光质对温室甜椒生长的影响机理及模拟研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:xurikeji
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设施农业是我国现代农业发展的重要方向,设施环境调控又是设施农业发展中最为关键的技术。光质成分是设施光环境重要组成部分,植物吸收光谱具选择性,不同光质成分对植物形态建成、光合作用和物质代谢的调节作用各不相同。近年来,利用光质调节设施作物生长发育和品质的研究倍受国内外学者关注,光质调节具有节能、环保等优点,符合设施农业“优质、高效、生态、安全”的发展方向。甜椒(Capsicum frutescens L.)是世界和我国重要蔬菜,由于耐储藏、产量高、品质好,栽培经济价值高,在我国已经成为设施栽培主要作物之一。目前国内外关于不同光质成分对甜椒生长、产量、品质的影响研究较少。本研究根据甜椒对光质的反应,设计不同色膜处理试验,系统研究红、黄、蓝、绿、紫膜处理(无色膜为对照(CK))对甜椒品种Sujiao13和CX9叶片的光合特性、生长、产量和品质影响,建立叶面积指数模型、干物质生产与分配模型和产量模型,结果可为温室甜椒光质调控提供科学依据。主要研究内容如下:(1)不同光质处理的甜椒叶片的光补偿点和光饱和点分别在45-60μmol·-2·s-1和1000-1200μmol·m2·s-1范围内,红膜处理的单叶最大光合速率(Pg.max)为最高,达8.4μmol·m-2·s-1,紫光处理最低,仅为2.89μmol·m-2·s-1,红膜和无色膜(CK)处理甜椒叶片的C02饱和点明显高于紫膜和黄膜处理,所有处理CO2补偿点均在100μmol-1左右。无色膜(CK)处理叶绿素含量(spad值)最高,绿膜处理的最低。不同色膜处理晴天的叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率的日变化均为呈单峰型。除蓝膜外,其它色膜处理的胞间CO2浓度日变化曲线呈“W”型。水分利用效率日平均值以红膜处理最高,紫膜最低。气孔限制值以紫膜处理最高,红膜处理最低。红膜、黄膜处理能够有效促进甜椒叶片光合作用,而紫膜处理则具有明显抑制作用。(2)在幼苗期两个品种气孔导度均以对照(CK)最高,Sujiao13和CX9分别以紫膜和红膜处理最低,黄膜、红膜和CK的气孔导度的日变化为单峰型,其它处理为双峰型,在结果期Sujiao13以红膜处理最高,黄膜处理最低,除绿膜处理外,其它处理日变化均为单峰型;在幼苗期和结果期,除黄膜外,其它处理下Sujiao13气孔导度的值均高于CX9;幼苗期两个品种蒸腾速率均以对比最高,绿膜处理最低,在结果期两个品种均以红膜处理最高,绿膜处理最低;试验期间温度对甜椒叶片气孔导度影响不显著,气孔导度而随辐射增强而增大,蒸腾速率增加。(3)单位面积植株总干重、果实的干物质分配指数和单位面积果实产量均以红膜处理最高,紫膜处理最低。蓝膜处理的茎干物质分配指数最高,红膜处理最低。蓝膜、绿膜和紫膜处理的植株叶片干物质分配指数明显高于其它处理,不同光质处理对甜椒植株地上部分干物质分配指数的影响差异不显著。不同光质处理对甜椒实际叶面积指数和收获时最大叶面积指数的影响表明:不同光质处理甜椒叶面积指数与定植后天数较好符合logstic模型:LAI为定植后第i天的叶面积指数,LAImax为对比甜椒收获时的最大叶面积指数,N为定植密度(株.m-2)。β为甜椒叶面积品种参数,μ为不同光质效应参数。研究发现不同光质处理的单位面积总干重与定植后冠层截获温光效应值均较好地符合指数方程:Sujiao3:CX9:Wt为单位面积植株的总干重(g·m-2), APTE为定植后冠层截获的温光效应累计值。地上部分、叶片、果实的干物质分配指数与定植后截获温光效应关系:地上部分干物质分配模型:PISH=al/(1+exp(a2-a3×APTE))叶片干物质分配模型:PIL=a1×APTEa2果实干物质分配模型:PISH、PIL、PIF分别为地上部分、叶片、果实干物质分配指数,a1、a2、a3为模型参数。(4)不同处理果实的采收指数随冠层截获温光效应增加而增加,2品种的红膜和黄膜处理的在最后一次的收获指数明显高于其它处理。紫膜处理的果实达到合格产品的比例最小。红膜处理甜椒产量最高,果实肩径、果实长度、单果重及果皮厚度明显高于对照及其他处理,紫膜处理的最低,利用独立数据对产量模型检验表明,模型对Sujiao13和CX9的采收果实干物质模拟值与观测值基于1:1线的决定系数分别为0.894和0.872, RMSE分别为13.47和12.15g·m-2。红膜和黄膜处理利于甜椒果实干物质积累,促进产量形成和品质的提高,紫膜和蓝膜有明显的抑制作用。
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