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朱雨晴 薛晓萍 基于不同驱动因子的番茄生长模型比较 应用气象学报 2 0 2 4 3 5 6 7 4 7 7 5 8 D O I 1 0 1 1 8 9 8 1 0 0 1 7 3 1 3 2 0 2 4 0 6 1 0 基于不同驱动因子的番茄生长模型比较 朱雨晴1 薛晓萍2 1 山东省济宁市气象局 济宁 2 7 2 1 1 3 2 山东省气候中心 济南 2 5 0 0 3 1 摘 要 利用2 0 1 8 2 0 2 3年在山东省临沂 济南和济宁开展的日光温室试验测定数据 基于环境因素与番茄的不同生 长指标 分别以辐热积 有效积温和适宜度指数为自变量 以番茄不同生长指标为因变量构建L o g i s t i c生长模型 并 利用独立数据对模型进行验证 比较3种模型对番茄不同生长指标模拟的准确性和优缺点 得到番茄不同发育期 的最优模型 结果表明 温室番茄开花期对光照不敏感 此时选择积温法建立L o g i s t i c模型 对开花数的模拟程度 最优 影响番茄坐果数的主要气象因子为光照 温度和湿度 适宜度法建立的L o g i s t i c模型精确度最高 番茄果茎生 长主要与光合有效辐射和温度有关 辐热积法建立的L o g i s t i c模型精确度最高 关键词 辐热积 积温 适宜度 L o g i s t i c模型 引 言 番茄 Solanum lycopersicum L 原产于南美 洲 属于茄科 是我国北方的主要温室作物之一 具 有营养价值高 种植适应性强等特点 1 7 构建温室 番茄生长模型 明确番茄生长与环境小气候要素间 的量化关系 对于提高温室生产的经济效益具有重 要意义 作物模型指计算机软件利用数学方程和作物生 长指标构建生长公式 能表征不同环境因子对作物 不同发育期的影响 还可描述作物的动态生长过程 进而对产量进行预测 8 1 0 同时 根据作物需求对 环境因素进行人工调控 可促使作物高产 优质 1 1 L o g i s t i c模型应用较为广泛 1 2 对多种作物生长的 拟合性较好 1 3 1 5 可反映不同气象条件下作物生长 轨迹的变化 1 6 因此 L o g i s t i c模型广泛应用于作 物生长模拟 1 7 是最常用的作物模型之一 番茄生长符合简单的指数变化 因此本研究选 择L o g i s t i c模型模拟番茄动态生长过程 当影响因 素较为复杂时 构建L o g i s t i c模型多以作物的生理 发育时间为自变量 1 8 因为时间尺度涵盖了多重环 境因素的综合影响 此时单一因素对作物生长过程 模拟的准确性会有欠缺 例如M i r s c h e l等 1 9 以有 效积温为自变量建立冬小麦干物质累积模型 发现 其模拟准确性显著低于时间尺度 在环境变量较少 情况下 研究者利用单一或多个环境因素建立模型 不仅可以更加精准地预测作物生长过程 更能体现 作物与某几种环境因素的联系 有学者以有效积温 为自变量建立L o g i s t i c模型 模拟设施番茄的高度 叶面积 干物质积累和果茎生长量等 发现有效积温 法的模拟精确度显著高于以生长日数为自变量的生 长模型 2 0 2 1 还有研究者分别以有效积温和辐热积为 驱动因子 利用L o g i s t i c模型模拟大田作物和设施作 物的叶面积和干物质生长等过程 发现有效积温法对 大田作物模拟精确度更高 2 2 2 4 辐热积法模拟设施 作物的精确度更高 2 5 2 8 其原因是大田环境下 温 度与太阳辐射同步变化 而温室中控温设备使室内 2 0 2 4 0 8 0 4收到 2 0 2 4 0 9 2 9收到再改稿 资助项目 山东省气象局气象科学技术研究项目 2 0 2 0 s d q x m 1 5 山东省气象局科学技术项目 2 0 2 1 s d q x z 0 8 十三五 山东重大气象工程项 目 鲁发改农经 2 0 1 7 9 7号 通信作者 邮箱 x x p d h y 1 6 3 c o m 第3 5卷 第6期 2 0 2 4年1 1月 应 用 气 象 学 报 J O U R N A L O F A P P L I E D M E T E O R O L O G I C A L S C I E N C E V o l 3 5 N o 6 N o v e m b e r 2 0 2 4 温度变化未必与太阳辐射同步 2 9 3 0 温室生产中 作物产量和品质受到多种环境因子的综合影响 且 作物在不同生育阶段对环境的适应性也会发生变 化 适宜度指数是作物对于环境因子的适宜性函 数 可以量化作物对不同环境因素的适宜程度 3 1 3 5 近年国内学者利用等权重构建基于日光温室内光温 湿等气象条件的小气候适宜度模型 该模型很好地 反映了适宜度与设施作物生长的关系 3 6 3 8 以往多采用单一驱动因子建立模型模拟作物生 长发育 每种驱动因子均有局限性 且不同发育期拟 合精确度也存在差异 因此 在前人研究基础上 本 研究同时采用辐热积和积温为驱动因子 并首次引 入适宜度指数 利用3种不同驱动因子分别建立番 茄的L o g i s t i c生长模型 比较不同发育期内模型的 准确性和适用性 分析不同驱动因子的优缺点 以期 获得最优模拟方法和更精准的预测效果 本研究可 为种植户规避气象灾害 规划种植及预测产量提供 理论依据 1 材料与方法 1 1 试验设计 分别在山东省临沂 济南和济宁开展试验 试 材品种为无限生长型番茄粉冠 其根系发达 植株健 壮 具有熟性早 产量大 耐旱耐低温等特点 共设计3个试验 试验1 2 0 1 8 2 0 1 9年在 临沂市沂南县的设施农业气象试验站进行 供试日 光温室呈东西走向 长 宽和高分别为6 8 0 1 0 0 m 和4 6 m 棚顶覆盖聚乙烯无滴膜 透光系数为 7 5 温室内番茄种植垄宽为9 5 c m 行间距为 4 0 c m 株间距为3 0 c m 每垄6 0株 2 0 1 8年1 0月 1日定植 1 1月1 0日开始试验观测 次年1月1日 结束 试验2 2 0 1 9 2 0 2 0年在济南市长清区济 西农业日光温室进行 供试温室东西走向 长 宽和 高分别为5 5 0 8 0 m和3 9 m 覆盖聚乙烯无滴 膜 透光系数为7 5 垄宽为6 0 c m 行间距为 4 0 c m 株间距为3 0 c m 每垄5 0株 2 0 1 9年1 0月 1 0日定植 1 1月2 0日开始试验观测 次年1月1 0 日结束 试验3 2 0 2 2 2 0 2 3年在济宁市兖州瑞 鹏农业日光温室进行 供试温室呈东西走向 坐北 朝南 长 宽和高分别为6 0 0 6 0 m和2 9 m 覆 盖聚乙烯无滴膜 透光系数为7 5 垄宽为5 0 c m 行间距为4 0 c m 株间距为2 0 c m 每垄4 0株 2 0 2 2 年1 0月7日定植 1 1月1 7日开始试验观测 次年1 月3日结束 本研究引入光照 温度和相对湿度作为环境因 子构建生长模型 为了排除其他气象因子的影响 本 研究利用环境检测仪监测温室内环境因素变化 将 土壤湿度 C O 2浓度等除光温湿以外的气象因素人 工控制在适宜范围内 根据温室番茄不同发育期和 土壤墒情状况补充灌溉 保证土壤湿度维持适宜温 室番茄生长的水平 3 9 为保证试验期间土壤肥力 相同 选择透气性能高 保水能力好的壤黏土作为种 植土壤 田间管理按高产栽培水平开展 番茄粉冠 属于无限生长品种 因刚进入开花期时植株较弱 进 入成熟期后承载能力有限 故第1花序不留 第5花 序之后打顶 仅保留中间4穗花序 4 0 1 2 测定项目 1 2 1 番茄开花坐果 每个试验周期均选择5 0株健康且生长状态相 似的番茄植株 对每株番茄的第2花序进行挂牌观 测 试验从本花序开花开始 至本花序果实成熟结 束 3 9 4 1 试验开始前需确保该花序开花数为0 最 大花蕾长度小于0 5 c m 每3 d记录每棵植株第2 花序的开花数 坐果数 至数量不再变化停止观测 开花以花瓣展开4 5 为标准 坐果以果实横茎长度 达到1 0 m m为标准 7 最后取5 0株平均值 1 2 2 番茄果茎生长 番茄坐果标准为果实横茎长度达到1 0 m m 选择与上述挂牌植株不同的5 0株健康且生长状态 相似的番茄植株 开展果实挂牌观测 在每棵植株 的第2花序选择1颗坐果日期相同 形态相似且健 康的番茄果实作为待测果实进行标记 自番茄坐果 后 每3 d测量1次番茄横茎和纵茎 直至果茎长度 不再变化 番茄横茎为番茄果实最宽处长度 单位 m m 番茄纵茎为番茄柄到果实顶点长度 单位 m m 7 最后取5 0株平均值 测量工具为游标卡 尺 型号为公英制转换数显卡尺5 0 0系列C D A X 精度为0 0 1 m m 量程为1 5 0 m m 1 3 气象数据 1 3 1 数据来源 日光温室内的光合有效辐射均采用W S G P 2 英国 小型自动气象站测定 日光温室内气温 空气 相对湿度采用W a t c h D o g 2 0 0 0 美国 数据采集器获 取 数据采集频率为5 m i n 1次 取小时内平均值 得到逐小时光合有效辐射 平均气温和平均相对湿 847 应 用 气 象 学 报 第3 5卷 度 图1为试验期间1 0 0 0 1 6 0 0 北京时 的平 均光合有效辐射 日平均温度和日平均相对湿度 由图1可见 在番茄发育期间 室内平均光合有效辐 射为4 0 0 7 0 0 m o l m 2 s 1 日平均温度为1 5 2 2 平均相对湿度为6 0 8 0 图1 番茄发育期内光合有效辐射 a 日平均温度 b 和日平均相对湿度 c 变化 F i g 1 L i g h t a v e r a g e t e m p e r a t u r e a n d a v e r a g e r e l a t i v e h u m i d i t y d u r i n g 3 e x p e r i m e n t s 1 3 2 数据处理 采用E x c e l 2 0 1 0软件进行数据处理 绘制散点 图 利用S P S S 2 6 0软件构建模拟模型 2 模型简介 2 1 番茄生长模型 番茄单个花序的开花坐果数与果实生长量的变 化符合L o g i s t i c曲线 3 9 4 1 L o g i s t i c方程为 y k1 ae bx 1 式 1 中 y为测定值 开花数 坐果数 果茎长宽 单 位 m m x为辐热积 单位 m o l m 2 积温 单 位 d 适宜度指数 k a b均为模型参数 由 S P S S软件拟合得到 e为自然常数2 7 1 8 4 2 2 2 辐热积计算模型 辐热积 单位 m o l m 2 为相对热效应与光合 有效辐射 单位 m o l m 2 的乘积 其中相对热效 应的计算公式 2 5 为 RT E 0 T Tb T Tb To Tb Tb T To 1 T To Tm T Tm To To T Tm 0 T Tm 2 式 2 中 To Tb Tm T分别为番茄发育期内最适 生长温度 生长下限温度 生长上限温度 试验环境 中每小时平均温度 单位 番茄不同发育期的三 基点温度如表1所示 2 5 表1 番茄各发育期三基点温度 25 Table 1 Temperature of three basis points in each growth period of tomato from Reference 25 发育期To Tb Tm 苗期2 5 1 0 3 0 花期2 5 1 5 3 0 结果期2 5 1 5 3 5 采收期2 5 1 5 3 5 947 第6期 朱雨晴等 基于不同驱动因子的番茄生长模型比较 2 3 有效积温计算模型 有效积温为每日平均温度和番茄生长下限温度 差之和 2 3 公式为 Te T Tb 3 式 3 中 Te为有效积温 T为试验环境中逐小时平 均温度 Tb为番茄生长的下限温度 2 4 适宜度计算模型 温室番茄的生长过程中 因土壤水分为人工调 控保持在最适状态 故影响温室番茄的主要环境适 宜度为气温适宜度 S1 日照适宜度 S2 和湿度适 宜度 S3 每日综合适宜度S的计算方法 3 6 S 3S1 S2 S3 4 综合适宜度S0的计算方法 S0 S 5 其中 S1 S2 S3的计算方法参考文献 3 6 4 3 4 7 2 5 检验方法 以试验1第2茬花序的番茄为基础 分别利用 辐热积法 有效积温法和适宜度法建立L o g i s t i c曲 线模型 将试验2和试验3作为验证试验 分别将数 据带入L o g i s t i c曲线模型进行模拟 实测值 模拟值 取平均 采用通用方法对构建的L o g i s t i c曲线模型进行 验证 验证指标为决定系数 均方根误差 R M S E 相对均方根误差和测定系数 决定系数越接近1 精确度越高 均方根误差值越小 模型结果精确度越 高 相对均方根误差 下限为0 精确度评价标准分 为4个等级 0 0 1 为极高 0 1 0 2 为较高 0 2 0 3 为中等 0 3以上为较差 4 8 5 0 测定系数 在0 1之间 模型结果高估 测定系数大于1 模型 结果低估 5 1 3 结果与分析 3 1 基于辐热积的模拟 图2为番茄开花坐果数和果茎生长量与辐热积 的L o g i s t i c s模型曲线 由图2可知 番茄第2花序 的开花坐果数 果茎长度随辐热积增加呈S型曲线 关系 分别利用番茄的开花数 坐果数 果茎生长量 与辐热积建立L o g i s t i c生长模型 结果见表2 由 图2 番茄生长指标与辐热积的L o g i s t i c s模型曲线 F i g 2 L o g i s t i c s m o d e l c u r v e o f t o m a t o g r o w t h i n d e x a n d p h o t o t h e r m a l p r o d u c t 图2可见 番茄最大开花数为5 4 达到极限值所需 辐热积为1 4 6 6 m o l m 2 番茄最大坐果数为 5 0 达到极限值所需的辐热积为1 4 6 9 m o l m 2 番茄果实横茎长度最大为7 4 9 m m 达到极限值所需 的辐热积为2 5 2 0 m o l m 2 番茄最大纵茎长度为 5 1 6 m m 达到最大所需的辐热积为2 3 0 0 m o l m 2 由决定系数可知 以辐热积为驱动因子建立模型 对 番茄的果实横 纵茎长度的模拟精确度最高 对开花 数 坐果数的模拟精确度次之 3 2 基于有效积温的模拟 图3为番茄开花坐果数 果实横纵茎长度与有 效积温的L o g i s t i c s模型曲线 由图3可见 番茄生 长指标随有效积温增加呈S型曲线关系 分别利用 番茄的开花数 坐果数 果茎长度与有效积温建立的 L o g i s t i c生长模型如表2所示 由图3可见 番茄 的开花数 坐果数 果实横茎长度 果实纵茎长度达 057 应 用 气 象 学 报 第3 5卷 图3 番茄生长指标与有效积温的L o g i s t i c s模型曲线 F i g 3 L o g i s t i c s m o d e l c u r v e o f t o m a t o g r o w t h i n d e x a n d a c c u m u l a t e d t e m p e r a t u r e 到极限值所需有效积温分别为7 3 3 4 7 1 6 9 6 和6 9 6 决定系数为0 9 6 9 0 9 9 3 由 决定系数可知 以有效积温为驱动因子建立模型 对 番茄开花数量的模拟精确度最高 果实纵茎和横茎 长度次之 对坐果数量的模拟精确度最低 3 3 基于适宜度的模拟 图4为番茄开花数 坐果数 果实横纵茎长度与 适宜度指数的L o g i s t i c s模型曲线 由图4可见 番 茄生长进程随适宜度指数增加呈S型曲线关系 分 别利用番茄的开花数 坐果数 果茎增长量与适宜度 建立的L o g i s t i c生长模型如表2所示 由图4可 见 番茄开花数 坐果数 果实横茎和果实纵茎达到 极限值所需的适宜度分别为1 5 1 1 4 6 1 8 8和 1 8 8 决定系数为0 9 8 4 0 9 9 6 由决定系数可知 图4 番茄生长指标与适宜度的L o g i s t i c s模型曲线 F i g 4 L o g i s t i c s m o d e l c u r v e o f t o m a t o g r o w t h i n d e x a n d s u i t a b i l i t y 表2 番茄生长指标与辐热积 有效积温与适宜度的Logistic模型 Table 2 Logistic model of tomato growth index and radial heat accumulation accumulated temperature and suitability 生长指标模拟方法L o g i s t i c s模型决定系数 辐热积 开花数y 5 2 3 8 1 3 9 7 9 e 0 0 5 8x 0 9 9 4 坐果数y 5 0 2 8 1 2 9 9 5 e 0 0 5 4x 0 9 9 4 横茎长度y 8 7 7 8 2 1 1 8 8 8 e 0 0 1 6x 0 9 9 6 纵茎长度y 6 0 5 7 3 1 1 4 7 7 e 0 0 1 6x 0 9 9 5 有效积温 开花数y 5 7 8 3 1 4 2 1 1 e 0 0 9 1x 0 9 9 3 坐果数y 5 0 1 6 1 3 6 7 9 e 0 2 0 9x 0 9 6 9 横茎长度y 1 0 4 3 3 9 1 1 7 7 7 e 0 0 3 7x 0 9 7 6 纵茎长度y 5 3 6 7 8 1 1 2 9 9 e 0 0 5 4x 0 9 8 7 157 第6期 朱雨晴等 基于不同驱动因子的番茄生长模型比较 续表2 生长指标模拟方法L o g i s t i c s模型决定系数 适宜度 开花数y 5 3 9 0 1 3 5 8 3 e 0 4 7 7x 0 9 9 6 坐果数y 5 0 1 3 1 3 6 6 3 e 0 6 9 7x 0 9 8 4 横茎长度y 1 0 1 0 1 2 1 1 8 8 7 e 0 1 4 9x 0 9 8 8 纵茎长度y 5 5 0 9 8 1 1 4 4 7 e 0 1 9 7x 0 9 9 6 以适宜度为驱动因子建立模型 对番茄的开花数和 果实纵茎长度的模拟精确度最高 横茎长度次之 坐 果数的精确度最低 3 4 不同模型的精确度比较 表2为试验1数据建立的模型 利用试验2和 试验3的独立数据进行验证 图5为不同驱动因子 建立温室番茄生长进程模型的模拟值与实测值对 比 由图5可见 3种模型的模拟值与实测值基本 一致 精确度上有所差异 番茄坐果数差距最小 开 花数次之 番茄果茎增长的差距较大 图5 不同模型模拟值与实测值对比 F i g 5 C o m p a r i s o n o f m e a s u r e m e n t a n d s i m u l a t e d v a l u e o f d i f f e r e n t m o d e l s 3种模型的均方根误差 相对均方根误差和测 定系数见表3 由表3可见 对开花数的模拟 以有 效积温计算模型精确度最高 适宜度计算模型和辐 热积计算模型次之 有效积温法的均方根误差最 小 相对均方根误差小于0 1 表明模型精确度极 高 由图5和表3对开花数的模拟可见 适宜度计 算模型的均方根误差小于辐热积计算模型 相对均 方根误差值显示两种模型精确度均达到中等 适宜 度计算模型精确度高于辐热积计算模型 3种模型 的测定系数均大于1 说明模拟值总体较实测值偏 低 有效积温计算模型的实测值与模拟值的差值较 小 辐热积计算模型与适宜度计算模型模拟的开花 数较实际分别偏低1 3 2 0 和1 0 2 0 由图5和表3坐果数的模拟可见 适宜度计算 模型精确度最高 其次是辐热积计算模型 有效积温 计算模型的精确度最低 适宜度计算模型的均方根 误差和相对均方根误差值最小 因此适宜度计算模 型精确度最高 适宜度计算模型与辐热积计算模型 257 应 用 气 象 学 报 第3 5卷 的相对均方根误差均小于0 1 两种模型精确度均 达到极高 有效积温计算模型的均方根误差和相对 均方根误差均大于其他方法 因此有效积温计算模 型对坐果数的模拟精确度最差 3种模型的测定系 数均大于1 说明模拟值总体较实测值偏低 其中辐 热积计算模型的模拟值与实测值差异不明显 适宜 度计算模型模拟坐果数较实测值偏低5 1 1 有效积温计算模型偏低2 9 表3 用不同自变量模拟番茄生长指标的验证结果统计 Table 3 Statistics of validation results for tomato growth indicators using different arguments 生长指标模型均方根误差相对均方根误差测定系数 辐热积0 7 8 0 0 2 3 5 1 8 2 9 开花数有效积温0 1 7 5 0 0 5 3 1 0 2 7 适宜度0 7 4 9 0 2 2 5 1 7 4 3 辐热积0 2 0 8 0 0 6 1 1 2 2 9 坐果数有效积温0 4 7 4 0 1 3 8 1 4 8 2 适宜度0 1 9 2 0 0 5 6 1 1 1 7 辐热积2 7 4 3 m m 0 0 5 6 0 8 5 0 横茎长度有效积温1 7 5 2 5 m m 0 3 5 7 1 5 2 0 适宜度9 4 6 0 m m 0 1 9 3 1 2 6 2 辐热积0 9 9 1 m m 0 0 2 7 0 8 9 8 纵茎长度有效积温8 4 2 8 m m 0 2 3 0 1 7 1 3 适宜度4 3 1 0 m m 0 1 1 8 1 2 1 3 由图5和表3对果实横茎长度生长的模拟可 见 辐热积计算模型精确度最高 适宜度计算模型次 之 有效积温计算模型模拟效果最差 辐热积计算 模型的均方根误差最小 相对均方根误差小于0 1 表明模型精确度极高 测定系数小于1 说明模拟值 总体偏高 但实测值与模拟值的差异不明显 适宜 度计算模型的均方根误差大于辐热积计算模型 相 对均方根误差为0 1 0 2 模型精确度较高 有效 积温计算模型均方根误差最大 相对均方根误差大 于0 3 模型精确度较差 有效积温计算模型和适 宜度计算模型的测定系数均大于1 表明模拟值总 体低于观测值 两种模型模拟值较观测值分别偏低 3 3 8 和1 3 2 2 由图5和表3对番茄果实纵茎长度生长的模拟 可见 辐热积计算模型的模拟精确度最高 适宜度计 算模型次之 有效积温计算模型精确度最低 辐热 积计算模型均方根误差最小 相对均方根误差小于 0 1 表明模型精确度极高 测定系数小于1 说明模 拟值总体偏高 但实测值与模拟值的差异不显著 适 宜度计算模型的均方根误差明显大于辐热积计算模 型 相对均方根误差为0 1 0 2 模型精确度较高 有效积温计算模型的均方根误差最大 相对均方根 误差为0 2 0 3 模型精确度中等 有效积温计算 模型和适宜度计算模型的测定系数均大于1 说明 模拟值总体偏低 两种方法分别较实测值低估了 4 2 6 和7 1 4 4 结论与讨论 本研究利用环境因素与番茄的生长指标 分别 以辐热积 有效积温 适宜度指数为自变量构建番茄 生长L o g i s t i c模型 利用独立数据对模型进行验 证 比较3种模型对番茄各生长指标模拟的准确性 得到主要结论如下 1 温室番茄开花期对光照不敏感 选择积温法 建立L o g i s t i c模型 对开花数的模拟最优 番茄第2 花序开花数的极限值为5 4 达到该极限值所需的 辐热积为1 4 6 6 m o l m 2 有效积温为7 3 3 适 宜度为1 5 1 2 影响番茄坐果数的主要气象因子为光照 温 度和湿度 用适宜度法建立L o g i s t i c模型的模拟精 确度最高 番茄第2花序的最大坐果数为5 0 达到 该极限值所需的辐热积为1 4 6 9 m o l m 2 有效积 温为4 7 1 适宜度为1 4 6 3 番茄果茎生长主要与光合有效辐射和温度 有关 辐热积计算模型对番茄果茎生长的模拟精确 度最高 番茄果实最大横茎长度为5 1 6 m m 所需 的辐热积 有效积温 适宜度分别为2 3 0 0 m o l m 2 6 9 6 和 1 8 8 番茄果实的最大纵茎长度为 7 4 9 m m 所需的辐热积 有效积温 适宜度分别为 357 第6期 朱雨晴等 基于不同驱动因子的番茄生长模型比较 2 5 2 0 m o l m 2 6 9 6 和1 8 8 番茄是喜光作物 但为了提高温室番茄的经济 价值 在长期人工选择和栽培下 温室开花期番茄对 日照的敏感性降低 温室番茄逐渐成为中日性作物 开花期不易受到光照的影响 5 2 本研究发现 用有 效积温计算模型模拟开花期番茄生长 可以排除不 显著环境因子 日照 的干扰 大辐提高模型精确度 在潜在生长环境中 番茄坐果数与果实生长主要受 制于有机物的供应与累积 而有机物的产生则取决 于植株在光合有效辐射下的光合作用 5 3 坐果期番 茄对温度较为敏感 温度过高或过低会使植株合成 有机物的能力下降 从而抑制果实生长 5 4 5 5 因此 坐果期番茄生长受多重环境因素共同制约 此时采 用有效积温计算模型将产生一定误差 有效积温计 算模型虽有局限性 但模型参数少 计算简单方便 对于光照不敏感的作物品种或发育期 有效积温法 仍不失为一种精确高效的模拟方法 2 5 高湿度是设施环境的显著特征之一 温室番茄 的最适湿度为5 0 7 0 超过7 0 会对番茄的生 长造成不利影响 5 6 温室作物研究中 辐热积计算 模型与适宜度计算模型综合考虑了光照和温度对作 物生长的复合作用 2 6 2 9 两种模型的不同之处在于 适宜度计算模型增加相对湿度作为环境因子 同时 将日照时数作为光照因素 反映作物每日内接收太 阳辐射时间的长短 辐热积计算模型采用光合有效 辐射作为环境因子 相较日照时数 光合有效辐射更 加精准地反映作物每日接收的太阳辐射总量 本研 究发现 对坐果期番茄果茎生长模拟中 辐热积计算 模型精确度略高于适宜度计算模型 说明番茄果茎 生长主要与光合有效辐射和温度有关 相对湿度对 其有影响但不显著 虽然湿度过高或过低影响作物 的光合作用 进而降低有机物的累积速率 但当空气 相对湿度超出极限值时 一般不会造成植株生长停 止或损伤 3 6 在某些高温环境下 高湿甚至还会提 高作物耐受能力 4 6 但如果温度或光合有效辐射 超出极限值 轻则作物光合作用停止 重则导致作物 萎蔫甚至死亡 因此 高湿对作物的影响有待更进 一步的试验研究与讨论 3 6 与适宜度计算模型和 有效积温计算模型相比 辐热积计算模型涉及的计 算过程较为复杂 数据难以获得 利用较为简单 包 含更多环境因子的适宜度计算模型对坐果期番茄进 行模拟 亦能取得较为精确的结果 在实际应用中更 为简便快捷 参 考 文 献 1 郭世荣 孙锦 束胜 等 我国设施园艺概况及发展趋势 中国 蔬菜 2 0 1 2 1 8 1 1 4 G u o S R S u n J S h u S e t a l A n a l y s i s o f g e n e r a l s i t u a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s e x i s t i n g p r o b l e m s a n d d e v e l o p m e n t t r e n d o f p r o t e c t e d h o r t i c u l t u r e i n C h i n a China Veg 2 0 1 2 1 8 1 1 4 2 韩静 史欣 秦建平 等 设施番茄栽培技术及常见病害防治 农业工程技术 2 0 2 3 4 3 3 7 3 7 4 H a n J S h i X Q i n J P e t a l C u l t i v a t i o n t e c h n i q u e s o f p r o t e c t e d t o m a t o a n d c o n t r o l o f c o m m o n d i s e a s e s Agric Eng Tech nol 2 0 2 3 4 3 3 7 3 7 4 3 郑艳姣 杨再强 王琳 等 中国南方设施番茄高温热害风险区 划 应用气象学报 2 0 2 1 3 2 4 4 3 2 4 4 2 Z h e n g Y J Y a n g Z Q W a n g L e t a l R e f i n e d r i s k z o n i n g o f h i g h t e m p e r a t u r e a n d h e a t d a m a g e t o g r e e n h o u s e t o m a t o i n S o u t h e r n C h i n a J Appl Meteor Sci 2 0 2 1 3 2 4 4 3 2 4 4 2 4 朱雨晴 薛晓萍 遮阴及复光对花果期番茄叶片光合特性的影 响 中国农业气象 2 0 1 9 4 0 2 1 2 6 1 3 4 Z h u Y Q X u e X P E f f e c t s o f s h a d i n g a n d l i g h t r e s t o r a t i o n o n p h o t o s y n t h e t i c c h a r a c t e r i s t i c s o f t o m a t o l e a v e s d u r i n g f l o w e r i n g a n d f r u i t p e r i o d Chinese J Agrometeor 2 0 1 9 4 0 2 1 2 6 1 3 4 5 张淑杰 杨再强 陈艳秋 等 低温 弱光 高湿胁迫对日光温室 番茄花期生理生化指标的影响 生态学杂志 2 0 1 4 3 3 1 1 2 9 9 5 3 0 0 1 Z h a n g S J Y a n g Z Q C h e n Y Q e t a l E f f e c t s o f l o w t e m p e r a t u r e w e a k l i g h t a n d h i g h h u m i d i t y s t r e s s e s o n t h e p h y s i o l o g i c a l a n d b i o c h e m i c a l i n d i c a t o r s o f g r e e n h o u s e t o m a t o d u r i n g f l o w e r i n g p e r i o d Chinese J Ecol 2 0 1 4 3 3 1 1 2 9 9 5 3 0 0 1 6 杨世琼 杨再强 王琳 等 高温高湿交互对设施番茄叶片光合 特性的影响 生态学杂志 2 0 1 8 3 7 1 5 7 6 3 Y a n g S Q Y a n g Z Q W a n g L e t a l E f f e c t o f h i g h h u m i d i t y a n d h i g h t e m p e r a t u r e i n t e r a c t i o n o n p h o t o s y n t h e t i c c h a r a c t e r i s t i c s o f g r e e n h o u s e t o m a t o c r o p s Chinese J Ecol 2 0 1 8 3 7 1 5 7 6 3 7 朱丽云 花期低温寡照对设施番茄产量及果实品质的影响 南 京 南京信息工程大学 2 0 1 8 Z h u L Y E f f e c t s o f L o w T e m p e r a t u r e a n d L o w L i g h t a t F l o w e r i n g S t a g e o n Y i e l d a n d F r u i t Q u a l i t y o f G r e e n h o u s e T o m a t o N a n j i n g N a n j i n g U n i v e r s i t y o f I n f o r m a t i o n S c i e n c e T h e a c c u m u l a t e d r a d i a t i o n r e q u i r e d t o r e a c h t h i s l i m i t i s 1 4 6 6 m o l m 2 t h e e f f e c t i v e a c c u m u l a t e d t e m p e r a t u r e i s 7 3 3 a n d t h e s u i t a b i l i t y i n d e x i s 1 5 1 M a i n m e t e o r o l o g i c a l f a c t o r s a f f e c t i n g t h e n u m b e r o f f r u i t s e t s i n t o m a t o e s a r e l i g h t t e m p e r a t u r e a n d h u m i d i t y T h e r e f o r e u s i n g t h e s u i t a b i l i t y m e t h o d t o e s t a b l i s h a l o g i s t i c m o d e l a c h i e v e s t h e h i g h e s t a c c u r a c y i n s i m u l a t i n g t h i s T h e m a x i m u m n u m b e r o f f r u i t s e t s i n t h e s e c o n d i n f l o r e s c e n c e o f t o m a t o e s i s 5 0 t h e a c c u m u l a t e d r a d i a t i o n r e q u i r e d t o r e a c h t h i s l i m i t i s 1 4 6 9 m o l m 2 t h e e f f e c t i v e a c c u m u l a t e d t e m p e r a t u r e i s 4 7 1 a n d t h e s u i t a b i l i t y i n d e x i s 1 4 6 T o m a t o f r u i t g r o w t h i s m a i n l y r e l a t e d t o p h o t o s y n t h e t i c a l l y a c t i v e r a d i a t i o n a n d t e m p e r a t u r e t 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