温室蝴蝶兰干物质分配及产品上市期模拟研究倡倡

中国生态农业学报　2008年11月　第16卷　第6期ChineseJournalofEco唱Agriculture，Nov．2008，16（6）：1453唱1457　　DOI：10．3724／SP．J．1011．2008．01453　温室蝴蝶兰干物质分配及产品上市期模拟研究倡倡张晓艳　刘　锋　王风云　刘淑云　封文杰　尚明华　朱建华（山东省农业科学院科技信息工程技术研究中心　济南　２５０１００）摘　要　为对温室蝴蝶兰生育过程的基本规律和量化关系有一个清楚的理解和认识，并对其生长系统的动态行为进行预测，从而辅助进行对蝴蝶兰生长和生产系统的适时合理调控，本研究根据温室蝴蝶兰器官生长与温度和辐射的关系，建立了基于分配指数的温室蝴蝶兰干物质分配及产品上市期的模拟模型，并利用试验资料对模型进行了检验。模拟系统是采用Ｃ＋＋Ｂｕｉｌｄｅｒ６．０为编程语言，在Ｐｅｎｔｉｕｍ（Ｒ）４ＣＰＵ、５１２ＭＢ内存计算机、中文ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ操作平台上开发的可执行模型系统。研究结果表明，模型对地上部分干重、根干重、茎干重、叶干重、花梗和花干重的模拟结果与实测值均符合较好，模拟结果与实测值之间的拟合度值分别为０．９９、０．９９、０．９４、０．９８、０．９７和０．９９（均为０．０１水平显著相关），预测相对误差分别为１．１９％、１．７９％、５．６６％、１．２２％、２．９０％和１．５３％。与已有的温室作物生长模型相比，本研究建立的模型预测精度较高、功能全面，且模型参数易获取，具有较强实用性。模型能够预测温室蝴蝶兰干物质分配及产品上市期，从而为温室蝴蝶兰生产管理和环境调控的优化提供决策支持。关键词　蝴蝶兰　干物质分配　产品上市期　环境调控　模型预测中图分类号：Ｓ６２５．５　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１６７１－３９９０（２００８）０６－１４５３－０５SimulationofdrymatterpartitioningandmarketingdateofgreenhousePhalaenopsisaphroditaRchb．F．flowerＺＨＡＮＧＸｉａｏ唱Ｙａｎ，ＬＩＵＦｅｎｇ，ＷＡＮＧＦｅｎｇ唱Ｙｕｎ，ＬＩＵＳｈｕ唱Ｙｕｎ，ＦＥＮＧＷｅｎ唱Ｊｉｅ，ＳＨＡＮＧＭｉｎｇ唱Ｈｕａ，ＺＨＵＪｉａｎ唱Ｈｕａ（ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＳ＆ＴＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｊｉｎａｎ２５０１００，Ｃｈｉｎａ）Abstract　ＴｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｂａｓｉｃｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅPhalaenopsisaphroditaａｔｔｈｅｐｒｏｃｒｅａｔｉｖｅｓｔａｇｅａｎｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｓｏａｓｔｏｒａｔｉｏｎａｌｌｙｒｅｇｕｌａｔｅｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆP．aphrodita，ａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｄｒｙｍａｔｔｅｒｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇａｎｄｆｌｏｗｅｒｍａｒｋｅｔｉｎｇｄａｔｅｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｖａｌｉｄａｔｅｄｆｏｒｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅP．aphroditaａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｉｔｓｖｅｇｅｔａｔｉｖｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｔｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｒａｄｉａｔｉｏｎ．ＴｈｅｍｏｄｅｌｗａｓｂｕｉｌｔｏｎＣ＋＋Ｂｕｉｌｄｅｒ６．０ａｎｄｉｓｅｘｅｃｕｔａｂｌｅｏｎＰｅｎｔｉ唱ｕｍ（Ｒ）４ＣＰＵａｎｄ５１２ＭＢｍｅｍｏｒｙｃｏｍｐｕｔｅｒｏｎＷｉｎｄｏｗｓＸＰｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｏｄｅｌ唱ｓｉｍｕｌａｔｅｄｓｈｏｏｔ，ｒｏｏｔ，ｓｔｅｍ，ｌｅａｆ，ｓｔａｌｋａｎｄｆｌｏｗｅｒｄｒｙｗｅｉｇｈｔｅｘｃｅｌｌｅｎｔｌｙｍａｔｃｈｗｉｔｈｆｉｅｌｄ唱ｍｅａｓｕｒｅｄｖａｌｕｅｓ．Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｂｅｔｗｅｅｎｍｏｄｅｌ唱ｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｆｉｅｌｄ唱ｍｅａｓｕｒｅｄｖａｌｕｅｓａｒｅ０．９９，０．９９，０．９４，０．９８，０．９７ａｎｄ０．９９（ａｌｌｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔ０．０１）；ｗｉｔｈｐｒｅｄｉｃｔｅｄｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｓｏｆ１．１９％，１．７９％，５．６６％，１．２２％，２．９０％ａｎｄ１．５３％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｅｘｉｓｔｉｎｇｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｆｏｒｇｒｅｅｎ唱ｈｏｕｓｅｃｒｏｐｓ，ｏｕｒｍｏｄｅｌｎｏｔｏｎｌｙｈａｓｈｉｇｈｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｒｏｂｕｓｔｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙｂｕｔａｌｓｏｈａｓｅａｓｉｌｙａｃｑｕｉｒａｂｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｇｒｅａｔｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ．ＴｈｅｍｏｄｅｌａｃｃｕｒａｔｅｌｙｐｒｅｄｉｃｔｓｄｒｙｍａｔｔｅｒｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇａｎｄｆｌｏｗｅｒｍａｒｋｅｔｉｎｇｄａｔｅｏｆｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅP．aphrodita，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓａｄｅｃｉｓｉｏｎ唱ｍａｋｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｍａｎａｇｅｍｅｎｔａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｏｎｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅP．aphrodita．Keywords　PhalaenopsisaphroditaＲｃｈｂ．Ｆ．，Ｄｒｙｍａｔｔｅｒｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ，Ｆｌｏｗｅｒｍａｒｋｅｔｉｎｇｄａｔｅ，Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｏｎｔｒｏｌ，Ｐｒｅｄｉｃ唱ｔｉｏｎｗｉｔｈｍｏｄｅｌ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＪｕｎｅ１８，２００７；ａｃｃｅｐｔｅｄＤｅｃ．２８，２００７）　　蝴蝶兰（PhalaenopsisaphroditaRchb．Ｆ．）原产亚洲热带，是兰科多年生常绿附生草本植物，属于单茎类的兰花，茎极短，叶片、根系的颜色和花的颜色及大小因品种不同而有较大差异。花形似蝶，色倡山东省重大科技专项（ＳＤＳＰ２００４－０７２０－０５）和山东省农业科学院青年基金项目（２００５ＹＱ０３３）资助张晓艳（１９７４～），女，博士，主要从事农业信息技术方面的研究。Ｅ唱ｍａｉｌ：[e-mail]收稿日期：２００７－０６－１８　接受日期：２００７－１２－２８中国生态农业学报2008第16卷彩鲜艳，气质高雅，花期长达３个月之久，深受人们的喜爱，成为室内高档盆花和名贵的鲜切花［１］。干物质分配到花的部分可以说直接影响经济效益，分配到叶片的部分直接影响作物的光合作用量。因此，模拟预测干物质分配和产品上市日期，为温室蝴蝶兰生产管理和环境调控的优化提供决策支持，对提高温室蝴蝶兰生产的资源利用率和经济效益具有重要理论指导意义和实用价值。关于模拟作物干物质分配主要有３种方法［２］，即基于“源库”调节理论的模型［３］、基于功能平衡理论的模型［４］和基于分配系数或分配指数的模型［５，６］。基于“源库”调节理论的作物干物质分配模型国外已有一些研究报道［７，８］。由于库强尤其是营养器官的库强很难测定，因此基于“源库”调节理论的模型很难得到实际应用。功能平衡模型与干物质在地上和地下之间的分配与地上部分的活力（光合速率）和根系活力（水分或养分吸收）有关［４］，这种方法在模拟地上部分和根系重量之间的比例时相当成功，但不能模拟干物质在地上部分不同器官之间的分配。基于分配系数和分配指数的模型假定作物不同器官的生长速率或相对生长速率之间的比例是定值或者是作物生育阶段的函数［５，６］（时间、积温、植株大小），这种模型的机理性虽不如基于“源库”调节理论的模型，但模型参数容易获取，因此该类模型实用性较强。影响温室蝴蝶兰生产和产品上市期的主要环境因子有温度和太阳辐射量。目前国内外有关温室蝴蝶兰干物质分配模拟模型的研究甚少，对产品上市期的模拟尚未见报道。本文采用累积辐热积［９］这一综合光温指标和分配指数来模拟温室蝴蝶兰的干物质分配和产品的上市日期，建立适合中国栽培技术和种植制度的温室蝴蝶兰干物质分配和产品上市期预测的模拟模型，为中国温室蝴蝶兰栽培管理和环境优化调控提供依据。1　材料与方法1．1　试验设计试验于２００５～２００６年在山东省济宁市农业高技术园区进行。在小苗期（直径５．０ｃｍ盆苗，即１．５寸苗）、中苗期（直径８．３ｃｍ盆苗，即２．５寸苗）、大苗期（直径１１．７ｃｍ盆苗，即３．５寸苗）和成花期分别破坏性取３株生长健康均匀一致的蝴蝶兰植株，然后称取其茎、叶、根、花梗及花干、鲜重。温室内的温度和光照有严格的要求，具体见表１所示。温室内的湿度保持在６０％～８０％范围内，肥、水一般同时进行，肥料溶于水后叶面喷施，间隔时间一般为１０ｄ左右，成花期之前肥料比例为Ｎ∶Ｐ∶Ｋ＝２０∶２０∶２０，之后为１０∶３０∶２０。1．2　环境参数的获取连栋大棚的环境数据由ＷＨ－２００５温室智能采集控制器自动采集，自控温室气象数据由温室计算机控制系统自动采集。采集项目均为温室内１．５ｍ高处空气温度、太阳辐射［１０］。数据采集频率为每１０ｓ１次，存储每小时的平均值。太阳辐射乘以转换因子０．５转化为光合有效辐射（Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌｌｙａｃｔｉｖｅｒａｄｉａｔｉｏｎ，ＰＡＲ，波长４００～７００ｎｍ）［１１］。1．3　开发平台本模拟系统采用Ｃ＋＋Ｂｕｉｌｄｅｒ６．０为编程语言，Ｐｅｎｔｉｕｍ（Ｒ）４ＣＰＵ、５１２ＭＢ内存计算机、中文ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ操作平台上开发可执行模型系统。模拟系统可以输出干物质积累量、光合作用率、叶面积指数、叶片数与花朵数等重要参数变量。2　模型描述2．1　累积辐热积的计算温度和辐射是影响蝴蝶兰干物质分配的两个最重要的环境因子［１］。用热效应ＴＥ（Ｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｅｃ唱ｔｉｖｅｎｅｓｓ）［１２］和光合有效辐射ＰＡＲ分别表示温度效应和辐射效应对蝴蝶兰干物质分配的影响，则可以建立蝴蝶兰各器官分配指数随光温效应的变化曲线，以此为基础得到各器官干重随生长进程的变化。适宜蝴蝶兰生长的温度和光照如表１所示。温度和辐射对蝴蝶兰各器官分配指数的影响可用累积辐热积ＴＥＰ（ＡｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｐｒｏｄｕｃｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓａｎｄＰＡＲ）［９］来量化，累积辐热积由每日相对辐热积（ＲｅｌａｔｉｖｅｐｒｏｄｕｃｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓａｎｄＰＡＲ，ＲＴＥＰ）累积而得。每日相对辐热积（ＲＴＥＰ）为一天内各小时相对热效应的平均值ＲＴＥ与每日ＰＡＲ总量的乘积，则第i天的辐热积为：RTEP（i）＝RTE（i）×PAR（i）／１０６（１）式中，RTE（i）、PAR（i）分别为第i天的日相对热效应和日总光合有效辐射（Ｊ·ｍ－２）。则蝴蝶兰生长过程中第i天的累积辐热积TEP（ＭＪ·ｍ－２）为：TEP（i）＝TEP（i－１）＋RTEP（i）（２）2．2　干物质分配指数的计算与模拟在干物质分配的研究中，常假设干物质首先在地上部分与地下部分之间进行分配，然后以地上部分分配量为基础，再进一步向茎、叶、花和花梗中进行分配［９］。总干物质向地上、地下部分及地上部分总干物质向各器官的分配指数计算如下：PISH＝WSH／BIOMASS（３）PIR＝WR／BIOMASS（４）PIS＝WS／WSH（５）PIL＝WL／WSH（６）PIF＝WF／WSH（７）4541第6期张晓艳等：温室蝴蝶兰干物质分配及产品上市期模拟研究表1　蝴蝶兰生长的适宜温度和光照Ｔａｂ．１　ＯｐｔｉｍａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｌｉｇｈｔｉｎｔｅｎｓｉｔｙｆｏｒP．aphroditaｇｒｏｗｔｈ栽培条件Ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎ小苗期（穴盘及１．５″）Ｓｍａｌｌｓｅｅｄｌｉｎｇｓｔａｇｅ（Ｈｏｌｅ唱Ｐｒｅｎｕｒｓｅｒｙ唱Ｔｒａｙａｎｄ１．５″）中苗期２．５″Ｍｅｄｉｕｍｓｅｅｄｌｉｎｇｓｔａｇｅ２．５″大苗期３．５″Ｂｉｇｓｅｅｄｌｉｎｇｓｔａｇｅ３．５″成花期３．５″Ｐｏｔｔｅｄｆｌｏｗｅｒｓｔ