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温室生菜干物质积累模拟模型和单叶面积非破坏性估测方法研究

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目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 作物模拟模型

1.1.1 作物模拟模型的定义

1.1.2 作物模拟的类型

1.1.3 模型的功能和应用

1.1.4 作物模拟模型的发展历程与特点

1.1.5 国外温室园艺作物模型研究进展

1.1.6 国内温室园艺作物模型研究进展

1.2 氮素的光谱分析技术

1.2.1 氮素的生理作用

1.2.2 氮素营养对园艺作物生长、品质的影响

1.2.3 植物氮素营养的监测诊断方法

1.3 叶片叶面积的估测方法

1.3.1 叶面积回归分析计算法

1.3.2 基于计算机视觉和软件技术的叶面积分析法

1.4 研究目的

第二章 水培生菜光合生产及干物质积累模型

2.1 材料和方法

2.1.1 材料

2.1.2 试验数据的采集

2.2 模型的描述

2.2.1 叶面积的模拟

2.2.2 单叶光合作用模型

2.2.3 冠层总光合作用模型

2.2.4 物质积累动态模型

2.3 模型的检验

2.4 结果与分析

2.4.1 单株叶面积的模拟结果

2.4.2 物质积累的模拟结果

2.5 小结

第三章 水培生菜叶片氮素营养光谱监测技术初探

3.1 材料和方法

3.1.1 实验材料

3.1.2 试验设计

3.2 测定项目和方法

3.2.1 单叶光谱测定

3.2.2 其它指标的测定

3.3 结果与分析

3.3.1 生菜叶片SPAD值、叶绿素含量、氮含量的变化及相关性分析

3.3.2 生菜单株可溶性糖、氮含量及可溶性糖与氮含量比值的变化

3.3.3 不同生长时期不同氮素浓度下处理下叶片的光谱反射率

3.3.4 不同氮素浓度下处理下叶片的光谱反射率

3.4 小结

第四章 生菜叶面积非破坏性估测

4.1 试验材料与方法

4.1.1 “弘农”、“绿领”遮光试验

4.1.2 数据采集

4.1.3 数据处理方法

4.2 结果与分析

4.2.1 回归方程的建立

4.2.2 回归方程的检验

4.3 小结

第五章 讨论

5.1 温室水培生菜光合作用与干物质积累模型

5.2 温室水培生菜叶片氮素营养光谱检测技术初探

5.3 叶面积回归估算

研究展望

参考文献

致谢

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摘要

生菜是无土栽培中主要栽培的蔬菜,深受消费者的喜爱。本课题组研究了温度等环境因子对生菜生长发育的影响,进行了温度等环境因子对生菜生长影响的拟合研究。本试验在课题组研究结果的基础上,以生菜品种“弘农”和“绿领”为材料,对设施生菜的生长发育过程与温度、光照等的关系进行分析,建立设施生菜光合生产和干物质积累模拟模型;测定了不同氮素浓度处理下生菜叶片的部分生理参数和光谱反射率,对设施水培生菜氮素营养光谱监测进行了初步探索;测定生菜生长发育过程中叶片叶长、叶宽及单叶面积,采用回归分析法建立生菜的叶面积估测模型,并对模型的估算精度进行检验,主要研究结果如下:1.通过采集2009年4月-6月温室内的光合有效辐射和温度数据,基于已有的单株叶面积模型,建立了以光合有效辐射和热效应乘积为参数的生菜单株叶面积模拟模型;以叶面积模型为基础,建立了以光合有效辐射为参数的生菜光合生产和干物质积累模拟模型。
  利用2010年塑料大棚内气象数据和6个品种生菜不同生长时期的单株叶面积和干物质积累量对模型进行检验,模拟值与测量值之间的相关系数均达0.9以上,相对预测误差(RE)检验,RE值均较小,模型的模拟精度高。2.初步探索了生菜叶片氮素营养监测技术。以“弘农”生菜品种为试材,以标准山崎生菜营养液配方为对照,设置营养液中氮浓度分别为生菜标准配方的1/16、1/8、1/4、1/2(低氮)和3/2、2、5/2、3倍(高氮)。试验测定了不同氮素浓度处理下生菜单叶SPAD值、叶绿素(a+b)含量、叶片氮素含量,结果表明:SPAD值及叶绿素(a+b)含量、叶片氮素含量与叶绿素(a+b)含量、SPAD值与叶片氮素含量之间的相关系数r分别为0.95、0.92、0.92,表明采用叶片SPAD值可间接监测生菜氮素营养状况。
  采用三种浓度的氮素处理(高氮3-N、标准氮1-N、低氮1/4-N),利用光谱仪测定了生菜不同生长发育时期叶片的光谱反射率,发现生菜生长中期叶片反射光谱在750 nm-950 nm波段的差异最大。因此,可于生菜生长中期在550 nm波长附近及750 nm-950 nm波段对水培生菜氮营养进行监测分析。3.于不同生长发育时期,测定生菜品种“弘农”和“绿领”的叶长、叶宽及单叶叶面积,以叶长、叶宽和长宽积等为参数通过回归分析的方法,建立了叶面积与上述参数之间的关系,获得了以叶长和叶宽平方的积(X=LW2)为参数的生菜单叶叶面积的数学表达式LA=0.654X0.6513。通过采集不同遮光处理、不同氮素营养处理和6个不同生菜品种的叶形参数和单叶叶面积对表达式进行了检验,结果表明采用该公式可较好估测生菜单叶叶面积。

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