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不同磷钾肥施用水平下夏玉米花前叶片临界氮浓度稀释曲线与氮营养诊断研究

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作物学报 2023年第12期49卷 3328-3341页

作者：刘栋张川任昊王洪章赵斌张吉旺任佰朝张永丽刘鹏山东农业大学作物生物学国家重点实验室/山东农业大学农学院山东泰安271018

依托山东省东平县农业科学研究所自2010年设立的长期定位试验平台采取裂区试验设计(主区为磷肥,裂区钾肥,裂-裂区为氮肥,P_(2)O_(5)施入量为0、90、120和150 kg hm^(-2),分别用P_(0)、P_(1)、P_(2)和P_(3)表示;K_(2)O施入量为0、180、24... 详细信息

依托山东省东平县农业科学研究所自2010年设立的长期定位试验平台采取裂区试验设计(主区为磷肥,裂区钾肥,裂-裂区为氮肥,P_(2)O_(5)施入量为0、90、120和150 kg hm^(-2),分别用P_(0)、P_(1)、P_(2)和P_(3)表示;K_(2)O施入量为0、180、240和300 kg hm^(-2),分别用K0、K_(1)、K_(2)和K_(3)表示;纯氮施入量为0、180、240和300 kg hm^(-2),分别用N_(0)、N_(1)、N_(2)和N_(3)表示),于2020—2021年以登海605为试验材料,深入分析了养分施用量对夏玉米叶片干物质积累和氮浓度的影响,构建了夏玉米营养生长阶段叶片临界氮稀释曲线,探讨了不同养分投入量以氮营养指数模型诊断和评价夏玉米氮营养状况的可行性。结果表明:夏玉米花前叶片干物质积累量和氮浓度随氮、磷、钾素用量的增加呈上升趋势;叶片氮浓度随生育进程推进和叶片干物质积累呈下降趋势,表现出稀释现象。叶片干物质积累量和氮浓度变化可分为氮素限制和非氮素限制2组,据此分别构建了不同磷钾素用量下夏玉米叶片营养生长阶段临界氮浓度曲线模型:N_(LC0)=2.745 LDM^(–0.529),N_(LC1)=3.245 LDM^(–0.334),N_(LC2)=3.557 LDM^(–0.290),N_(LC3)=3.639 LDM^(–0.286)。相关分析表明基于临界氮浓度稀释曲线计算的氮营养指数与相对叶片干物质积累量、相对籽粒产量均呈极显著相关。结合相对叶片干物质积累量和相对籽粒产量与氮营养指数之间的线性加平台关系,可以很好地评价氮素限制和非氮素限制2种情况下的作物氮素营养状况。因此,利用夏玉米叶片营养生长阶段临界氮稀释曲线和氮营养指数可有效预测夏玉米营养生长阶段临界氮浓度,并表征夏玉米氮营养状况。

关键词：夏玉米叶片氮浓度临界氮稀释曲线氮营养指数氮营养诊断

叶片氮浓度对温室黄瓜花后叶片最大总光合速率影响的模拟

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农业工程学报 2008年第7期24卷 13-19页

作者：陈永山戴剑锋罗卫红邰翔韩利米晓洁丁琪峰卜崇兴南京农业大学农学院南京210095 上海市农业科学院上海市设施园艺技术重点实验室上海201106

光合作用是作物产量和品质形成的基础,直接受到叶片含氮量的影响。该文通过不同定植期不同氮素处理试验,建立了不同光温条件下温室黄瓜叶片适宜氮浓度的求算方程,并定量分析了不同光温条件下黄瓜叶片最大总光合速率与叶片氮浓度的关系... 详细信息

光合作用是作物产量和品质形成的基础,直接受到叶片含氮量的影响。该文通过不同定植期不同氮素处理试验,建立了不同光温条件下温室黄瓜叶片适宜氮浓度的求算方程,并定量分析了不同光温条件下黄瓜叶片最大总光合速率与叶片氮浓度的关系。在此基础上,进一步建立了适合不同光温条件的温室黄瓜花后叶片最大总光合速率与叶片氮浓度关系的通用模型,并用与建模相独立的试验数据对模型进行了检验。结果表明,建立的模型能较好地预测不同定植期黄瓜叶片氮浓度对叶片最大总光合速率的影响。模型对温室黄瓜叶片最大总光合速率的预测结果与实测结果之间基于1︰1直线的决定系数和均方根差分别为0.83和1.56μmol·m-2·s-1。建立的模型可以为温室黄瓜周年生产的氮素精确管理提供理论依据与决策支持。

关键词：叶片最大总光合速率叶片氮浓度光合有效辐射温度

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森林冠层叶片氮浓度高光谱遥感反演研究进展

世界林业研究 2020年第4期33卷 43-49页

作者：于泉洲聊城大学环境与规划学院山东聊城252059

氮素是植物生命活动所需的重要营养元素,在森林植被的光合作用和生态系统固碳方面起着关键作用。因此,理解森林叶片氮浓度在叶片和冠层(遥感像元)尺度上的高光谱特征,是开展森林冠层叶片氮浓度(CNC)遥感反演、优化森林碳循环模拟、应对... 详细信息

氮素是植物生命活动所需的重要营养元素,在森林植被的光合作用和生态系统固碳方面起着关键作用。因此,理解森林叶片氮浓度在叶片和冠层(遥感像元)尺度上的高光谱特征,是开展森林冠层叶片氮浓度(CNC)遥感反演、优化森林碳循环模拟、应对气候变化的重要基础工作。当前,森林CNC的光谱特征提取受到冠层结构因素的影响,其高光谱遥感反演的理论亦不明确。文中通过梳理国内外大量植被叶氮高光谱反演的代表性研究成果,以时间为轴线从叶片和冠层2个尺度上进行文献综述,详细阐述当前国内外森林叶氮浓度高光谱遥感反演的主要方法、研究热点和面临的问题,并对近年来学界关于森林冠层结构在冠层叶片氮浓度遥感反演中的影响进行综述,并展望森林冠层叶氮浓度高光谱遥感反演的发展方向。

关键词：森林冠层尺度叶片尺度叶片氮浓度高光谱遥感

基于减小叶片水分影响的湿地芦苇氮浓度高光谱反演研究

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地理科学 2016年第1期36卷 135-141页

作者：王莉雯卫亚星辽宁师范大学海洋经济与可持续发展研究中心辽宁师范大学自然地理与空间信息科学辽宁省重点实验室辽宁师范大学城市与环境学院辽宁大连116029

以盘锦双台河口湿地国家级自然保护区作为研究区,采用基于bootstrap的偏最小二乘回归模型(PLSR),分别构建不同光谱变换技术(包括光谱水分影响减小技术WR、包络线去除CR、光谱一阶微分FD、光谱倒数的对数LR)和原光谱数据(R)的芦苇叶片氮... 详细信息

以盘锦双台河口湿地国家级自然保护区作为研究区,采用基于bootstrap的偏最小二乘回归模型(PLSR),分别构建不同光谱变换技术(包括光谱水分影响减小技术WR、包络线去除CR、光谱一阶微分FD、光谱倒数的对数LR)和原光谱数据(R)的芦苇叶片氮浓度预测模型。使用变量投影重要性指标VIP,计算了各光谱波段在估算芦苇叶片氮浓度时的重要性。研究结果表明,WR光谱变换技术的芦苇叶片氮浓度估算精度最高(R2=0.87,均方根误差=0.57),该方法可以有效减小叶片水分的影响,增强鲜叶片光谱中细微的氮吸收特征。

关键词：叶片氮浓度叶片水分影响光谱变换技术高光谱分辨率湿地植被

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等效水厚度梯度的玉米叶片氮素反演模型研究

光谱学与光谱分析 2022年第9期42卷 2913-2918页

作者：王希陈桂芬曹丽英马丽吉林农业大学信息技术学院吉林长春130118 长春人文学院吉林长春130117

针对玉米生产中叶片氮素快速、无损检测的实际需求,使用叶级高光谱数据(400~2500 nm),依据等效水厚度梯度划分叶片样本,建立了梯度连续的叶片氮素反演模型,初步探索了含水量因素对叶片反射率特性及反演模型精度的影响。首先获取叶级高... 详细信息

针对玉米生产中叶片氮素快速、无损检测的实际需求,使用叶级高光谱数据(400~2500 nm),依据等效水厚度梯度划分叶片样本,建立了梯度连续的叶片氮素反演模型,初步探索了含水量因素对叶片反射率特性及反演模型精度的影响。首先获取叶级高光谱数据,再根据等效水厚度数值大小对样本进行排序及滑动划分,建立了子集集合。父集除原光谱数据之外还采用了三大类:(1)基线矫正类、(2)散射校正类和(3)平滑处理类光谱变换方法,而子集未使用任何光谱变换方法。建立全波段的PLSR反演模型,对比模型精度,初步定量评价了等效水厚度因素对建模精度的影响。研究结果表明:(1)四组数据中有三组父集反演精度低于最优子集的反演精度,另外一组持平(2018大田低氮:(父)R^(2)_(CV)=0.48氮:(父)R^(2)_(CV)=0.48氮:(父)R^(2)_(CV)=0.59叶片氮素建模精度存在显著影响,不可忽视。在考虑该因素后,使用叶级高光谱数据对玉米叶片氮素进行快速无损检测的技术方法会更加可信、可行。

关键词：叶片氮浓度等效水厚度高光谱光谱变换技术 PLSR 数据集滑动划分

基于叶片生物量的南疆盐碱地棉花临界氮稀释曲线构建

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中国土壤与肥料 2023年第7期 191-199页

作者：王新董承光周小凤马晓梅田琴黄小芳新疆农垦科学院棉花研究所/农业农村部西北内陆区棉花生物学与遗传育种重点实验室新疆石河子832003 新疆农垦科学院分析测试中心新疆石河子832003

为验证基于叶片生物量的西北内陆区(新疆南疆中熟棉区)盐碱地滴灌棉花临界氮稀释曲线年际间的稳定性和适应性,明确叶氮营养指数(LNNI)模型、叶片氮浓度(LNC)、氮水平(Nlevel)和籽棉产量(Y)间的关系模型对西北内陆区(新疆南疆中熟棉区)... 详细信息

为验证基于叶片生物量的西北内陆区(新疆南疆中熟棉区)盐碱地滴灌棉花临界氮稀释曲线年际间的稳定性和适应性,明确叶氮营养指数(LNNI)模型、叶片氮浓度(LNC)、氮水平(Nlevel)和籽棉产量(Y)间的关系模型对西北内陆区(新疆南疆中熟棉区)盐碱地滴灌棉花氮状况和适宜施氮量诊断、评价结果的一致性,通过2年定位5个氮水平(0、75、150、300、450 kg/hm^(2))的田间试验,建立了基于叶片生物量(LBM)不同棉花品种的临界氮(LNCc)稀释曲线、LNNI及LNC与Nlevel和Y间的关系模型。结果表明:(1)LNC与LBM符合幂指数关系,模型可分为两部分描述:新陆中55号(当LBM≥1.02 t/hm^(2)时,LNCc=3.41×LBM-0.38;LBM氮水平下新陆中55号和78号LNNI分别在0.76~1.12、0.70~1.09间波动,LNNI模型对新陆中55号和78号适宜氮水平诊断结果均以300 kg/hm^(2)处理最优;(4)LNC与Nlevel和Y关系模型得到新陆中55号和78号结铃期(BS)、吐絮期(OS)的LNC和Y分别为2.32%、1.95%和5850、5860 kg/hm^(2)及2.30%、1.99%和6070、5970 kg/hm^(2),适宜施氮量范围在313.3~380.0、335.0~385.0 kg/hm^(2)之间,这与氮水平和籽棉产量关系模型对新陆中55号和78号的适宜施氮量评价结果基本一致。研究结果可为西北内陆区(新疆南疆中熟棉区)盐碱地滴灌棉花氮状况精确诊断和适宜施氮量评价提供理论依据和方法参考。

关键词：叶片生物量盐碱地棉花叶片氮浓度稀释曲线叶氮营养指数

氮素对温室黄瓜开花后干物质分配和产量影响的模拟研究

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农业工程学报 2008年第6期24卷 206-213页

作者：韩利戴剑锋罗卫红邰翔陈永山张生飞林琭陈春宏卜崇兴南京农业大学农学院上海市农业科学院上海市设施园艺技术重点实验室南京210095南京210095上海市农业科学院上海市设施园艺技术重点实验室上海201106

了解氮素对干物质分配和产量的定量影响是实现温室黄瓜氮肥优化管理的前提。该研究通过黄瓜雌性无限生长型品种'戴多星'(Cucumis sativas.'Deltastar')不同定植期和开花后不同氮素处理试验,定量分析了氮素施用水平对该类型黄瓜开花后干... 详细信息

了解氮素对干物质分配和产量的定量影响是实现温室黄瓜氮肥优化管理的前提。该研究通过黄瓜雌性无限生长型品种'戴多星'(Cucumis sativas.'Deltastar')不同定植期和开花后不同氮素处理试验,定量分析了氮素施用水平对该类型黄瓜开花后干物质分配和产量的影响,并建立了开花后分配指数和采收指数与盛果期叶片氮浓度的关系方程。在此基础上,建立了氮素对黄瓜开花后干物质分配和产量影响的预测模型,并用独立的试验数据对模型进行了检验。结果表明,模型对茎干物质量、叶干物质量和果实干物质量及黄瓜产量(鲜质量)预测值与实测值之间基于1︰1直线之间的决定系数R2分别为0.945、0.943、0.990、0.955;相对预测误差RE分别为13.0%、12.3%、9.2%、16.8%。本模型可预测不同氮素水平下温室黄瓜地上部各器官干物质量和产量,可以为中国温室黄瓜生产的氮肥优化管理决策提供参考。

关键词：温室黄瓜叶片氮浓度干物质分配产量

氮素对温室黄瓜花后叶片光合作用和叶绿素荧光参数影响的定量研究

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氮素对温室黄瓜花后叶片光合作用和叶绿素荧光参数影响的定量研究

作者：陈永山南京农业大学

学位级别：硕士

光合作用是作物产量和品质形成的基础，直接受叶片氮素含量的影响，叶片光合作用速率是判断和分析作物氮素营养状况的重要指。叶绿素荧光技术是以光合作用理论为背景反映光合作用内在机理的新兴技术，它以测量简便、反应灵敏、获得结果... 详细信息

光合作用是作物产量和品质形成的基础，直接受叶片氮素含量的影响，叶片光合作用速率是判断和分析作物氮素营养状况的重要指。叶绿素荧光技术是以光合作用理论为背景反映光合作用内在机理的新兴技术，它以测量简便、反应灵敏、获得结果快速和对作物无破坏性等特点被广泛应用于作物对逆境响应机理的分析，在作物氮素营养诊断上具有较大的潜力。因此利用叶片光合速率的测定和叶绿素荧光技术进行温室黄瓜叶片氮素营养状况的定量分析具有重要的理论和实践意义。本研究以温室水果型黄瓜戴多星(Cucumis Sativus cv．Deltastar)和申绿72(Cucumis sativus cv.Shenlv72)为试验材料，于2003年11月-2005年11月分别在上海Venlo型玻璃温室、PVC连栋温室以及连栋塑料大棚内进行了不同定植期和不同氮素处理水平的栽培试验，通过黄瓜功能叶片的光合作用速率测定、叶绿素荧光参数测定、植株养分化学分析以及温室内小气候数据采集，建立了适合不同光温条件下温室黄瓜叶片氮浓度与叶片最大总光合速率的定量关系，建立了适合不同温度条件的叶片氮浓度与叶绿素荧光参数定量关系以及叶绿素荧光参数与叶片最大总光合速率定量关系。并用与建立模型相独立的数据对模型进行了检验，结果表明模型能较好预测温室黄瓜叶片光合作用速率、叶绿素荧光参数和叶片氮素含量。主要结果如下：首次系统分析了不同定植期的光温条件差异对黄瓜叶片氮素含量的影响，利用定植后生理发育时间和定植到初果期以及初果期到盛果期的日平均辐热积定量描述了光温条件和生育期对温室黄瓜叶片氮素含量的影响。结果表明，黄瓜叶片氮素含量随定植后生理发育时间的变化在定植到初果期表现为负指数递增，而在初果期到生育末期表现为负指数递减，而且指数方程参数与相应的日平均辐热积表现出正弦函数关系。因此可以根据温室内温度和太阳辐射来计算定植后的生理发育时间和相应的日平均辐热积，进而求算不同光温条件下温室黄瓜叶片适宜氮浓度及其随生育期的变化(N％(t))。通过实测的叶片氮浓度与相应定植期的叶片适宜氮浓度之比值求算，消除了不同定植期的光温条件差异对叶片氮素含量的影响，建立了适合不同光温条件下温室黄瓜叶片氮素含量与叶片光合作用速率关系的模拟模型。用与建模相独立的试验数据对模型进行检验，结果表明该模型对温室黄瓜叶片最大总光合速率的预测结果与实测结果之间基于1：1直线的决定系数R和回归估计标准误差RMSE分别为0．83和1．56μmol CO·m·s。首次利用光合作用温度三基点定量分析温室内1．5m高空气温度对黄瓜叶片叶绿素荧光参数的影响，结果表明，无氮胁迫处理的黄瓜叶片光适应下PSII的实际量子效率(ΦPSⅡ)随温室内1．5 m高空气温度的变化表现为三段函数关系。用试验数据拟合得到温度大于22℃时的方程参数，由此计算不同温度条件下(大于22℃)温室黄瓜叶片ΦPSⅡ的适宜值。在此基础上，定量分析了不同施氮水平的黄瓜叶片氮素含量与叶片叶绿素荧光参数的关系。结果表明，消除光温条件差异影响的黄瓜叶片氮素含量与消除温度差异影响的叶片ΦPSⅡ表现出负指数递增关系，用与建模相独立的试验数据对模型进行检验，结果表明模型对黄瓜叶片光适应下PSⅡ的实际量子效率(ΦPSⅡ)的模拟结果与1：1直线间的R为0．86，预测的回归估计标准误(RMSE)为0．05。黄瓜叶片氮素含量与叶片叶绿素荧光参数的定量关系是实现叶绿素荧光技术作为温室黄瓜叶片氮素胁迫诊断手段的前提。首次利用黄瓜叶片ΦPSⅡ随温室内1．5 m高空气温度变化的函数关系，定量分析了温室黄瓜叶片叶绿素荧光参数与叶片光合作用速率的关系。结果表明，黄瓜叶片ΦPSⅡ与叶片最大总光舍速率表现出负指数递增关系。在此基础上，初步建立了基于叶绿素荧光参数与叶片光合作用速率定量关系的温室黄瓜叶片氮素胁迫诊断模型。用模型估算黄瓜叶片最大总光合速率，再由叶片最大总光合速率估算叶片氮浓度的方法，并与建模相独立的试验数据相比较，结果表明，该模型可以较好预测温室黄瓜叶片氮浓度，预测结果与实测结果之间基于1：1直线的决定系数R和回归估计标准误差RMSE分别为0．66和0．175％。与直接由叶片光合作用速率测定来估算叶片氮素含量的胁迫诊断方法相比，本模型克服了叶片光合速率数据的测定因仪器价格昂贵，且操作程序复杂而不能在生产上进行实际运用的缺点，为温室黄瓜氮素胁迫诊断提供简便、快速和准确的监测手段。本研究建立的模型可以根据温室内温度和太阳辐射以及温室黄瓜叶片叶绿素荧光参数估算叶片光合作用速率或叶片氮素含量，与已有的温室黄瓜作物生长模型相结合，可以定量预测不同光温条件下氮素对温室黄瓜生长速率的影响，从而为不同定植期种植的温室黄瓜作物的氮肥优化管理提供理论依据和决策支持。

关键词：温室黄瓜叶片氮浓度叶片最大总光合速率叶绿素荧光参数温度辐射

氮素对温室水果型黄瓜干物质生产、分配和产量形成过程影响的模拟研究

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氮素对温室水果型黄瓜干物质生产、分配和产量形成过程影响的模拟...

作者：韩利南京农业大学

学位级别：硕士

干物质生产、分配和产量形成过程决定了温室水果型黄瓜的经济效益。氮素是影响植物干物质生产、分配和产量形成的重要营养元素。为定量研究氮素对温室水果型黄瓜干物质生产、分配和产量形成过程的影响,本研究以雌性无限生长型品种‘戴... 详细信息

干物质生产、分配和产量形成过程决定了温室水果型黄瓜的经济效益。氮素是影响植物干物质生产、分配和产量形成的重要营养元素。为定量研究氮素对温室水果型黄瓜干物质生产、分配和产量形成过程的影响,本研究以雌性无限生长型品种‘戴多星’(Cucumis Sativus.‘Deltastar’)为试验材料,于2005年,在上海孙桥现代化农业园区的PVC联栋温室内进行了不同定植期和不同氮素水平的试验。以冠层吸收辐热积为尺度,定量分析了氮素对叶片光合作用、干物质分配指数和采收指数动态、以及出果数、化果数、座果数和果实生长速率这些产量形成要素的影响,建立了氮素对温室水果型黄瓜干物质生产、分配和产量形成过程影响的模拟模型,并用与建模相独立的数据对模型进行了检验。结果表明,模型对温室水果型黄瓜总干重、地上部各器官干重、产量及产量形成要素的预测效果较好。 (1)氮素对温室水果型黄瓜干物质生产影响的模拟。定量分析了不同光温条件下叶片最大总光合速率和叶片氮浓度的关系,与已有的光合生产和干物质积累模型相结合,建立了氮素对温室水果型黄瓜干物质生产影响的模拟模型。结果表明,本模型能较好的预测不同施氮水平下温室水果型黄瓜的总干重,模型对黄瓜总干重的预测值与实测值之间基于1∶1直线的决定系数(R)为0.90,相对预测误差(RE)为12.4%。 (2)氮素对温室水果型黄瓜干物质分配和产量影响的模拟。首先以冠层吸收辐热积(TEP)为尺度,建立了各氮素处理的黄瓜地上部分配指数和地上部干物质向叶、果实、茎的分配指数以及采收指数随生育期(用冠层吸收辐热积表示)变化的函数关系,然后定量分析了氮素对分配指数和采收指数的影响。结果表明,不同施氮水平的地上部干物质分配指数差异不显著,而随着施氮水平的增加,叶分配指数增加,果实分配指数和采收指数下降。本研究确定了叶分配指数相对下降速率、果实分配指数相对增加速率和采收指数相对增加速率与盛果期叶片氮浓度(mg·g叶干重)的定量关系。根据分配指数、采收指数动态随冠层吸收辐热积的变化以及氮素对分配指数和采收指数动态影响的定量关系,预测不同施氮水平温室水果型黄瓜地上部各器官干重和产量。在地上部各器官干重和产量的预测中,模型对茎干重、叶干重、果实干重及黄瓜产量(鲜重)的预测值与实测值之间基于1∶1直线之间的R分别为0.95、0.94、0.99、0.96;RE分别为13.0%、12.3%、9.2%、16.8%。本模型能较好的预测不同氮素水平下温室水果型黄瓜地上部各器官干重和产量。 (3)氮素对产量形成过程影响的模拟。首先以冠层吸收辐热积为尺度,定量分析了氮素对温室水果型黄瓜出果数、化果数、座果数的影响。结果表明,氮素直接影响黄瓜的出果速率和化果速率,出果速率随盛果期叶片氮浓度的增加呈指数下降,而化果速率随盛果期叶片氮浓度的增加服从正弦函数曲线,并在盛果期叶片氮浓度为32mg(N)·g(DM)时达到最小值。然后定量分析了氮素对果实生长速率(以伸长速率表示)的影响。氮素通过影响源库关系(用植株实际叶干重/实际果实干重表示)从而影响果实的伸长速率。果实伸长速率随植株实际叶干重/实际果实干重的增加而呈指数增加,且在累积叶干重/累积果实干重=4前后增加程度不同。根据果实伸长速率和植株实际叶干重/实际果实干重的定量关系以及果实出现后累积的冠层吸收辐热积可计算出果长。在温室水果型黄瓜产量形成过程的预测中,模型对出果数、化果数、座果数及单果果长的预测值与实测值之间基于1∶1直线之间的R分别为0.95、0.97、0.80、0.80;RE分别为10.6%、18.4%、16.4%、23.2%。本模型能较好的预测不同氮素水平下温室水果型黄瓜的产量形成过程。本研究建立的模型可以根据定植日期、营养液供氮水平和温室内的太阳辐射与温度资料,动态预测上海地区温室水果型黄瓜单蔓整枝方式下的总干重、地上部分各器官干重、产量、果实出现时间、座果数和果实大小(果长)。可以为我国温室水果型黄瓜生产的氮肥优化管理提供决策支持。

关键词：温室黄瓜叶片氮浓度干物质分配产量形成模型