烤煙地上部器官形態(tài)模型研究.pdf

1、煙草是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，其面積和總產(chǎn)量居世界第一位。煙草的形態(tài)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，從形態(tài)結(jié)構(gòu)特征分析可知，煙草是由許多葉元構(gòu)成的，而葉元由節(jié)間、節(jié)及其上的附屬器官(如葉子)組成，所以煙草的生長(zhǎng)也可理解為葉元的產(chǎn)生與生長(zhǎng)過(guò)程。 本文以2006、2007年兩年的試驗(yàn)資料和廣泛搜集的相關(guān)信息資料為基礎(chǔ)，根據(jù)植物的結(jié)構(gòu)與功能反饋機(jī)制，以生長(zhǎng)周期(GC)為時(shí)間步長(zhǎng)，葉元為結(jié)構(gòu)單元，建立了煙草生長(zhǎng)的生理生態(tài)和形態(tài)結(jié)構(gòu)的模擬模型，包括生長(zhǎng)發(fā)育模型

2、、同化物生產(chǎn)模型、同化物分配和積累模型、器官形態(tài)構(gòu)建模型等。 基于煙草生長(zhǎng)過(guò)程中葉元數(shù)增加與積溫變化呈線性相關(guān)關(guān)系，生長(zhǎng)發(fā)育模型進(jìn)行煙草生育進(jìn)程的預(yù)測(cè)：基于煙草地上部?jī)敉镌黾优c生長(zhǎng)周期的變化關(guān)系，同化物生產(chǎn)模型進(jìn)行同化物的估算。 依據(jù)2006年試驗(yàn)和氣象數(shù)據(jù)分析，求得發(fā)育參數(shù)DR值為75.76(℃-1)，形態(tài)構(gòu)建參數(shù)包括葉和節(jié)間形態(tài)參數(shù)，基于器官形態(tài)構(gòu)建原理和2006試驗(yàn)數(shù)據(jù)，求得葉形態(tài)參數(shù)ξb的值為0.045g/c

3、m2，葉長(zhǎng)與鮮重的關(guān)系ki為11.328，擬合系數(shù)γ為0.4153，節(jié)間形態(tài)系數(shù)be隨節(jié)位上升出現(xiàn)兩個(gè)峰值，節(jié)間形態(tài)系數(shù)β隨節(jié)間位置的上升而上升。為了驗(yàn)證模型，分別以2007年第12個(gè)GC和20個(gè)Gc的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模擬結(jié)果分別進(jìn)行比較，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果總體上比較吻合，相關(guān)系數(shù)在0.735以上。 采用某一時(shí)刻煙草植株地上部總重與生物量的比例來(lái)計(jì)算地上部的分配指數(shù)，采用地上部各器官的重量與地上部總重的比例來(lái)計(jì)算地上部各器官的分配指數(shù)

4、，并以分配指數(shù)和生物量為基礎(chǔ)模擬了煙草各器官干物重的變化動(dòng)態(tài)。首次構(gòu)建了地上部、綠葉、莖、分配指數(shù)與生長(zhǎng)周期之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，從而較真實(shí)地展示了隨著煙草生育進(jìn)程植株各器官分配指數(shù)的連續(xù)變化規(guī)律，提高了模型的解釋性和機(jī)理性。 通過(guò)連續(xù)觀測(cè)煙草葉片的葉綠素含量的變化，綜合分析了煙草葉片葉綠素含量隨生育進(jìn)程的變化規(guī)律及其與RGB的關(guān)系，并構(gòu)建了基于葉綠素含量的煙草葉色變化模擬模型。煙草葉片葉綠素含量隨生育進(jìn)程的變化在生長(zhǎng)初期和生長(zhǎng)成熟期

5、符合二次曲線的規(guī)律，葉色變化的第二階段葉片葉綠素含量基本保持不變，不同葉位葉片在此階段的葉綠素含量與葉位呈線性關(guān)系。采用分段函數(shù)描述了葉片葉綠素含量隨生長(zhǎng)周期進(jìn)程的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，并用線性方程定量描述了葉片色素含量與RGB的定量關(guān)系，葉片色素含量預(yù)側(cè)值的模擬值與實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)均在0.763以上。 本研究實(shí)現(xiàn)了農(nóng)學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，所建立的煙草地上部器官形態(tài)模型不但有較強(qiáng)的生物學(xué)意義和較高的模擬精度，而且具有系統(tǒng)性、機(jī)理性的特點(diǎn)