本文首先对国内外关于作物生长发育模型,特别是园艺作物生长发育模型的研究成果、发展现状进行了深入详尽的总结分析,不仅凝炼出了作物模型研究中的一些关键问题,而且为今后在我国开展园艺作物模型的研究提供了综合参考。其次,在借鉴国外先进园艺模型研究成果的基础上,以期建立适合我国温室环境的温室黄瓜光合生产和干物质积累模拟模型,并通过二茬的温室黄瓜试验数据,确定了有关模型参数,为温室黄瓜产量的预测、优化栽培管理和建立温室黄瓜专家管理系统,提供了理论指导,奠定了重要的工作基础。 具体研究和取得结果如下: (1)以温室黄瓜为研究对象,通过不同的光照处理试验,观测温室内温光环境状况及黄瓜生长发育的动态变化,研究和分析光照对温室黄瓜生长发育的影响及产量形成同光照条件之间的定量关系。在此基础上确立了模型中的几个重要参数:叶面积指数(LAI),比叶面积(SLA)和干物质向根、茎、叶和果实的分配系数;同时还通过不同种植季节和光照处理检验了模型的准确性和灵敏性。研究结果表明:该模型能够很好的预测黄瓜各生育时期的光合作用及干物质生产,干物质积累模拟值与实测值的相对误差小于10%,验证了模型的准确性。表明该模型对黄瓜的生长发育过程及与环境因子间的关系具有良好的模拟效果。 (2)在上述对模型准确性验证的基础上,本文进一步探讨了该模型在生产实际中的应用,并重点分析了该模型在预测作物潜在生产力方面的可行性。本研究根据全国29个城市(为全国各个省的省会或直辖市)20年平均的辐射数据,对这些地区的潜在生产力进行了模拟,分别估算了黄瓜、番茄、甜椒和生菜四种常见温室作物在这些地区的潜在产量。此外,本文还以北京地区为例,比较了上述四种作物的潜在生产水平同实际生产水平,说明中国目前的温室实际生产水平远远低于其潜在生产能力(实际产量仅为潜在产量的50%—70%),产量的提高还有很大的空间。 (3)通过对上述全国29个城市的温室潜在生产力的模拟结果进行了统计分析,建立了回归统计模型—SUNSHINE。该模型是基于作物生长速率同太阳辐射之间的线性关系,通过少量的参数变量模拟作物的潜在干物质生产,具有输入参数少,实用性较强的特点,可以方便快速地预测国内各地区的温室潜在生产水平。本研究还对该模型进行了检验,并对模型中二个重要参数(二氧化碳浓度和作物初始干物重)进行了敏感性分析。结果表明:新模型具有较高的准确性及精度,相对误差的绝对值小于5%),同时,模型对这二个参数具有较强的敏感性。 作物模型的研究是一项非常复杂的过程,模型本身尚需要不断的完善,部分参数还需要进一步的优化分析,模拟结果也需要进一步的试验验证,以便使该模型具有更广泛的适用性和更广阔的应用前景。