水氮耦合對日光溫室獨本菊‘神馬’生長影響的模擬研究.pdf

1、干物質(zhì)生產(chǎn)與分配是觀賞植物外觀品質(zhì)形成的基礎(chǔ)。水分和氮素都是影響植物干物質(zhì)生產(chǎn)和分配的重要營養(yǎng)元素。為定量研究水氮耦合對日光溫室獨本菊生長的影響，本研究以秋菊品種‘神馬’(Chrysanthemum morifolium‘Jinba’)為試驗材料，于2006年8月-2008年7月在北京日光溫室內(nèi)進(jìn)行了不同定植期和不同水分、氮素及水氮耦合的栽培試驗，以冠層吸收的生理輻熱積為預(yù)測指標(biāo)，分別定量分析了水分、氮素對獨本菊葉片最大總光合速率、葉面

2、積指數(shù)和干物質(zhì)分配指數(shù)動態(tài)的影響，在此基礎(chǔ)上確定了水氮耦合方式及水氮耦合系數(shù)。分別建立了水分、氮素及水氮耦合對日光溫室獨本菊生長影響的模擬模型，并用與建立模型相獨立的數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了檢驗。結(jié)果表明，以上模型對日光溫室獨本菊葉面積指數(shù)、總干重以及地上部各器官干重預(yù)測結(jié)果較好。本研究建立的模型為日光溫室中秋菊品種‘神馬’生產(chǎn)中的水氮管理提供理論依據(jù)和決策支持。
　　 (1)水分對日光溫室獨本菊‘神馬’生長影響的模擬。定量分析了水分對

3、葉面積指數(shù)，葉片最大總光合速率及對日光溫室獨本菊地上部以及地上部各器官的干物質(zhì)分配指數(shù)動態(tài)的影響。結(jié)果表明，當(dāng)土壤水勢高于或者等于-20kPa時，葉面積指數(shù)，葉片光合速率及干物質(zhì)分配，維持在較高的水平且無明顯變化；但是當(dāng)土壤水勢低于-20kPa時，則隨土壤水勢降低而顯著地線性遞減。因此-20kPa可以作為北京日光溫室獨本菊‘神馬’水分管理的臨界水勢。
　　 以冠層吸收的生理輻熱積為預(yù)測指標(biāo)，建立了水分對日光溫室獨本菊干物質(zhì)生產(chǎn)及

4、分配影響的模擬模型，并結(jié)合已有的光合驅(qū)動的作物生長模型，預(yù)測了不同水分條件下的植株干物質(zhì)量及各器官干重，并用與建立模型相獨立的數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了檢驗。結(jié)果表明，模型對日光溫室獨本菊葉面積指數(shù)和總干重及各器官的干重預(yù)測結(jié)果較好，在葉面積指數(shù)、植株干物質(zhì)量及地上部分干重以及葉、莖、花干重的預(yù)測中，預(yù)測值與實測值基于1:1線的決定系數(shù)(r2)值分別為0.91、0.84、0.85、0.85、0.86、0.83；相對回歸估計標(biāo)準(zhǔn)誤(rRMSE)分別

5、為0.25、0.32、0.29、0.29、0.28、0.16。
　　 (2)氮素對日光溫室獨本菊‘神馬’干物質(zhì)生產(chǎn)及分配影響的模擬。定量分析了氮素對葉面積指數(shù)，葉片最大總光合速率及對日光溫室獨本菊地上部以及地上部各器官的干物質(zhì)分配指數(shù)動態(tài)的影響。結(jié)果表明，當(dāng)花芽分化期的葉片累積氮含量高于或等于1.70gm-2時，葉面積指數(shù)及干物質(zhì)分配指數(shù)，維持在較高的水平且無明顯變化；但是當(dāng)葉片累積氮含量低于1.70gm-2時，冠層葉面積指數(shù)及

6、干物質(zhì)分配指數(shù)則隨葉片累積氮含量降低而顯著地線性遞減。干物質(zhì)分配指數(shù)的變化趨勢同葉面積指數(shù)、葉片光合速率的變化趨勢相似。隨著葉片累積氮含量的增加葉片最大總光合速率增大，最大總光合速率與葉片累積氮含量呈指數(shù)的關(guān)系。因此，根據(jù)試驗結(jié)果，花芽分化期的葉片累積氮含量1.70gm-2可以作為北京地區(qū)日光溫室獨本菊生產(chǎn)中的氮肥管理指標(biāo)。
　　 以冠層吸收的生理輻熱積為預(yù)測指標(biāo)，建立了氮素對日光溫室獨本菊干物質(zhì)生產(chǎn)及分配影響的模擬模型，并結(jié)合

7、已有的光合驅(qū)動的作物生長模型，預(yù)測了不同氮素條件下的植株干物質(zhì)量及各器官干重，并用與建立模型相獨立的數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了檢驗。模型對日光溫室獨本菊葉面積指數(shù)和總干重及各器官的干重預(yù)測結(jié)果較好，結(jié)果表明，在葉面積指數(shù)、植株干物質(zhì)量及地上部分干重、葉、莖、花干重的預(yù)測中，預(yù)測值與實測值基于1:1線的決定系數(shù)(r2)值分別為0.92、0.89、0.90、0.88、0.85、0.89;相對回歸估計標(biāo)準(zhǔn)誤(rRMSE)分別為0.21、0.26、0.2

8、6,0.25、0.25、0.06。
　　 (3)水氮耦合對日光溫室獨本菊‘神馬’干物質(zhì)生產(chǎn)及分配影響的模擬。通過定量分析水分、氮素對日光溫室獨本菊生長的影響，確定水氮耦合條件下水氮耦合方式及水氮耦合系數(shù)。本試驗結(jié)果確定的水氮耦合方式，為水分影響因子、氮素影響因子及水氮耦合系數(shù)的乘積。當(dāng)水氮耦合系數(shù)大于1時，土壤水勢或者葉片累積氮含量與該參數(shù)的變化是正相關(guān)，且耦合系數(shù)越大時，說明該參數(shù)受到水氮耦合效應(yīng)影響越大，如采收時的葉分配指數(shù)

9、，地上分配指數(shù)的增加速率；當(dāng)水氮耦合系數(shù)小于1時，土壤水勢或者葉片累積氮含量與該參數(shù)的變化是負(fù)相關(guān)，當(dāng)耦合系數(shù)越小時，說明該參數(shù)受到水氮耦合效應(yīng)影響越大，如采收時的莖分配指數(shù)，葉分配指數(shù)的增加速率。
　　 以冠層吸收的生理輻熱積為預(yù)測指標(biāo)，建立了水氮耦合對日光溫室獨本菊生長影響的模擬模型，并結(jié)合已有的光合驅(qū)動的作物生長模型，預(yù)測了不同水氮耦合條件下的植株干物質(zhì)量及各器官干重，并用與建立模型相獨立的數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了檢驗。模型對日光

10、溫室獨本菊葉面積指數(shù)和總干重及各器官的干重預(yù)測結(jié)果較好，結(jié)果表明，在葉面積指數(shù)、植株干物質(zhì)量及地上部分干重、葉、莖、花干重的預(yù)測中，預(yù)測值與實測值基于1∶1線的決定系數(shù)(r2)值分別為0.89、0.84、0.83、0.84、0.82、0.85;相對回歸估計標(biāo)準(zhǔn)誤(rRMSE)分別為0.33、0.34、0.31、0.30、0.32、0.10。
　　 本研究建立的模型可以根據(jù)定植期、定植密度、冠層封行日期、短日照開始處理日期、土壤水