不同水肥處理下溫室番茄干物質(zhì)積累動態(tài)模型

馬紅軍??+張玲麗??+李文甲

摘要：以灌溉上限和施肥量為因素，采用二元二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，建立基于水肥和輻熱積影響下的番茄葉面積指數(shù)模型及單葉光合速率模型，并根據(jù)建立的番茄葉面積指數(shù)模型和單葉光合速率模型，利用高斯積分法模擬水肥因子影響下的番茄干物質(zhì)積累模型。結(jié)果表明：模型對不同水肥處理下的番茄干物質(zhì)積累預(yù)測效果較好，模型對番茄干物質(zhì)預(yù)測結(jié)果與1 ∶[KG-*3]1直線間的r2、RMSE、RE分別為0.908 3、373.30 kg/hm2、14.81%。該模型能較好地預(yù)測土壤水肥因子對番茄干物質(zhì)積累的影響。

關(guān)鍵詞：溫室番茄；水肥耦合；葉面積指數(shù)；單葉光合速率；高斯積分法；干物質(zhì)積累

中圖分類號： S641.206文獻標志碼：

文章編號：1002-1302（2016）08-0254-03

干物質(zhì)積累模型的模擬對于作物生長發(fā)育、光合生成和產(chǎn)量形成等過程研究具有重要意義；同時，對于提高番茄產(chǎn)量、增加番茄經(jīng)濟收益具有重要指導(dǎo)作用。前人對于作物干物質(zhì)的積累進行了大量的研究，周青云等以時間為尺度建立小麥干物質(zhì)積累經(jīng)驗?zāi)Ｐ蚚1]；王新等采用高斯積分法計算每日冠層的光合作用速率，并用每日冠層的總光合量減去呼吸作用消耗量得到每日的干物質(zhì)增長量[2]。眾所周知，干物質(zhì)積累既受光輻射及生長度日等影響，同時又受到水肥管理措施的影響。在番茄生長發(fā)育過程中，水和肥能夠影響作物的形態(tài)、葉片光合速率[3-4]，進而影響作物的產(chǎn)量、品質(zhì)等[5-6]。目前，國內(nèi)學者報道了有關(guān)水肥耦合對作物生理指標的影響[5，7]，或者建立了番茄[8]、小麥[9]、水稻[10]等干物質(zhì)積累模型。但是，關(guān)于兼顧水肥影響因子的番茄干物質(zhì)積累模型鮮有報道。本試驗在前人研究基礎(chǔ)上，模擬水肥對于番茄葉面積指數(shù)及單葉光合速率的影響，并且建立不同水肥條件下的番茄干物質(zhì)積累模型，為指導(dǎo)番茄水肥管理提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試材料

供試番茄品種為金鵬1號，于2014年3月9日定植，行距35 cm，株距80 cm；當年7月15日拉秧。試驗以土壤水分和施肥量為因素，采用二元（1/2 實施）二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，各處理因素水平編碼見表1。共設(shè)13個小區(qū)，小區(qū)面積8.4 m2，隨機區(qū)組排列，2次重復(fù)。各處理灌溉下限均為50%，當土壤相對質(zhì)量含水量降至土壤灌溉下限時，灌水補充到試驗設(shè)4討論結(jié)論

干物質(zhì)積累是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，定量分析作物生產(chǎn)過程中干物質(zhì)積累的動態(tài)變化是揭示作物產(chǎn)量形成和掌握高產(chǎn)群體調(diào)控指標的重要內(nèi)容。本模型利用輻熱積建立番茄營養(yǎng)生長期葉面積指數(shù)動態(tài)模型，建立水肥影響下的番茄單葉光合速率限制系數(shù)，同時引用高斯積分法，并結(jié)合水肥因子對冠層光合速率的影響，計算冠層的日總同化量。不僅考慮了溫度、光輻射等環(huán)境因子影響，模型還考慮了土壤水肥環(huán)境對于干物質(zhì)積累的影響。所以本模型對于番茄實際生產(chǎn)更具有指導(dǎo)意義。由試驗結(jié)果可看出，本試驗建立的兼顧水肥影響的番茄干物質(zhì)積累模型模擬結(jié)果與實際測量干物質(zhì)量結(jié)果基本吻合，試驗?zāi)Ｐ徒?jīng)過檢驗，對于干物質(zhì)積累量預(yù)測結(jié)果與1 ∶[KG-*3]1 直線間的r2、RMSE、RE分別為0.908 3、373.30 kg/hm2、14.81%。說明本模型具有較好的精確度和實用性。本研究RE為14.81%的主要原因在于試驗栽培管理上包括水肥控制及植株管理誤差，雖然試驗按照設(shè)計標準進行，但仍會存在試驗儀器精準度及其他不可控因素帶來的試驗誤差。

本模型主要針對營養(yǎng)生長期番茄干物質(zhì)積累，因為營養(yǎng)生長期番茄僅進行營養(yǎng)生長，對于土壤水肥要求穩(wěn)定。而對于開花坐果期和盛果期，番茄對于營養(yǎng)的吸收及干物質(zhì)的分配發(fā)生很大變化[15]，番茄需水量和需肥量比營養(yǎng)生長期明顯提高；另外，開花坐果期和盛果期番茄單葉最大光合速率較營

養(yǎng)生長期增大[16]。因此對于土壤水肥影響下番茄開花坐果期和盛果期干物質(zhì)積累的模擬，需進一步試驗得出。

參考文獻：

[1]周青云，王仰仁，葉瀾濤，等.不同水肥處理下冬小麥干物質(zhì)積累動態(tài)及模型研究[J]. 麥類作物學報，2013，33（3）：555-560.

[2]王新，刁明，馬富裕，等.滴灌加工番茄葉面積、干物質(zhì)生產(chǎn)與積累模擬模型[J]. 農(nóng)業(yè)機械學報，2014，45（2）：161-168.

[3]馮淑梅，張忠學. 滴灌條件下水肥耦合對大豆生長及水分利用效率的影響[J]. 灌溉排水學報，2011，30（4）：65-67，75.

[4]賈彪，錢瑾，馬富裕. 氮素對膜下滴灌栽培棉花葉面積指數(shù)影響的模擬研究[J]. 農(nóng)業(yè)機械學報，2015，46（2）：79-87.

[5]楊小振，張顯，馬建祥，等. 滴灌施肥對大棚西瓜生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2014，30（7）：109-118.

[6]石珊珊，周蘇玫，尹鈞，等.高產(chǎn)水平下水肥耦合對小麥旗葉光合特性及產(chǎn)量的影響[J]. 麥類作物學報，2013，33（3）：549-554.

[7]李嚴坤，張忠學，仲爽，等.水肥處理對玉米葉片水分利用效率及其光合特性的影響[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學學報，2008，39（10）：15-19.

[8]徐剛，張昌偉，李德翠，等.溫室番茄光合生產(chǎn)和干物質(zhì)積累模型的建立[J]. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報：自然科學版，2007，28（3）：171-176.

[9]劉娟，熊淑萍，楊陽，等.基于歸一化法的小麥干物質(zhì)積累動態(tài)預(yù)測模型[J]. 生態(tài)學報，2012，32（17）：5512-5520[ZK）]

[10]李艷大，湯亮，陳青春，等.水稻地上部干物質(zhì)積累動態(tài)的定量模擬[J]. 應(yīng)用生態(tài)學報，2010，21（6）：1504-1510

[11]李永秀，羅衛(wèi)紅，倪紀恒，等. 基于輻射和溫度熱效應(yīng)的溫室水果黃瓜葉面積模型[J]. 植物生態(tài)學報，2006，30（5）：861-867.

[12]倪紀恒，毛罕平. 電導(dǎo)率對溫室黃瓜葉面積和干物質(zhì)生產(chǎn)影響的動態(tài)模擬[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2011，27（12）：105-109.

[13]李永秀，羅衛(wèi)紅，倪紀恒，等. 基于輻射和溫度熱效應(yīng)的溫室水果黃瓜葉面積模型[J]. 植物生態(tài)學報，2006，30（5）：861-867.

[14]李娟，郭世榮，羅衛(wèi)紅. 溫室黃瓜光合生產(chǎn)與干物質(zhì)積累模擬模型[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2003，19（4）：241-244.

[15]邢英英，張富倉，張燕，等.膜下滴灌水肥耦合促進番茄養(yǎng)分吸收及生長[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2014，30（21）：70-80.

[16]李百鳳，馮浩，吳普特，等.土壤水分下限對番茄光合速率、品質(zhì)及產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)學通報，2007，23（5）：471-476.