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中国是设施园艺生产大国,设施园艺总面积居世界第一位,蔬菜是中国设施栽培的最主要作物。随着农业结构调整步伐加快,中国采用钢架大棚进行蔬菜保护地栽培的面积迅速扩大,基于塑料大棚的保护地栽培已成为农业生产产业化新技术革命的方向。园艺作物模型是作物模型研究领域的重要组成部分,是对作物模型研究的不断完善。本研究在综合国内外研究成果的基础上,以设施番茄为研究对象,基于2009年7月-11月和2010年3月-7月品种和施肥试验以及2011年7月-11月品种和水分试验,运用作物生理生态与系统分析原理和数学建模技术,综合番茄植株氮素积累与分配、生长发育、产量及蛋白质含量形成与环境因子以及生物量之间的定量关系,根据设施番茄植株氮素积累与分配规律和产量形成原理,构建了基于温光积的植株氮素积累与分配模型以及基于产量构成法和基于经济系数法的产量形成模型。主要研究结果如下：1.建立了主要效应因子模型运用数学建模方法,构建了温光积、氮素和水分等效应因子模型,该系列效应因子模型能较好解释和响应各因子对设施番茄生长发育的影响。2.建立了设施番茄植株氮素积累与分配及果实蛋白质含量模型基于2009和2010年品种和施肥田间试验和2011年品种和水分田间试验,根据番茄生长特性,构建了基于分配指数和温光积的设施番茄氮素积累与分配及果实蛋白质含量模拟模型。经独立试验资料检验,植株地上部和地下部氮素积累量模拟值与实测值的RMSE、Xde和R2分别为：0.546g·m-2(n=36)、0.447g·m-2和0.956；0.041g·m-2(n=36)、0.033g·m-2和0.942。植株茎、叶和果氮素积累量模拟值与实测值的RMSE、Xde和R2分别为：0.165g·m-2(n=36)、0.132g·m-2和0.839；0.146g·m-2(n=36)、0.099g.m"2和0.945；0.246g·m-2(n=27)、0.166g·m-2和0.845。果实蛋白质积累量实测值与模拟值的RMSE、Xde和R2分别为：2.476%(n=27)、2.103%和0.922。实测值与模拟值的吻合程度较好。说明模型可较好模拟不同品种、水分和施肥水平设施番茄植株氮素积累与分配及果实蛋白质含量。3.建立了设施番茄植株蕾、花和果数模型基于2009和2010年品种和施肥田间试验和2011年品种和水分田间试验,根据果实形成规律,通过分析不同品种、水分与施肥水平设施番茄单株现蕾数、开花数、花脱落数、坐果数及果实脱落数与环境因子的关系,建立了设施番茄单株现蕾数、开花数和成果数模拟模型。经独立试验资料检验,设施番茄品种B1、B2和B3平均单株累积现蕾数实测值与模拟值的根均方差(RMSE)、平均绝对误差(Xde)和决定系数(R2)分别为2.458个(n=24)、1.858个和0.972；1.827个(n=24)、1.426个和0.943；1.854个(n=24)、1.470个和0.941。设施番茄单株开花数实测值与模拟值的RMSE、Xde和R2分别为0.437个(n=7)、3.173个和0.864。设施番茄单株成果数实测值与模拟值的RMSE、Xde和R2分别为：0.846个(n=27)、0.717个和0.928,实测值与模拟值的吻合程度较好。说明模型可较好模拟不同品种、水分和施肥水平设施番茄单株蕾、花和果实数量形成。4.建立了设施番茄干物质生产和产量形成模型基于2009和2010年品种和施肥田间试验和2011年品种和水分田间试验,根据产量形成原理,通过分析不同品种、水分和施氮水平设施番茄产量与坐果数和平均单果重,产量与采收期单株生物量和单株经济系数以及平均单果重和单株经济系数与生物量的关系,建立了设施番茄干物质生产和产量形成模拟模型。经独立试验资料检验,设施番茄群体干物质生产模拟值与实测值的RMSE、Xde和R2分别为363.135kg/hm2(n=63)、218.825kg/hm2和0.900；利用基于产量构成因素的模型时,产量模拟值与实测值的RMSE、Xde和R2分别为164.595g/plant (n=27)、135.605g/plant和0.726；利用基于单株经济系数的模型时,产量模拟值与实测值的RMSE、Xde和R2分别为248.238g/plant (n=27)、199.448g/plant和0.622。说明本文所建模型均可较好模拟不同品种、水分和氮素水平设施番茄群体干物质生产和产量形成。