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中国农业气象 Chinese Journal of Agrometeorology 2021年 doi 10 3969 j issn 1000 6362 2021 01 004 蔡淑芳 吴宝意 雷锦桂 基于光温效应的大白菜生理特性及营养品质动态模拟效果 J 中国农业气象 2021 42 1 34 43 基于光温效应的大白菜生理特性及营养品质动态模拟效果 蔡淑芳 吴宝意 雷锦桂 福建省农业科学院数字农业研究所 福州 350003 摘要 在温室环境下 研究大白菜生理特性及营养品质与气温 光合有效辐射的动态模拟关系 以期为温室 大白菜生长管理与环境优化调控提供参考 2020年6 9月 以 新早熟5号 大白菜为试材开展前后三期实 验 自动采集温室气温和光合有效辐射数据 每3d进行1次大白菜生理特性及营养品质测定 计算实验期 间各处理大白菜光温效应LTF以及辐热积TEP 积温GDD值 利用一期实验数据建立生理特性及营养品质 动态模拟模型 利用独立两期实验数据开展模型检验 比较动态模拟模型的预测效果 检验结果表明 对大 白菜各项生理特性及营养品质的模拟 以LTF模型效果较佳 R 2 0 956 RMSE 46 752 RE 11 99 LTF 模型拟合度和模拟精度优于GDD和TEP模型 其中 大白菜叶片可溶性糖 可溶性蛋白和维生素C含量呈 单峰曲线变化规律 其LTF模型可用Extreme函数表达 硝酸盐含量呈 N 字形变化规律 其LTF模型可 用Poly5函数表达 纤维素 根系活力 叶绿素 a b a b 和类胡萝卜素呈 S 型变化规律 纤维素LTF 模型可用Gompertz函数表达 其余指标LTF模型可用Logistic函数表达 LTF法能根据气温和光合有效辐射 数据较精准地预测温室大白菜生理特性及营养品质 为建立更具普适性的温室大白菜生长模型提供参考 关键词 温室 大白菜 生理特性 营养品质 光温效应 Dynamic Simulation Effect of Physiological Characteristics and Nutritional Quality of Chinese Cabbage Based on Light and Temperature Function CAI Shu fang WU Bao yi LEI Jin gui Institute of Digital Agriculture FAAS Fuzhou 350003 China Abstract Studying the relationship among ambient temperature photosynthetically active radiation and physiological characteristics nutritional quality of Chinese cabbage in greenhouse can provide reference for growth management and environmental optimization of facility cultivating Chinese cabbage From June to September 2020 the New Zaoshu No 5 Chinese cabbage was used as the test material for carrying out 3 experiments Ambient temperature and photosynthetically active radiation data in greenhouse were collected automatically by automatic acquisition system and physiological characteristics nutritional quality of Chinese cabbage were measured once every 3 days Light and temperature function thermal effectiveness and photosynthetically active radiation growing degree days of experiment days were calculated One period experiment data was used to establish dynamic simulation models of physiological characteristics and nutritional quality The prediction effect of the dynamic simulation models was verified and compared with the data of another 2 period experiments The results showed that the average daily ambient temperature during the experiments was 33 06 38 31 and the daily photosynthetically active radiation was 3 84 19 37mol m 2 d 1 The simulation effect of LTF models on physiological characteristics and nutritional quality of Chinese cabbage was good which R 2 was 0 956 RMSE was 46 752 and RE was 收稿日期 2020 09 09 基金项目 福建省自然科学基金项目 2017J01045 福建省农业科学院项目 A2018 4 YDXM2019006 STIT2017 2 12 通讯作者 雷锦桂 研究员 研究方向为数字农业 E mail 71906244 第一作者联系方式 蔡淑芳 E mail csf2019 第1期 蔡淑芳等 基于光温效应的大白菜生理特性及营养品质动态模拟效果 35 11 99 The degree of fit and simulation accuracy of LTF models were better than that of GDD and TEP models Among them soluble sugar soluble protein and vitamin C showed the change of single peak curve which LTF model could be expressed as extreme function Nitrate showed the change of N shaped curve which LTF model could be expressed as Poly5 function Cellulose root activity chlorophyll a b a b and carotenoids showed the change of S type curve among them Cellulose LTF model could be expressed as Gompertz function and the other indexes LTF model could be expressed as Logistic function LTF method can accurately predict physiological characteristics and nutritional quality of Chinese cabbage in greenhouse based on ambient temperature and photosynthetically active radiation LTF method can provide a reference for the establishment of a more general growth model of Chinese cabbage in greenhouse Key words Greenhouse Chinese cabbage Physiological characteristics Nutritional quality Light and temperature function 大白菜营养丰富 深受消费者喜爱 以往大白 菜主要是秋季栽培 为满足市场需求 实现其周年 市场供应 早熟 耐热型大白菜的温室栽培已成为 目前发展趋势 1 然而 大白菜设施栽培及管理技术 等多依靠传统经验 量化及精细操作手段相对比较 缺乏 大白菜设施栽培生产效益提升空间较大 鉴 于可溶性糖 可溶性蛋白 维生素C 纤维素 硝酸 盐含量是评价植物营养品质的主要指标 叶绿素 a b a b 类胡萝卜素反映植物光合作用的强弱 根 系活力则指征根系的生长情况和活力水平 2 3 研究 大白菜生理特性及营养品质动态变化趋势 有助于了 解和调控大白菜生长态势与品质形成 对提高温室大 白菜生产经济效应具有重要的科研和现实意义 大白菜生长发育受到基因型和环境型因素的影 响 其中光 温作用较大 在光 温对大白菜生理 特性及营养品质影响方面 虽然前人进行了大量的 研究 但研究内容主要集中于大白菜耐热性与耐寒 性鉴定 4 5 大白菜对光 温胁迫的生理响应 6 7 以 及温室环境调控下的大白菜生长等 3 8 研究方法主 要是以比较分析为主 方法相对单一 而将光 温 指标结合考虑 并对大白菜生理指标进行动态模拟的 研究还未见报道 前人研究表明 9 11 作物生长模拟模 型是进行温室作物生长管理和环境优化调控的有力工 具 光温效应 Light and Temperature Function LTF 辐热积 Thermal Effectiveness and Photosynthetically Active Radiation TEP 积温 Growing Degree Days GDD 等结合光 温指标的方法已在番茄 黄瓜 草莓 生菜 小白菜等作物模拟上得到应用 其中 在三种方法的模拟效果比较上 谭文等 9 发现 与传 统的TEP和GDD模型相比 LTF模型在对小白菜 四 月慢 的营养品质模拟上显著提高了模拟精度 本研究以LTF模型为基础 基于耐热大白菜生 长发育的三基点温度 构建福州主栽大白菜品种 新 早熟5号 的主要生理特性及营养品质的动态模拟 模型 并通过不同播期大白菜的实验数据对模型进 行检验 以期准确预测不同光 温环境下大白菜主 要生理特性及营养品质 为大白菜生长管理及环境 优化调控提供依据 1 材料与方法 1 1 实验设计 2020年6 9月在福建省农业科学院示范农场薄 膜温室内 以福州主栽大白菜品种 新早熟5号 为试材 进行分期播种实验 实验分三期进行 第 一期 T1 为2020年6月16日 移栽 7月16日 收获 第二期 T2 为7月2日 移栽 8月1 日 收获 第三期 T3 为8月2日 移栽 9月 1日 收获 每期实验设3次重复 每个重复250 株 每期共计750株 T1 T2 T3的播种时间分别 为2020年5月27日 6月12日 7月13日 采用主要成分为草炭和蛭石的基质育苗 穴盘 规格为17 26穴 经人工基质装盘和压穴浇水后 利用 URBINATI 高速穴盘播种机播种 每穴播种 1粒 播种后将穴盘置于薄膜温室内育苗区进行正常 育苗操作 当苗长至4叶1心时进行移栽 并采取 营养液膜技术 Nutrient Film Technique NFT 栽培 栽培密度为32株 m 2 实验期间 气温和光合有效 辐射由 新农云 环境数据采集系统实时自动采集 数据采集频率为每30s采集一次 温度和光合有效辐 射传感器位于薄膜温室内NFT栽培区域上方1m处 T1处理的气象数据用于模型建立 T2 T3处理的气 中 国 农 业 气 象 第42卷 36 象数据用于模型验证 在模型计算中气象数据以0 5h 为单位 取每0 5h的平均值 水肥管理由水肥机自 动控制 EC和pH分别为1 7 2 2mS cm 1 5 5 6 0 1 2 主要生理特性和营养品质指标观测 从第4片真叶出现后移栽时即开始观测 每3d 选取5棵植株 持续取样30d 共计每期观测11次 共55棵植株 经破坏性取样 测定植株叶片的可溶 性糖 可溶性蛋白 维生素C 纤维素 硝酸盐 光 合色素 叶绿素a b和a b 类胡萝卜素 含量和根部 的根系活力 测定方法分别为蒽酮 硫酸比色法 12 考马斯亮蓝G 250法 13 紫外分光光度法 14 蒽酮 比色法 13 水杨酸比色法 13 丙酮乙醇混合液法 15 TTC法 13 1 3 计算模型 分别用LTF 光温效应 TEP 辐热积 和GDD 积温 9 10 16 三种方法建立大白菜主要生理特性和 营养品质指标动态模拟方程 并对三种方法的模拟 结果进行比较 分析光温效应模型的模拟效果 光温效应 LTF 模型 48 jiTj i1 fRTE1 48RTET 1 ib ib obbb iob i ob i ou mi mououi m im 0 T T T T T T T T T RTE T 1 T T T T T T T T T T 0 T T 2 48 jj i1 L PAR PAR i 1800 3 j L L j f1e 4 j L j T j LTF f f 5 j LTF LTF 6 TEP模型 jjTj TEP L f 1000 7 j TEP TEP 8 GDD模型 avg j b j avg j b b avg j m mb avg j m 0 TT GDD T T T T T T T T T 9 48 avg j i i1 T1 48T 10 j GDD GDD 11 式中 Tj f为第j天温度热效应 RTE j 为第j 天的日平均相对热效应 RTE T i 为温度T i 的相对 热效应 T i 为1日内第i个0 5h的温室平均温度 T m 和T b 为生长温度上下限 分别取值40 和5 T ou 和T ob 为生长最适温度上下限 白天取值为35 和20 夜间取值为25 和15 2 4 6 L j 为第j天 光合有效辐射 mmol m 2 d 1 PAR i 为1日内第i 个0 5h的平均光合有效辐射 mmol m 2 s 1 1800 为将mmol m 2 s 1 换算成mmol m 2 0 5h 1 的单位换 算系数 f L j 为第j天的光效应 为函数的曲率 取 值0 001 17 LTF j 为第j天的光温效应 LTF为累积 光温效应 TEP j 为第j天的辐热积 mmol m 2 d 1 1 1000为将mmol m 2 d 1 换算成mol m 2 d 1 的单位 换算系数 TEP为累积辐热积 mol m 2 d 1 GDD j 为第j天的积温 d T avg j 为第j天的温室平均 温度 GDD为累积积温 d 1 4 模型评价 采用决定系数R 2 回归估计标准误差 Root Mean Squared Error RMSE 相对误差 Relative Error RE 对模型进行检验 9 11 R 2 越大 表明模 型的拟合效果越好 RMSE和RE越小 表明模型预 测精度越高 1 5 数据处理 采用Origin8 5软件对数据进行处理及作图 2 结果与分析 2 1 光温效应 LTF 模型的建立 2 1 1 温度和光合有效辐射 由图1a可见 2020年6 9月 各处理大白菜生 长期间 30d 的日平均气温均较高 在33 1 38 3 且主要集中在34 0 37 0 区间 在三期实验中 温 度的逐日变化过程略有差别 日平均气温分别在 34 2 38 3 33 1 38 3 33 4 36 3 平均分别为 36 0 36 0和35 1 由图1b可见 各处理大白菜 生长期间 30d 实验温室内日光合有效辐射在3 8 19 4mol m 2 d 1 在3期实验中 光合有效辐射的逐 日变化过程差异较明显 日光合有效辐射区间分别 为3 84 19 37 3 84 17 71 8 03 19 05mol m 2 d 1 平均值分别为13 87 13 22 14 96mol m 2 d 1 分析图1a和图1b可知 T1处理日平均气温 日光合有效辐射变化相对平稳 后期变化幅度加大 第1期 蔡淑芳等 基于光温效应的大白菜生理特性及营养品质动态模拟效果 37 图1 温室大白菜生长期日平均气温和日光合有效辐射的变化过程 Fig 1 Variation course of the daily average temperature and photosynthetically active radiation during the growing period of Chinese cabbage in greenhouse 注 实验分三期进行 第一期 T1 为2020年6月16日 移栽 7月16日 收获 第二期 T2 为7月2日 移栽 8 月1日 收获 第三期 T3 为8月2日 移栽 9月1日 收获 下同 Note The experiments were conducted in three phases The first phase T1 was from June 16 2020 transplanting to July 16 2020 harvest the second phase T2 was from July 2 transplanting to August 1 2020 harvest and the third phase T3 was from August 2 transplanting to September 1 2020 harvest The same as below T2处理日平均气温 日光合有效辐射变幅相对较大 而T3处理日平均气温 日光合有效辐射变化较平稳 但日平均气温总体相对较低 日光合有效辐射总体 相对较高 各处理大白菜生育期内日平均气温与日 光合有效辐射的升降趋势基本一致 以T2为例 T2 处理日平均气温与日光合有效辐射的阶段性极大值 均出现在第3 12 22天 阶段性极小值均出现在第 8 16 24天 T1 T3处理日平均气温与日光合有效 辐射的变化也呈现类似特征 即各期实验期间的日平 均气温与日光合有效辐射的变化方向较同步 2 1 2 光温效应 利用三期实验的气象数据和式 1 式 6 分 别计算各处理下大白菜生长期间的日光温效应 经 式 1 2 计算 T1 T2和T3处理中的每日温 度热效应分别为0 24 0 68 0 24 0 73和0 35 0 72 经式 3 4 计算 T1 T2和T3处理的每 日光效应分别为0 98 1 00 0 98 1 00和1 00 经 式 5 6 计算 T1 T2和T3处理每日光温效 应分别为0 24 0 66 0 24 0 73和0 35 0 72 各处理平均每日光温效应分别为0 41 0 42和 0 47 累积光温效应LTF分别为12 35 12 48和 14 14 由图2可见 在三期实验中 光温效应的逐日 变化过程稍有差异 总体上看 T1处理日光温效应 变化较平稳 后期变化幅度增大 T2处理变幅相对 较大 T3处理变化较平稳 结合可知 T1 T2和 T3每日光温效应的变化幅度与日平均气温和日光合 有效辐射的变化幅度较一致 但变化方向有差别 以T2为例 T2处理中日光温效应的阶段性极大值 出现在第8 16 24天 阶段性极小值出现在第3 12 23天 这与T2处理中日平均气温和日光合有 效辐射阶段性极大值和极小值出现的时间基本相 反 T1 T3处理中日光温效应的变化也具有类似特 征 说明LTF对气温和光合有效辐射原值的修正作 用较明显 图 2 温室大白菜生长期实验日光温效应的变化过程 Fig 2 Variation course of the daily LTF Light and Temperature Function during the growing period of Chinese cabbage in greenhouse 中 国 农 业 气 象 第42卷 38 2 1 3 主要生理特性 营养品质光温效应 LTF 模型 的建立 对T1处理累积光温效应与各生理特性 营养品 质指标之间的关系进行拟合 结果见图3和表1 同 理 根据式 7 式 11 应用T1处理气象数据 计算TEP GDD 将其分别与大白菜各生理特性 营养品质指标的关系进行拟合 结果见表1 由图3可见 大白菜各生理特性 营养品质指 标主要表现为随LTF的增加而呈单峰曲线和 S 曲线 N 曲线型的发展趋势 具体来看 在营养 品质方面 可溶性糖 可溶性蛋白 维生素C 硝 酸盐含量呈现随LTF的增加先上升而后下降的趋 势 其中 前三者的变化表现为单峰曲线型 硝酸 盐含量在实验结束时略微升高 表现为 N 曲线 型 纤维素的变化表现为随LTF的增加而持续平稳 增长的 S 曲线 在生理特性方面 根系活力 叶 绿素 a b a b 类胡萝卜素呈现出随LTF的增 加而增长的 S 曲线型变化 其中 叶绿素 a b a b 和类胡萝卜素的增长速度表现为明显的由慢至 快再变慢的态势 而根系活力在实验后期的减慢程 度较弱 图3 大白菜生理特性 营养品质与累积光温效应 LTF 的关系 Fig 3 Relationship between physiological characteristics and nutritional quality of Chinese cabbage and LTF 注 DW干重 FW鲜重 下同 Note DW is dry weight FW is fresh weight The same as below 第1期 蔡淑芳等 基于光温效应的大白菜生理特性及营养品质动态模拟效果 39 表1 大白菜生理特性 营养品质与光温效应 LTF 辐热积 TEP 和积温 GDD 的拟合结果 Table 1 Relationship between physiological characteristics and nutritional quality of Chinese cabbage and LTF light and temperature function TEP thermal effectiveness and photosynthetically active radiation GDD growing degree days 指标Index 方法Method 方程Equation R 2 LTF Y 15 391 47 502EXP EXP 5 047 LTF 1 241 5 047 LTF 1 241 1 0 954 TEP Y 14 924 48 076EXP EXP 79 403 TEP 16 383 79 403 TEP 16 383 1 0 937 可溶性糖Soluble sugar mg g 1 DW GDD Y 15 305 48 207EXP EXP 384 623 GDD 88 495 384 623 GDD 88 495 1 0 929 LTF Y 15 188 16 063EXP EXP 5 062 LTF 3 045 5 062 LTF 3 045 1 0 964 TEP Y 15 313 15 895EXP EXP 75 601 TEP 39 679 75 601 TEP 39 679 1 0 969 可溶性蛋白Soluble protein mg g 1 FW GDD Y 15 606 15 616EXP EXP 380 142 GDD 213 926 380 142 GDD 213 926 1 0 969 LTF Y 68 737 229 627EXP EXP 5 088 LTF 2 144 5 088 LTF 2 144 1 0 978 TEP Y 64 622 232 857EXP EXP 78 411 TEP 28 380 78 411 TEP 28 380 1 0 976 维生素C Vitamin C mg kg 1 FW GDD Y 70 546 228 958EXP EXP 384 377 GDD 150 201 384 377 GDD 150 201 1 0 970 LTF Y 0 517EXP EXP 0 167LTF 0 703 0 972 TEP Y 0 747EXP EXP 0 009TEP 0 894 0 979 纤维素Cellulose DW GDD Y 0 539EXP EXP 0 002GDD 0 742 0 979 LTF Y 265 756 11 275LTF 130 250LTF 2 26 996LTF 3 1 875LTF 4 0 043LTF 5 0 980 TEP Y 270 018 3 022TEP 0 455TEP 2 0 004TEP 3 0 004 10 3 TEP 4 0 006 10 5 TEP 5 0 988 硝酸盐Nitrate mg kg 1 FW GDD Y 268 939 0 779GDD 0 026GDD 2 0 007 10 2 GDD 3 0 006 10 5 GDD 4 0 002 10 8 GDD 5 0 989 LTF Y 424 381 1 LTF 10 009 7 577 535 189 0 980 TEP Y 371 709 1 TEP 135 067 13 661 486 586 0 972 根系活力Root activity ug g 1 h 1 FW GDD Y 382 677 1 GDD 710 104 8 992 494 555 0 977 LTF Y 0 419 1 LTF 5 261 7 084 0 646 0 988 TEP Y 0 420 1 TEP 83 515 8 448 0 648 0 989 叶绿素a Chlorophyll a mg g 1 FW GDD Y 0 423 1 GDD 403 498 6 992 0 650 0 990 LTF Y 0 130 1 LTF 5 190 6 061 0 202 0 980 TEP Y 0 131 1 TEP 82 497 7 183 0 203 0 979 叶绿素b Chlorophyll b mg g 1 FW GDD Y 0 131 1 GDD 396 531 6 217 0 203 0 977 LTF Y 0 550 1 LTF 5 247 6 678 0 850 0 992 TEP Y 0 552 1 TEP 83 318 7 975 0 852 0 992 叶绿素 a b Chlorophyll a b mg g 1 FW GDD Y 0 554 1 GDD 402 131 6 735 0 853 0 993 LTF Y 0 240 1 LTF 5 854 4 669 0 352 0 984 TEP Y 0 243 1 TEP 91 570 5 613 0 356 0 987 类胡萝卜素Carotenoids mg g 1 FW GDD Y 0 240 1 GDD 445 777 5 036 0 353 0 987 由表1可见 在营养品质方面 可溶性糖 可 溶性蛋白 维生素C随LTF的增长趋势可用Extreme 函数拟合 纤维素的增长趋势可用Gompertz函数拟 合 硝酸盐的增长趋势可用Poly5函数拟合 在生理 特性方面 根系活力 叶绿素 a b a b 和类胡 萝卜素的增长趋势可用Logistic函数拟合 LTF拟合 模型的R 2 为0 980 0 992 模型拟合度较佳 在各 项生理特性和营养品质的拟合上 基于TEP GDD 的拟合函数与对应的基于LTF的拟合函数类似 但 具体参数不同 TEP GDD拟合模型的R 2 为0 929 0 993 模型拟合度也较好 2 2 光温效应 LTF 模型的检验 利用T2 T3处理累积光温效应 根据表1的各 项LTF拟合函数计算不同处理下大白菜生理特性与 营养品质指标模拟值 并观测不同处理下的生理特 性与营养品质的实测值 模拟值与实测值的对比结 果见图4和表2 同时 与TEP GDD模型的检验 结果进行比较 中 国 农 业 气 象 第42卷 40 由图4可见 LTF模型模拟值与实测值较吻合 其模拟值贴近1 1直线 TEP模型的模拟值则较明 显地偏离1 1直线 GDD模型介于LTF和TEP之 间 即 从模拟值与1 1直线的贴近程度来看 LTF 模型优于GDD模型 GDD模型优于TEP模型 其 中 相对地 在TEP模型上 T3处理模拟值与实测 值较接近 T2处理的可溶性糖 可溶性蛋白 维生 素C 硝酸盐的模拟值滞后于实测值的先上升后下降 趋势 表现为先低于后高于实测值 T2的纤维素 根系活力 叶绿素 a b a b 类胡萝卜素的模拟 值低于实测值 这可能是因为T2的光合有效辐射较 弱 TEP积累较少导致 图4 大白菜生理特性 营养品质的模拟值与实测值比较 Fig 4 Comparison between simulated and measured values of physiological characteristics and nutritional quality of Chinese cabbage 第1期 蔡淑芳等 基于光温效应的大白菜生理特性及营养品质动态模拟效果 41 表2 三种模型的检验结果 Table 2 Test results of three models 指标 Index 拟合方法 Fitting method R 2 RMSE RE 指标 Index 拟合方法 Fitting method R 2 RMSE RE LTF 0 958 3 267 11 99 LTF 0 969 0 033 7 06 TEP 0 405 12 334 45 28 TEP 0 904 0 059 12 63 可溶性糖Soluble sugar GDD 0 871 5 749 21 10 叶绿素a Chlorophyll a GDD 0 966 0 035 7 42 LTF 0 972 0 860 3 59 LTF 0 956 0 012 7 89 TEP 0 804 2 367 9 87 TEP 0 840 0 023 15 53 可溶性蛋白Soluble protein GDD 0 921 1 401 5 84 叶绿素b Chlorophyll b GDD 0 954 0 012 8 20 LTF 0 970 14 121 8 82 LTF 0 976 0 038 6 08 TEP 0 697 45 923 28 67 TEP 0 901 0 079 12 73 维生素C Vitamin C GDD 0 954 17 163 10 71 叶绿素 a b Chlorophyll a b GDD 0 974 0 040 6 40 LTF 0 978 0 017 6 79 LTF 0 986 0 012 4 95 TEP 0 911 0 039 15 25 TEP 0 891 0 033 14 00 纤维素Cellulose GDD 0 975 0 018 7 13 类胡萝卜素 Carotenoids GDD 0 979 0 014 5 98 LTF 0 975 46 752 6 47 LTF 0 985 17 443 7 99 TEP 0 048 569 677 78 88 TEP 0 826 60 046 27 52 硝酸盐Nitrate GDD 0 932 78 740 10 90 根系活力Root activity GDD 0 953 28 374 13 00 由表2可见 LTF模型模拟值与实测值之间的 R 2 为0 956 0 986 RMSE为0 012 46 752 RE 为3 59 11 99 说明LTF模型模拟值对实测值 的拟合度和预测精度均较佳 LTF模型模拟值与实 测值之间的R 2 RMSE RE分别为TEP模型的 107 19 2031 25 8 21 55 93 8 20 55 90 为GDD模型的100 21 109 99 56 83 100 00 56 82 96 22 每项生理特 性和营养品质的R 2 表现为LTF模型 GDD模型 TEP模型 RMSE和RE则表现为LTF模型 GDD 模型 TEP模型 从模拟值对实测值的拟合度和预 测精度来看 LTF模型优于GDD模型 GDD模型 优于TEP模型 3 结论与讨论 3 1 结论 LTF模型能较精准地预测大白菜的主要生理 特性 营养品质指标 对各项生理特性 营养品质 的模拟值与实测值的R 2 0 956 RMSE 46 752 RE 11 99 对各项生理特性和营养品质的模拟模 型的R 2 表现为LTF GDD TEP RMSE和RE表 现为LTF GDD TEP 在模型拟合度和模拟精度 上 LTF模型优于GDD和TEP模型 且GDD模型 优于TEP模型 3 2 讨论 本研究发现 大白菜叶片可溶性糖 可溶性蛋 白 维生素C表现为随LTF的增加呈先上升后下降 的Extreme函数的单峰曲线规律 在第5次取样时 该3项指标达到最大值 此时 大白菜仍处苗期 大白菜营养品质较佳 这与原让花等 18 的大白菜苗 期营养价值较高的研究结果相类似 硝酸盐含量呈 现随LTF的增加而积累 降低 再积累的Poly5函 数的 N 字形变化规律 这与王景安等 19 在叶菜中 的研究结果类似 硝酸盐在第6次取样时达到最大 值 低于中国无公害叶菜类蔬菜的硝酸盐含量标准 20 纤维素则表现为随LTF的增加而不断增长的 Gompertz函数的 S 型变化规律 前人研究表明 大白菜风味与可溶性糖 可溶性蛋白呈正相关 与 纤维素呈负相关 21 表明大白菜苗期既有较高的营 养 又有不错的风味 本研究同时表明 根系活力 叶绿素 a b a b 和类胡萝卜素表现为随LTF的增加而增长 且速度 由慢至快的Logistic函数的 S 型变化规律 这与 经典的植物 S 型生长模式一致 16 相对地 实验 结束时 根系活力仍保持较强劲的增长速度 叶绿 素 a b a b 和类胡萝卜素则进入缓慢增长阶段 光合色素是反映叶片光合强度的重要指标 2 根系活 中 国 农 业 气 象 第42卷 42 力是根的生长情况和活力水平的指征 22 实验后期 大白菜根系活力和光合色素进入缓慢增长阶段的时 间先后 表明了实验大白菜叶片老化速度快于根系 老化速度 同时 叶绿素含量的稳定性是植物抗热 性的一项重要生理指标 2 实验期间叶绿素含量始终 保持增长趋势 说明实验气温未对大白菜产生明显 的热胁迫 LTF模型综合考虑了气温和光合有效辐射的影 响 避免了GDD模型中单因素的不足 且将气温和 光合有效辐射转化为温度热效应和光效应 并将取 值确定在0 1之间 降低了TEP模型中光合有效辐 射原值的作用 构建了温度和光合有效辐射与作物 生长的非线性关系 比TEP和GDD法机理性更强 对作物生长模拟也较为准确 10 前人研究表明 11 GDD模型主要应用于大田作物模拟 TEP模型在番 茄 黄瓜等作物模拟上效果良好 本研究发现 温 室环境下大白菜生长GDD模型预测精度优于TEP 模型 这可能是因为实验温室中气温和光合有效