Logistic生长模型为基础,应用数学方法推导和建立了油桃叶片生长量及果实生长量的模型,并由此得出叶片和果实的生长速率(RLG和RFG)方程.以温室油桃的叶片和果实生长量为材料,进行较大的抽样量的调查,并建立了温室油桃叶片和果实生长发育的回归方程,实测值和模拟值均表现出油桃叶片生长速度和果实生长速度均呈"双S"曲线,叶片生长速率和果实生长速率均有两个生长峰.(1)叶片的展叶期约为26 d ,叶片快速生长,果实缓慢生长,该阶段以营养生长为主.(2)油桃叶片和果实生长曲线均是"双S"曲线,叶片生长速率和果实生长速率均有两个生长峰.叶片生长第1峰(4.86 cm~2·d~(-1))高于第2峰(0.98 cm~2·d~(-1));果实生长第2峰(7.40 cm~3·d~(-1))高于第1峰(1.54 cm~3·d~(-1)).第34天之后果实生长速率加快,叶片生长速率减缓.(3)叶片生长第2峰与果实生长第1峰有一定的重合(第34天),且均为次生长峰.该时期,油桃的营养生长与生殖生长竞争激烈,易发生理性营养缺素症,应提前通过叶面或其他施肥方式补充养分,以防生理性营养缺素症的发生.【期刊名称】《西北林学院学报》

【年(卷),期】2010(025)001

【总页数】4页(P86-89)

【关键词】日光温室;油桃;非线性回归;Logistic模型

【作者】刘慧;张国桢;张宏辉;程高佑

【作者单位】杨凌职业技术学院,陕西,杨陵,712100;杨凌职业技术学院,陕西,杨陵,712100;杨凌职业技术学院,陕西,杨陵,712100;陕西省楼观台实验林场,陕西,西安,710402

【正文语种】中文

【中图分类】S662.1

20世纪60年代De Wit C T[1]在计算机上模拟了玉米等作物冠层的光合速率。

40 a来,国外对主要栽培作物模型的研究与应用已相当成熟[2];我国作物生长发育模型的研究以生长模型为基础,也有了很大的发展[3-4]。作为高效农业的日光温室能充分利用光热资源进行反季节生产,从而实现高效的生产目的[5]。随着设施栽培的硬件技术的不断完善以及种植面积的快速增加[6],在设施条件下,施氮过多会造成树体长势过旺,叶片光合面积增大,光合速率增加,提高产量,改善果实的外观品质等。但同时大量施氮会使果实着色较差,果实的内在品质降低,而且会使果实成熟期拖后,部分抵消了设施栽培的促成效应,反而降低了经济效益[7-8];设施园艺生产的目的,由满足社会对奢侈品的需要、满足数量型的周年均衡供应向满足质量型的周年均衡供应的变化。设施油桃光合规律与露地明显不同,这是由设施内各种生态因子变化的特殊性决定的[9-10]。温室油桃优质、高产的保障是综合因子作用的结果,单一的沿用一些露地生产的做法,缺乏科学性[11]。为此,研究了温室油桃叶片和果实生长发育模型,旨在寻找温室油桃生长发育规律,为进一步进行自动化调控,进行高效栽培提供基础资料和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验于2006年3月在陕西杨陵区李台乡穆家寨村日光温室油桃栽培示范基地进行,

日光温室东西走向,长50 m,宽 9.5 m,顶高 4.2 m 。骨架材料为Φ 30 mm钢管,三面砖墙厚0.5 m,墙体中夹有0.05 m的保温泡沫板,棚膜为聚乙烯紫光无滴膜,厚度

为0.6 mm。油桃品种为曙光,2004年定,植密度为1.0 m×1.5 m,试验期间常规管理。

1.2 生长量调查

在棚中随机抽取10行作为调查行,每行选取3株生长势相近的植株作为调查植株。于调查植株的上、中、下3个部位分别随机各抽取1个挂果枝作为调查枝。调查

枝上分别抽取叶和果实各3个,每隔10 d用游标卡尺测量叶长和宽以及果实的纵径和横径。即每行调查叶片和果实各27个,该棚共调查叶片和果实各270个。

1.3 研究方法

1.3.1 生长模型的确立植物体营养器官的生长总量可用下式描述:

式中:Nt为总生长量,At为瞬时生长量,at为瞬时间器官之间的相互作用所产生的生长量。

Logistic函数是描述植物在有限空间增长的数学模型[12-15]。为了定量描述油桃

叶片、果实生长随时间的变化规律,引用Logistic生长曲线。即植物器官大小随时

间变化可表示为积分式为:然而,植物营养器官获取养分能力的高低,主要受营养器官发育状况所控制。因此可认为叶和果实的大小决定着营养器官获取养分能力的高低。营养器官之间的相互作用所产生的生长量也符合Logistic函数。即:

将(1)式转化为[16]:

式中为叶片(或果实)生长量,t为发育时间,S、a 、b、c、d 为常数。

1.3.2 数据处理所有数据计算和统计用Excell、DPS[17]和MAT LAB[18]软件。

其中0.785与0.698为校正系数。

依据(2)式,应用DPS软件对实验数据进行非线性回归。以上各参数通过非线性最小二乘法和加速单纯形法对回归方程直接求解。从Logistic方程拟合效果图(图1),相关系数(r)、拟合剩余标准差(s)(表1)均可看出,模拟方程能够较好地描述油桃叶片和果实的变化规律。对(2)式求导可得生长速度方程为:

表1 表2回归方程及其诊断值Table1 The model and significance values of nitrification部位 S a b c d r s叶片果实162.36 41.45 1.52 4.92-0.09-0.15-3.35 44.72 0.18-0.74 0.9993 0.9997 1.5690 0.5775

2 结果与分析

2.1 叶片生长规律

从图1可看出,叶片生长量分别在3月7日～4月17日时间段生长量曲线最陡,3月27～4月6日次之;从图2可知,净生长量曲线实测值第10 d最大(10.19

cm2◦d-1),第 40 d次之(1.13 cm2◦d-1);温室油桃叶片快速生长期为0～8 d;8～26 d为油桃叶片生长减缓期(由“峰”转入“谷”),这一阶段叶片面积(LA)占最终叶面积的83.6%。此后,叶片进入缓慢生长期,虽然在34 d又出现第2个生长峰,但仅是第1个生长峰的20%。

表2 温室油桃不同时间叶面积和果实体积Table 2 T he leaf area and fruit of the nectarine in different dates时间/d 8 26 34 38 53 61叶片面积/cm2果实/cm3

88.19(55.4%)0.83(1.3%)132.99(83.6%)10.21(16.0%)139.30(87.6%)21.25(33.4 %)143.62(90.3%)27.10(42.6%)155.95(98.1%)39.27(61.7%)159.05(100%)63.6 7(100%)