19 中華 人民共和國 國家知識產(chǎn)權(quán)局 12 發(fā)明 專利申請 10 申請公布號 43 申請公布日 21 申請 號 202110099801 8 22 申請日 2021 01 25 71 申請人 山 東省氣候中心 地址 250000 山 東省濟(jì)南市天橋區(qū)無影山 路12號 72 發(fā)明人 張繼波 薛曉萍 李楠 俞豁然 74 專利代理 機(jī)構(gòu) 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公 司 3720 5 代理人 張亮 51 Int Cl G06Q 10 06 2012 01 G06Q 50 02 2012 01 G06F 30 20 2020 01 G06F 111 18 2020 01 G06F 119 08 2020 01 54 發(fā)明名稱 一種寡照脅迫對溫室番茄品質(zhì)影響的評估 方法及系統(tǒng) 57 摘要 本發(fā)明提供一種寡照脅迫對溫室番茄品質(zhì) 影 響的評估 方法及系統(tǒng) 在預(yù)設(shè)條件 下采集日光 溫室內(nèi)的空氣溫度和光合有效輻射信息 結(jié)合日 光溫室番茄花果期生長發(fā)育所需的上 下限溫 度 計(jì)算日光溫室番茄花果期遭受寡照脅迫時(shí)每 天的熱效應(yīng) 輻射效應(yīng) 溫光效應(yīng)及累積溫光效 應(yīng) 計(jì)算C K與不同寡照處理間累積溫光效應(yīng)的差 值 并計(jì)算C K與不同寡照處理間番茄營養(yǎng)品質(zhì)指 標(biāo)的差值 建立累積溫光效應(yīng)差值與營養(yǎng)品質(zhì)指 標(biāo)差值的動態(tài)關(guān)系 模擬寡照脅迫對番茄營養(yǎng)品 質(zhì)指標(biāo)的動態(tài)影 響 本發(fā)明借鑒輻熱積算法的優(yōu) 點(diǎn) 并利用溫光效應(yīng)算法 將光效應(yīng)替代原輻熱 積指標(biāo)中光合有效輻射 提升評估效果 提高寡 照脅迫對 番 茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)影響的評估精準(zhǔn)度 權(quán)利要求書2頁 說明書9頁 附圖3頁 CN 112766763 A 2021 05 07 CN 112766763 A 1 一種寡照脅迫對溫室番 茄品質(zhì)影響的評估方法 其特 征在于 方法包括 步驟一 在預(yù)設(shè)條件下采集日光溫室內(nèi)的空氣溫度和光 合有效輻射信息 步驟二 結(jié)合日光溫室番茄花果期生長發(fā)育所需的上 下限溫度 計(jì)算日光溫室番茄花 果期遭受寡照脅迫時(shí)每天的熱效應(yīng) 輻射效應(yīng) 溫光效應(yīng)及累積溫光效應(yīng) 步驟三 計(jì)算CK與不同寡照處理間APTE的差值 并計(jì)算CK與不同寡照處理間番茄營養(yǎng) 品質(zhì)指標(biāo)的差值 建立APTE差值與營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)差值的動態(tài)關(guān)系 模擬評估寡照脅迫對番 茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的動態(tài)影響 2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寡照脅迫對溫室番 茄品質(zhì)影響的評估方法 其特 征在于 步驟一中 在日光溫室中通過Watchdog 2000數(shù)據(jù)采集器采集日光溫室內(nèi)的空氣溫度 和光 合有效輻射信息 采集溫室內(nèi)1 5m高處 空氣溫度和光 合有效輻射 采集間隔為10s 并存儲每30min的平均值 日平均氣溫為1d內(nèi)存儲的所有氣溫?cái)?shù)據(jù)的 平均值 日光 合有效輻射 為1d內(nèi)存 儲的光 合有效輻射的累積值 3 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寡照脅迫對溫室番 茄品質(zhì)影響的評估方法 其特 征在于 步驟二中 累積溫光效應(yīng)的尺度計(jì)算方法如下 F R 1 exp R R 0 2 PTE F R F T 4 R為日光溫室內(nèi)光合有效輻射 T為日光溫室內(nèi)氣溫 T b T m分別為番茄花果期發(fā)育的下 限溫度和上限溫度 PTEn為寡照災(zāi)害發(fā)生第n天的溫光效應(yīng) 分別為模型待定參數(shù) 的生物學(xué)意義代表光合有效輻射增加1MJ m 2 相對光 效應(yīng)增加e 和 的生物學(xué)意義分別表示日均溫度T與最低溫度T b之間 最高溫度T m與日 均溫度T之間相差1 每日熱效應(yīng)分別增 加e 和e APTE PTE n 5 累積溫光效應(yīng) APTE 為番茄在 某一生育期內(nèi) 日溫光效應(yīng)P TE的總和 PTE n為某一生育期 內(nèi)第n天的溫光效應(yīng) 4 根據(jù)權(quán)利要求3所述的寡照脅迫對溫室番 茄品質(zhì)影響的評估方法 其特 征在于 番 茄花 果期生長的下限溫度為8 上限溫度為3 5 對 模型待定參數(shù)a 進(jìn)行擬合 擬合結(jié)果分別為0 5 00 580 3 68 5 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寡照脅迫對溫室番 茄品質(zhì)影響的評估方法 其特 征在于 步驟三之后還 包括 對 模型 預(yù)測效果進(jìn)行對比檢驗(yàn) 利用PA R日積分法分析寡照 脅迫下番茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)變化量與PA R間的關(guān)系 建立相應(yīng) 權(quán) 利 要 求 書 1 2 頁 2 CN 112766763 A 的關(guān)系模型 與基于溫光效應(yīng)模型的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行對比 采用回歸估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤差 RMSE 對模型的模擬值和實(shí)測值之間的符合度進(jìn)行檢驗(yàn) 同時(shí) 利用模擬值與實(shí)測值之間的1 1線和模擬值與實(shí)測值間的相關(guān)系數(shù)r表示模型的擬合度和 可靠性 式 中OBSi 為實(shí)際觀測值 SIMi 為模型模擬值 n 為樣本容 量 6 一種實(shí)現(xiàn)寡照脅迫對溫室番茄 品質(zhì)影響評估方法的系統(tǒng) 其特征在于 包括 日光溫 室 日光溫室內(nèi)設(shè)有溫室番 茄品質(zhì)數(shù)據(jù)處 理裝置 溫室番茄品質(zhì)數(shù)據(jù)處理裝置包括 Watchdog 2000數(shù)據(jù)采集器 通信單元 用戶輸入單 元 顯示單 元 存 儲器 接口單 元 控制器和用于給裝置提供電能的電源單 元 Watchdog 2000數(shù)據(jù)采集器 通信單元 用戶輸入單元 顯示單元 存儲器 接口單元分 別連接控制器 權(quán) 利 要 求 書 2 2 頁 3 CN 112766763 A 一種寡照 脅迫對溫室番茄品質(zhì)影響的評估方 法及系統(tǒng) 技術(shù)領(lǐng)域 0001 本發(fā)明涉及番茄種植技術(shù)領(lǐng)域 尤其涉及 一種寡照脅迫對 溫室番茄品質(zhì)影響的評 估方法及系統(tǒng) 背景技術(shù) 0002 番茄 Lycopersicon esculentum Mill 是典型的喜溫喜光植物 是我國設(shè)施蔬 菜生產(chǎn)的主栽品種之一 我國北方節(jié) 能型日光溫室的主要能量來源是太陽輻 射 其安全生 產(chǎn)與氣象條件密切相關(guān) 隨著氣候變暖和大氣 污染的加劇 北方設(shè)施蔬菜主要生產(chǎn)季內(nèi) 霧 和霾天氣頻發(fā) 連陰雨 雪 天氣時(shí)有發(fā)生 寡照災(zāi)害已成為影響設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最為廣泛的 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害 0003 而寡照脅迫不僅直接影響設(shè)施蔬菜的植株形態(tài) 光合特性 干物質(zhì)積累及分配 還 會造成花粉和子房的發(fā)育不良 從而導(dǎo)致植株生殖生長進(jìn)程緩慢 成熟果實(shí)單果質(zhì)量明顯 降低 植株產(chǎn)量下降 此外 寡照脅迫還使得番茄維生素C 可溶性糖 可溶性固形物含量和 糖酸比降低 有機(jī)酸含量升高 從而造成番 茄品質(zhì)降低 口感不佳 0004 當(dāng)前關(guān)于作物果實(shí)品質(zhì)或成熟期的模擬預(yù)測研究較多 比如現(xiàn)有的文獻(xiàn)中建立基 于桃子品質(zhì)指標(biāo)和環(huán)境條件的營養(yǎng)品質(zhì)生態(tài)模擬模型 作為桃子品質(zhì)或成熟期的模擬預(yù) 測 還有通過計(jì)算有效積溫 并結(jié)合庫爾 勒香梨硬度值及可溶性固形物 葉綠素 維生素C含 量的積累 建立庫爾勒香梨成熟規(guī)律的數(shù)學(xué)模型及最佳采收期預(yù)測模型 作為庫爾勒香梨 果實(shí)品質(zhì)或成熟期的模擬預(yù)測 還有建立基于輻熱積的番茄維生素C 可溶性蛋白 可溶性 糖 有機(jī)酸含量的預(yù)測模型 作為番茄果 實(shí)品質(zhì)或成熟期的模擬預(yù)測 而 上述方式均未公開 寡照脅迫對溫室番 茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的影響 發(fā)明內(nèi)容 0005 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足 本發(fā)明于番茄花果期在日光溫室中利用遮陽網(wǎng) 模擬持續(xù)寡照環(huán)境 建立寡照脅迫對溫室番茄品質(zhì)影響的評估模型 得到寡照脅迫對溫室 番 茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的影響 0006 方法包括 0007 步驟一 在預(yù)設(shè)條件下采集日光溫室內(nèi)的空氣溫度和光 合有效輻射信息 0008 步驟二 結(jié)合日光溫室番茄花果期生長 發(fā)育所需的上 下限溫度 計(jì)算日光溫室番 茄花 果期遭受寡照脅迫時(shí)每天的熱效應(yīng) 輻射效應(yīng) 溫光效應(yīng)及累積溫光效應(yīng) 0009 步驟三 計(jì)算CK與不同寡照處理間APTE的差值 并計(jì)算CK與不同寡照處理間番茄 營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的差值 建立APTE差值與營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)差值的動態(tài)關(guān)系 模擬評估寡照脅迫 對番 茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的動態(tài)影響 0010 進(jìn)一步需要 說 明的是 步驟一中 在日光溫室 中通過Watchdog 2000數(shù)據(jù)采集器采 集日光溫室內(nèi)的空氣溫度和光 合有效輻射信息 0011 采集溫室內(nèi)1 5m高處 空氣溫度和光 合有效輻射 說 明 書 1 9 頁 4 CN 112766763 A 0012 采集間隔為10s 并存儲每30min的平均值 日平均氣溫為1d內(nèi)存儲的所有氣溫?cái)?shù) 據(jù)的平均值 日光 合有效輻射 為1d內(nèi)存 儲的光 合有效輻射的累積值 0013 進(jìn)一 步需要說明的是 步驟二中 累積溫光效應(yīng)的尺度計(jì)算方法如下 0014 0015 F R 1 exp R R 0 2 0016 0017 PTE F R F T 4 0018 R為日光溫室內(nèi)光合有效輻射 T為日光溫室內(nèi)氣溫 b T m分別為番茄花果期發(fā)育 的下限溫度和上限溫度 0019 PTEn為寡照災(zāi)害發(fā)生第n天的溫光效應(yīng) 0020 分別 為模型待定參數(shù) 的生物學(xué)意義代表光合有效輻射增加1MJ m 2 相 對光效應(yīng)增加 e 和 的生物學(xué)意義分別表示日均溫度T與最低溫度T b之間 最高溫度T m 與日均溫度T之間相差1 每日熱效應(yīng)分別增 加e 和e 0021 APTE PTE n 5 0022 累積溫光效應(yīng) APTE 為番茄在某一生育期內(nèi)日溫光效應(yīng)PTE的總和 PTE n為某一 生育期內(nèi)第n天的溫光效應(yīng) 0023 進(jìn)一 步需要說明的是 番 茄花 果期生長的下限溫度為8 上限溫度為3 5 0024 對 模型待定參數(shù)a 進(jìn)行擬合 擬合結(jié)果分別為0 5 00 580 3 68 0025 進(jìn)一 步需要說明的是 步驟三之后還 包括 0026 對 模型 預(yù)測效果進(jìn)行對比檢驗(yàn) 0027 利用PAR日積分法分析寡照脅迫下番茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)變化量與PAR間的關(guān)系 建立 相應(yīng)的關(guān)系模型 與基于溫光效應(yīng)模型的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行對比 0028 采用回歸估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤差 Root mean squared error RMSE 對模型的模擬值和實(shí) 測值之間的符合度進(jìn)行檢驗(yàn) 同時(shí)利用模擬值與實(shí)測值之間的1 1線和模擬值與實(shí)測值間 的相關(guān)系數(shù)r 表示模型的擬合度和可靠性 0029 0030 式 中OBSi 為實(shí)際觀測值 SIMi 為模型模擬值 n 為樣本容 量 0031 本發(fā)明還提供一種 實(shí)現(xiàn)寡照脅迫對溫室番茄品質(zhì)影響評估方法的系統(tǒng) 包括 日 光溫室 日光溫室內(nèi)設(shè)有溫室番 茄品質(zhì)數(shù)據(jù)處 理裝置 0032 溫室番茄品質(zhì)數(shù)據(jù) 處理裝置包括 Watchdog 2000數(shù)據(jù)采集器 通信單元 用戶輸 入單 元 顯示單 元 存 儲器 接口單 元 控制器和用于給裝置提供電能的電源單 元 0033 Watchdog 2000數(shù)據(jù)采集器 通信單元 用戶輸入單元 顯示單元 存儲器 接口單 元分別連接控制器 說 明 書 2 9 頁 5 CN 112766763 A 0034 從以上技 術(shù)方案可以看出 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn) 0035 本發(fā)明提供的寡照脅迫對 溫室番茄品質(zhì)影響的評估方法是基于溫光效應(yīng) 來評估 寡照脅迫對溫室番茄品質(zhì)的影響 借鑒輻熱積算法的優(yōu)點(diǎn) 并利用溫光效應(yīng)算法 將光效應(yīng) 替代原輻熱積指標(biāo)中光合有效輻射 使評估模型對光合有效輻 射的敏感性降低 提升評估 效果 提高寡照脅迫對番 茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)影響的評估精準(zhǔn)度 0036 本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)寡照脅迫對溫室番茄品質(zhì)影響的評估方法及系統(tǒng)以番茄品種 金冠5號 為試材 于2015 2019年在日光溫室中利用遮陽網(wǎng)設(shè)計(jì)不同寡照持續(xù)日數(shù)試驗(yàn) 0 1 3 5 7 9d 果實(shí)成熟后測定抗壞血酸 Ascorbic Acid AA 維生素C Vitamin C VC 總酸度 Total Acidity TA 有機(jī)酸 Organic Acid OA 可溶性蛋白 Soluble Protein SP 及可溶性糖 Soluble Sugar SS 含量等營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo) 分析寡照脅迫對番茄 營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的影響 并基于溫光效應(yīng) Accumulated Photo thermal effectiveness APTE 建立寡照脅迫對品質(zhì)影響的評估模型 寡照脅迫下 番茄VC SS P含量顯著降低 而 AA OA TA含量則隨寡照持續(xù)時(shí)間增加而增加 評估模 型明顯提高了寡照脅 迫下番茄營養(yǎng)品 質(zhì)指標(biāo)的預(yù)測精度 使模型模擬值與實(shí)測值間的相關(guān)系數(shù)均大于0 984 與PAR法相比 番茄 AA VC TA OA SP及SS含量較CK增加量 AAC VCC TAC OAC SPC SSC 的RMSE依次減少了 43 7 139 2 400 0 23 1 05 6 和 90 9 溫光效應(yīng)模型為定量評估寡照脅迫 對溫室喜溫喜光蔬菜的影響提供了數(shù)據(jù)參 考 附圖說明 0037 為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案 下面將對描述中所需要使用的附圖作簡單 地介紹 顯而易見地 下面描述中的附圖僅僅是本發(fā) 明的一些實(shí)施例 對于本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員來講 在不 付出創(chuàng)造性勞動的前提下 還可以根據(jù)這些附圖獲得其 他的附圖 0038 圖1為寡照脅迫對溫室番 茄品質(zhì)影響的評估方法流 程圖 0039 圖2為寡照試驗(yàn)期間日光溫室內(nèi)日光 合有效輻射的變化柱狀圖 0040 圖3為寡照試驗(yàn)期間日光溫室內(nèi)日平均氣溫的變化曲線圖 0041 圖4為兩種模型對寡照脅迫下溫室番茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)增加量模擬值和實(shí)測值的比 較圖 0042 圖5為實(shí)現(xiàn)寡照脅迫對溫室番 茄品質(zhì)影響的評估方法的系統(tǒng)示 意圖 具體實(shí)施方式 0043 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖 對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚 完 整地描述 顯然 所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例 而不是全部的實(shí)施例 基于 本發(fā)明中的實(shí)施例 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例 都屬于 本發(fā)明保護(hù)的范圍 0044 本發(fā)明提供一種寡照脅迫對溫室番茄品質(zhì)影響的評估方法 如圖1所示 方法包 括 0045 S11 在預(yù)設(shè)條件下采集日光溫室內(nèi)的空氣溫度和光 合有效輻射信息 0046 S12 結(jié)合日光溫室番茄花果期生長發(fā)育所需的上 下限溫度 計(jì)算日光溫室番茄 花 果期遭受寡照脅迫時(shí)每天的熱效應(yīng) 輻射效應(yīng) 溫光效應(yīng)及累積溫光效應(yīng) 說 明 書 3 9 頁 6 CN 112766763 A 0047 S13 計(jì)算CK與不同寡照處理間APTE的差值 并計(jì)算CK與不同寡照處理間番茄營養(yǎng) 品質(zhì)指標(biāo)的差值 建立APTE差值與營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)差值的動態(tài)關(guān)系 模擬評估寡照脅迫對番 茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的動態(tài)影響 0048 作為本發(fā)明提供的寡照脅迫對 溫室番茄品質(zhì)影響的評估方法的實(shí)施例中 配置一 個(gè)日光溫室 在日光溫室內(nèi)進(jìn)行寡照脅迫對溫室番 茄品質(zhì)影響的模擬試驗(yàn) 0049 其中 本 發(fā)明提供試番茄品種為 金冠5號 供試日光溫室坐北朝南 單坡式結(jié)構(gòu) 東西長60m 南北寬10m 覆乙烯無滴膜 0 6mm 透光系數(shù)為75 夜間覆蓋保溫被 番茄幼 苗第五片真葉展開時(shí)定植 壟寬70cm 每壟36株 前期觀測資料表 明 陰雨 雪 天氣時(shí)日光 溫室內(nèi)光合有效輻射在100 200 mol m 2 s 1之間 本發(fā)明利用遮陽網(wǎng)遮蔽模擬連續(xù)寡 照環(huán)境 在陰雨 多云 晴天分別采取不遮 遮一層和遮兩層 遮陽網(wǎng)的形式進(jìn) 行遮蔽 以使溫 室內(nèi)合有效輻 射保持在200 mol m 2 s 1以下 通風(fēng) 水肥等采用常規(guī)農(nóng)事措施供番茄正 常生長 于番茄花果期在溫室中設(shè)置6個(gè)寡照持續(xù) 日數(shù)處理 分別 為寡照0d 1d 3d 5d 7d 9d 每個(gè)處理5壟 分別以CK T1 T3 T5 T7 T9表 示 寡照處理結(jié)束后恢復(fù)正常光照 及生產(chǎn)管 理 直至果實(shí)成熟采收 試驗(yàn)番 茄植株6穗 果后打頂 試驗(yàn)時(shí)段 見表1 0050 表1試驗(yàn)時(shí)段 0051 0052 本 發(fā)明涉及的試驗(yàn)1 試驗(yàn)2 試驗(yàn)3 試驗(yàn)4以及試驗(yàn)5是在同一個(gè)日光溫室 內(nèi) 基于 不同的時(shí)間段 下進(jìn)行的試驗(yàn) 0053 本 發(fā)明在進(jìn)行番茄品質(zhì)測定過程中 果實(shí)成熟后 各處理選取3個(gè)成熟時(shí)間 大小 果實(shí)光澤度基本一致的正常果用于品質(zhì)測定 測定值作為品質(zhì)指標(biāo)的3個(gè)重復(fù) 維生素C采 用2 6 二氯酚靛酚法測定 有機(jī)酸采用酸堿滴定法測定 可溶性糖含量測定用蒽酮比色 法 可 溶性蛋白采用考馬斯亮藍(lán)G 250法進(jìn)行測定 0054 對溫室小氣候觀測資料收集的方式為 0055 由Watchdog 2000數(shù)據(jù)采集器 USA 自動采集 采集內(nèi)容為溫室內(nèi)1 5m高處空氣溫 度和光合有效輻射 采集間隔為 10s 并存儲每30 min的平均值 日平均氣溫為1d內(nèi)存儲的所 有氣溫?cái)?shù)據(jù)的平均值 日光 合有效輻射 為1d內(nèi)存 儲的光 合有效輻射的累積值 0056 配置溫光效應(yīng)模型 0057 溫度對番茄發(fā)育的影響可以用熱 效應(yīng)來表示 每日熱 效應(yīng)F T 指作物在實(shí)際溫度 條件下生長一天相當(dāng)于在最適宜溫度條件下生長一天的比例 輻射對番茄發(fā)育的影響可以 用輻射效應(yīng)來表示 每日輻射效應(yīng)F R 指作物在實(shí)際輻射條件下生長一 天相當(dāng)于在最適宜 說 明 書 4 9 頁 7 CN 112766763 A 輻 射條件下生長一天的比例 番茄的生長發(fā)育主要受自身遺傳特性及溫度 光照等環(huán)境條 件的影響 因此 對于特定的番茄品種 其完成某一特定發(fā)育階段所需的累積溫光效應(yīng)是恒 定的 以累積溫光效應(yīng)為尺度 具體 計(jì)算方法如下 0058 0059 F R 1 exp R R 0 2 0060 0061 PTE F R F T 4 0062 結(jié)合日光溫室番茄花果期生長發(fā)育所需的上 下限溫度 計(jì)算日光溫室番茄花果 期遭受寡照脅 迫時(shí)的每天的F T F R 及溫光效應(yīng) PTE 式中 R為日光 溫室內(nèi)光合有效輻 射 MJ m 2 T為日光溫室內(nèi)氣溫 T b T m分別為番茄花果期發(fā)育的下限溫度和上限溫 度 PTE n為寡照災(zāi)害發(fā)生第n天的溫光效應(yīng) 為模型待定參數(shù) 的生物學(xué)意義代 表光合有效輻射增加1MJ m 2 相對光效應(yīng)增加e 和 的生物學(xué)意義分別表示日均溫度 T 與 最低溫度 T b 之間 最 高溫度 T m 與日均溫度 T 之間相差1 每日熱效應(yīng)分別增加 e 和e 據(jù)發(fā) 明番茄花果期生長的下限溫度為8 上限溫度為35 利用試驗(yàn) 數(shù)據(jù)對模 型 待定參數(shù)a 進(jìn)行擬合 擬合結(jié)果分別為0 5 00 580 3 68 0063 APTE PTE n 5 0064 累積溫光效應(yīng) APTE 為番茄在某一生育期內(nèi)日溫光效應(yīng) PTE 的總和 PTE n為某 一 生育期內(nèi)第n天的溫光效應(yīng) 0065 本發(fā)明涉及的建模及模型檢驗(yàn)方式是 利用試驗(yàn)1 試驗(yàn)2 試驗(yàn)3觀測資料計(jì)算CK 與不同寡照處理間APTE的差值 并計(jì)算CK與不同寡照處理間番茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的差值 建 立APTE差值與營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)差值的動態(tài)關(guān)系 模擬寡照脅迫對番茄 營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的動態(tài)影 響 利用試驗(yàn)4 試驗(yàn)5觀測資料對 模型 預(yù)測效果進(jìn)行檢驗(yàn) 0066 為了評價(jià)模型的精度 本發(fā)明參考 定植密度對日光溫室甜椒干物質(zhì)生產(chǎn)與分配 影響 的模擬發(fā)明 的計(jì)算方法 利用PAR日積分法 PAR 分析寡照脅迫下溫室番茄營養(yǎng)品質(zhì) 指標(biāo)與PAR間的關(guān)系 建立相應(yīng)的關(guān)系模型 與溫光效應(yīng)模型的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行對比 采用回 歸估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤差 Root mean squared error RMSE 對模型的模擬值和實(shí)測值之間的符合 度進(jìn) 行檢驗(yàn) 同時(shí)利用模擬值與實(shí)測值之間的1 1線和模擬值與實(shí)測值間的相關(guān)系數(shù) r 表 示模型的擬合度和可靠性 0067 0068 式 中OBSi 為實(shí)際觀測值 SIMi 為模型模擬值 n 為樣本容 量 0069 進(jìn)一 步的講 分析 試驗(yàn)時(shí)段氣象條件 0070 圖2和圖3為2015 2019年番茄寡照試驗(yàn)期間日光溫室內(nèi)平均氣溫及光合有效輻 射的變化情況 5組寡照試驗(yàn)均于設(shè)施寡照災(zāi)害高發(fā)的冬季進(jìn)行 寡照試驗(yàn)期間 受天氣影 說 明 書 5 9 頁 8 CN 112766763 A 響 溫室內(nèi)日光合有效輻射波動較大 寡照處理下日光效有效輻射顯著小于CK 且與其呈正 相關(guān) CK日光合有效輻射在2 0 6 8M J m 2之間 寡照處理在0 4 1 4MJ m 2之間圖2 由 圖3可知 溫室內(nèi)氣溫隨輻射變化而變化 氣溫變化相對平穩(wěn) 日平均氣溫在11 0 17 8 本發(fā)明為單因素寡照脅迫對溫室番茄品質(zhì)影響的模擬 試驗(yàn)期間溫室內(nèi)輻射和氣溫均能滿 足CK處 理番 茄植株的正常生長 0071 進(jìn)一步的講 本發(fā)明中寡照脅迫對番茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的影響中 寡照脅迫對溫室 番 茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的影響見表 2 0072 寡照脅迫下 番茄抗壞血酸 Ascorb ic Acid AA 總酸度 Total Acidity TA 和 有機(jī)酸 Organic Acid OA 含量均不同程度升高 T1處理AA OA含量與C K差異不大 T3 T5處 理間AA含量差異不顯著 分別較C K升高1 2mg 100g和1 5mg 100g T7 T9處理間AA含量差異 也不顯著 分別較CK升高2 1mg 100 g和 2 4mg 100g T3 T5處理間及T7 T9 處理間OA含量差 異不顯著 但均顯著高于CK T3 T5 T7和T9處理較CK高20 50 T1 T3處理TA與CK差異 不大 T5 T7處理間差異不顯著 分別較CK高0 014 和0 017 T9處理TA則較CK高0 22 差異達(dá) 到 顯著水平 0073 番茄維生素C Vitamin C VC 可溶性蛋白 Soluble Protein SP 和可溶性糖 Soluble Sugar SS 含量均隨寡照持續(xù)天數(shù)的增加而降低 T1處理VC含量與CK差異不顯 著 T3 T5處理間VC含量差異不顯著 但均顯著低于CK 分別較CK低 7 5 和13 0 T7和T9 處理間VC含量差異也不顯著 分別較 K低24 5 和29 7 差異達(dá)到顯著水平 T1處理SP含 量與CK差異不顯著 T3 T5處理間和T7 T9處理間SP 含量分別差異不顯著 但均顯著低于CK T3 T5處理分別較C K低0 7mg g和0 9mg g T7 T9處理分別較C K低2 3mg g和3 0mg g T1 T3 處理SS含量與CK差異不顯著 T5 T7和T9處理間差異不顯著 但均顯著低于CK 分別較CK低 1 8mg g 2 2mg g和2 6mg g 0074 這樣 1 3d的短時(shí)間寡照未對番茄營養(yǎng)成分造成太大影響 而5d以上持續(xù)寡照則 會造成VC SP和SS含量等營養(yǎng)成分的顯著降低 AA OA TA含量則有所增加 導(dǎo)致番茄口感風(fēng) 味偏酸 口感不佳 0075 表 2寡照處 理對溫室番 茄品質(zhì)指標(biāo)的影響 0076 0077 注 采用鄧肯新復(fù)極級差法分析 不同小 寫字母表示在0 0 5水平上差異顯著 0078 本發(fā)明 中構(gòu)建番 茄品質(zhì)寡照脅迫影響模擬模型的方式為 0079 為定量評估寡照脅迫對 溫室番茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的影響 本 發(fā)明利用試驗(yàn)1 試驗(yàn)2 試驗(yàn)3溫室內(nèi)氣溫 輻射資料計(jì)算CK及不同寡照處理下的APTE并做差 記為APTE 同時(shí)計(jì)算 說 明 書 6 9 頁 9 CN 112766763 A 不同寡照處理下番茄AA VC TA OA SP及SS 含量較C K的增加量 分別記為AAC V CC TAC OAC SPC和SSC 將APTE與不同寡照處理下番茄AAC VCC TAC OAC SPC和SSC分別進(jìn)行擬合 擬合 結(jié)果見表3 0080 由表3可知 除OAC與APTE呈對數(shù)函數(shù)關(guān)系外 不同寡照處理下番茄AAC VCC TAC SPC和SSC均與APTE呈線性關(guān)系 且AAC TAC與APTE呈線性正相關(guān) VCC SPC SSC與APTE呈線 性負(fù)相關(guān) 即寡照持續(xù)時(shí)間越久 番茄AA TA 較CK增加越多 而VC SP SS含量較CK減少越多 不同寡照處理下番茄OA也隨APTE增加而增加 連續(xù)寡照發(fā)生時(shí) 番茄OA含量較CK顯著增加 寡照持續(xù)時(shí)間越長 OA含量增加越緩慢 最終趨于平穩(wěn)不再增加 此外 利用試驗(yàn)1 試驗(yàn)2 試驗(yàn)3溫室內(nèi)氣溫 輻射資料計(jì)算CK及不同寡照處理下PAR日積分 PAR 記為PAR 分別與不 同寡照處理下番茄AA C VCC TA C OAC SPC和SSC進(jìn)行擬合 表2 由表2可知 番茄V CC SPC和 SSC與PAR均呈線性負(fù)相關(guān) 而A AC TAC與PAR呈線性 正相關(guān) OAC則與PAR均呈對數(shù)正相關(guān) 0081 表3溫室番 茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)與APTE PAR MJ m 2 的擬合結(jié)果 0082 0083 本發(fā)明 中檢驗(yàn)番 茄品質(zhì)寡照脅迫影響的模擬模型 0084 利用試驗(yàn)4和試驗(yàn)5番茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)及對應(yīng) 的溫室內(nèi)氣溫 輻射資料 對溫光效 應(yīng)模型模擬結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn) 并與PAR法的模擬結(jié)果進(jìn)行比較 由圖4和表4可知 基于APTE構(gòu) 建的模 型模擬值與實(shí)測值吻合度較高 模 型模擬的番茄AAC VCC TAC OAC SPC和SSC回歸估 計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤差 RMSE 分別較PAR法低30 4 58 2 80 0 18 8 51 4 和47 6 模型 模擬值與實(shí)測值的相關(guān)系數(shù) r 分別為0 986 0 991 0 995 1 000 987和0 984 均在 0 984以上 而基于PAR構(gòu)建的模 型模擬值與實(shí)測值間相關(guān)系數(shù) r 在0 713 0 880 之間 明 顯低于前者 表明基于APTE構(gòu)建的番茄品質(zhì)寡照脅迫影響模型的模擬值與實(shí)測值匹配良 好 且優(yōu)于PAR法 這可能是由于PAR法僅利用 輻射因素構(gòu)建模型 未考慮氣溫 積溫對番茄 品營養(yǎng)質(zhì)指標(biāo)積累的影響造成的 相較基于PAR法構(gòu)建的模 型 基于APTE構(gòu)建的模 型預(yù)測結(jié) 果RMSE值均較小 r更高 模型 預(yù)測精度更高 更準(zhǔn)確 模擬效果更優(yōu) 0085 表4兩種模型對寡照脅迫下溫室番 茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)增 加量模擬精度的比較 說 明 書 7 9 頁 10 CN 112766763 A 0086 0087 番茄富含維生素C 糖類及有機(jī)酸等營養(yǎng)成分 這些營養(yǎng)成分含量的高低是番茄品 質(zhì)等級評定的主要依據(jù) 寡照脅迫造成番茄AA OA TA含量升高 VC SS和SP含量顯著降低 1 3d短時(shí)間寡照對番茄營養(yǎng)成分影響不大 而5d以上的持續(xù)寡照脅迫則造成番茄營養(yǎng)成 分減少 品質(zhì)降低 0088 綜合考慮影響溫室番茄營養(yǎng)品質(zhì)指 標(biāo)形成的兩個(gè)主要環(huán)境因子光照和溫度 建立 了基于APTE的番茄品質(zhì)寡照脅迫影響模擬模 型 利用獨(dú)立試驗(yàn)資料對模型的模擬效果進(jìn) 行 檢驗(yàn) 并與基于PAR法構(gòu)建的模 型進(jìn) 行了比較 結(jié)果表明基于APTE的模 型能夠模擬 寡照脅迫 發(fā)生時(shí)番 茄營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的變化情況 且 模擬預(yù)測精度顯著高于PAR法構(gòu)建的模型 0089 在水分 養(yǎng)分充足條件下 溫室番茄植株生長及果實(shí)營養(yǎng)成分的積累主要受溫度 和輻射的共同影響 北方日光溫室為 非加溫節(jié)能日光溫室 其氣溫變化主要受輻射影響 因 此PAR法是模擬寡照脅迫對溫室番茄品質(zhì)影響最直觀的方法 是基于環(huán)境溫度主要由太陽 輻射決定這 一條件建立 0090 為克服PAR法未考慮氣溫對番茄品質(zhì)影響的缺點(diǎn)和局限性 建立的基于輻熱積的 黃瓜和番茄生長及果實(shí)品質(zhì)模擬模型 利用輻熱積算法模擬的優(yōu)點(diǎn) 借鑒溫光效應(yīng)的算法 用光效應(yīng)替代原輻熱積指標(biāo)中光合有效輻射 其取值范圍在0 1之間 與熱效應(yīng)保持一致 進(jìn)而使模型對光合有效輻 射的敏感性降低 提升模型模擬效果 提高寡照脅迫對番茄營養(yǎng) 品質(zhì)指標(biāo)影響的模擬精準(zhǔn)度 0091 基于上述方法本發(fā)明還提供一種實(shí)現(xiàn)寡照脅迫對溫室番茄品質(zhì)影響的評估方法 的系統(tǒng) 如圖5所示 日光溫室 日光溫室內(nèi)設(shè)有溫室番 茄品質(zhì)數(shù)據(jù)處 理裝置 0092 溫室番茄品質(zhì)數(shù)據(jù)處理裝置包括 Watchdog 2000數(shù)據(jù)采集器2 通信單元1 用戶 輸入單 元3 顯示單 元4 存 儲器7 接口單 元5 控制器6和用于給裝置提供電能的電源單 元8 0093 Watchdog 2000數(shù)據(jù)采集器2 通信單元1 用戶輸入單元3 顯示單元4 存儲器7 接 口單 元5分別連接控制器 0094 通信單元可以將過程數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器 或者手機(jī)終端 顯示單元可以顯示過程 數(shù)據(jù) 用戶輸入單 元 可以采用鼠標(biāo)鍵盤 或者觸摸屏 0095 如圖5中所示的方框圖僅僅是功能實(shí)體 不一定必須與物理上獨(dú)立的實(shí)體相對應(yīng) 即 可以采用軟件形式來實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體 或在一個(gè)或多個(gè)硬件模塊或集成電路中實(shí)現(xiàn) 這些功能實(shí)體 或在不同網(wǎng)絡(luò)和 或處 理器裝置和 或微控制器裝置中實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體 說 明 書 8 9 頁 11 CN 112766763 A 0096 在本申請所提供的幾個(gè)實(shí)施例中 應(yīng)該理解到 所揭 露的系統(tǒng) 裝置和方法 可以 通過其它的方式實(shí)現(xiàn) 例如 以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的 例如 所述單元 的 劃分 僅僅為一種邏輯功能劃分 實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式 例如 多個(gè)單元或組件 可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng) 或一些特征可以忽略 或不執(zhí)行 另外 所顯示或討 論的相互之 間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口 裝置或單元的間接耦合 或通信連接 也可以是電的 機(jī) 械的或其它的形式連接 0097 本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)寡照脅迫對溫室番茄品質(zhì)影響的評估方法的系統(tǒng)以番茄品種 金冠5號 為試材 于2015 2019年在日光溫室中利用遮陽網(wǎng)設(shè)計(jì)不同寡照持續(xù)日數(shù)試驗(yàn) 0 1 3 5 7 9d 果實(shí)成熟后測定抗壞血酸 Ascorbic Acid AA 維生素C Vitamin C VC 總酸度 Total Acidity TA 有機(jī)酸 Organic Acid OA 可溶性蛋白 Soluble Protein SP 及可溶性糖 Soluble Sugar SS 含量等營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo) 分析寡照脅迫對番茄 營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的影響 并基于溫光效應(yīng) Accumulated Photo thermal effectiveness APTE 建立寡照脅迫對品質(zhì)影響的評估模型 寡照脅迫下 番茄VC SS P含量顯著降低 而 AA OA TA含量則隨寡照持續(xù)時(shí)間增加而增加 溫光效應(yīng)法明顯提高了寡照脅 迫下番茄 營養(yǎng) 品質(zhì)指標(biāo)的預(yù)測精度 其中模 型模擬值與實(shí)測值間的相關(guān)系數(shù)均大于0 984 與PAR法相比 番茄AA V C TA OA SP及SS含量較C K增加量 AA C V CC TA C OA C SPC SSC 的RMSE依次減少了 43 7 139 2 400 0 23 1 05 6 和 90 9 溫光效應(yīng)模型可為定量評估寡照脅 迫對溫室喜溫喜光蔬菜的影響提供參 考 0098 對所公開的實(shí)施例的上述說明 使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明 對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專 業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的 本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下 在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn) 因此 本發(fā)明 將不會被限制于本文 所示的這些實(shí)施例 而 是要符合與本文 所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一 致的最寬的范圍 說 明 書 9 9 頁 12 CN 112766763 A 圖1 圖2 說 明 書 附 圖 1 3 頁 13 CN 112766763 A 圖3 說 明 書 附 圖 2 3 頁 14 CN 112766763 A 圖4 圖5 說 明 書 附 圖 3 3 頁 15 CN 112766763 A