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作物模型是辅助温室作物生产环境优化调控的有力工具。一品红(Euphorbia pulcherrima Willd.)是世界主要温室盆栽花卉之一,也是我国深受大众喜爱的节日用花。光温控制是一品红生产中重要问题。因此建立温室盆栽一品红外观品质预测模型对实现我国一品红生产中光温优化调控、提高温室盆栽一品红的经济效益具有重要意义。在不补光的条件下,温室内光照主要受定植期和摆放密度的影响。为了量化不同光温条件对温室盆栽一品红外观品质的影响,本研究以一品红品种‘中国红(Euphorbia pulcherrima Willd, Red China.)’为试验材料,于2007年7月到2008年4月在南京Venlo型温室中进行了不同定植期和不同摆放密度(摆放密度分别为:8.16pl·m-2,11.1 pl·m-2,16.0 pl· m-2)的栽培试验,建立了基于光温的温室盆栽一品红外观品质预测模型和基于器官干重的温室盆栽一品红外观品质预测模型,并用独立的试验数据对模型进行了检验。主要研究结果如下:
(1)基于光温的温室盆栽一品红外观品质预测模型:在定量分析不同光温条件对温室盆栽一品红外观品质指标(冠幅、株高、冠高比、主茎粗、花幅、展叶数)的影响基础上,首次提出了单株吸收的生理辐热积(daily total PAR absorbed per plant multiplied by daily average thermal effectiveness and the relative photo period)及其算法,并以单株吸收的生理辐热积为尺度,建立了基于光温的温室盆栽一品红外观品质预测模型。用与建模相对独立的试验数据对模型进行检验,结果表明,模型对温室盆栽一品红各外观品质指标的预测效果较好。模型对冠幅、株高、冠高比、主茎粗、花幅、展叶数的预测值与实测值间的决定系数(R2)和预测相对误差(RSE)分别为:0.92,0.96,0.92,0.97,0.94,0.95;7.99%,6.71%,3.22%,4.54%,6.08%,7.13%。本模型通过输入温室内空气温度、光合有效辐射和摆放密度,可以动态预测温室盆栽一品红各外观品质指标,模型预测精度高,计算简便,实用性强,可以为我国温室盆栽一品红摆放密度和光温优化控制提供理论依据和决策支持。
(2)基于器官干重的温室盆栽一品红外观品质预测模型:干物质生产和分配是观赏植物外观品质形成的物质基础,量化干物质跟植株外观品质的关系可以将生长模型和外观品质模型联系起来,从而使外观品质的预测更具机理性、普适性。因此,在定量分析一品红各个外观品质指标与器官干重关系的基础上,建立了基于器官干重的温室盆栽一品红外观品质预测模型,并用独立的试验资料对模型进行检验。结果表明,模型对一品红各品质指标的预测效果较好,冠幅、株高、冠高比、主茎粗、花幅、展叶数预测值与实测值基于1;1线的决定系数(R2)和预测相对误差(RSE)分别为:0.97,0.96,0.94,0.93,0.96,0.96;5.07%,6.26%,3.7%,5.62%,10.6%,9.16%。本模型可以将一品红生长模型的输出器官干重结果转换为结构模型所需要的外观品质指标值,从而解决了因功能模型的输出信息不能与结构模型所需信息对接,导致功能模型与结构模型难以耦合的问题,为生长模型和结构模型之间架设了桥梁,为进一步建立温室盆栽一品红的“功能-结构(functional-structural)模型”奠定了基础。