中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象 Chinese Journal of Agrometeorology 2020 年 doi 10 3969 j issn 1000 6362 2020 10 004 徐超 王明田 楊再?gòu)?qiáng) 等 苗期高溫對(duì)草莓生育期的影響及其模擬 J 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象 2020 41 10 644 654 苗期高溫對(duì)草莓生育期的影響及其模擬 徐 超 1 王明田 3 4 楊再?gòu)?qiáng) 1 2 韓 瑋 1 鄭盛華 4 1 南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警與評(píng)估協(xié)同創(chuàng)新中心 南京 210044 2 南京信息工程大學(xué)濱江學(xué)院 無(wú)錫 214000 3 四川省氣象臺(tái) 成都 610091 4 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南山地農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都 610091 摘要 以草莓品種 紅顏 為實(shí)驗(yàn)材料 分別于 2018 年和 2019 年利用人工氣候箱對(duì)苗期草莓進(jìn)行不同程度 高溫 日最高溫 日最低溫 32 22 35 25 38 28 和 41 31 和持續(xù)天數(shù) 2d 5d 8d和 11d 處理 處理結(jié)束后將草莓苗移植到 Ve n l o 型玻璃溫室進(jìn)行正常栽培實(shí)驗(yàn) 分別記錄草莓各生育期的起止日期 同步監(jiān)測(cè)溫室氣象數(shù)據(jù) 以 2018 年數(shù)據(jù)定量分析苗期高溫及其持續(xù)天數(shù)對(duì)草莓移栽后生育期的影響 并分 別構(gòu)建以生理發(fā)育時(shí)間 輻熱積和有效積溫為指標(biāo)的 3 種高溫影響草莓生育期的模擬模型 以 2019 年的實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)所建模型進(jìn)行擬合驗(yàn)證 結(jié)果表明 苗期輕度 32 C 持續(xù) 2 11d 和中度高溫 35 C持續(xù) 2 8d 可以促進(jìn)草莓提前進(jìn)入開(kāi)花期 坐果期和采摘期 而重度 38 C 持續(xù) 2 5d 和特重度 38 C 持續(xù) 8 11d 和 41 C 持續(xù) 2 11d 高溫則會(huì)使草莓進(jìn)入上述關(guān)鍵生育期的時(shí)間推遲 三種模型模擬結(jié)果分析表明 與輻 熱積模型和有效積溫模型相比 以生理發(fā)育時(shí)間為尺度的高溫影響模型對(duì)草莓發(fā)育期的模擬更為精確 其模 擬的草莓開(kāi)花期 坐果期和采收期天數(shù)與實(shí)測(cè)值之間擬合方程的決定系數(shù) R 2 分別為 0 84 0 82 和 0 97 均方根誤差 RMSE 分別為 1 39d 1 50d 和 1 56d 相對(duì)誤差 RE 分別為 2 27 2 23 和 1 57 可見(jiàn) 溫室草莓生產(chǎn)過(guò)程中 苗期適度高溫有利于后期各生育期提前但溫度過(guò)高則適得其反 此種情況下 推薦采 用生理發(fā)育時(shí)間模型預(yù)測(cè)草莓開(kāi)花期 坐果期起止時(shí)間和初次采摘的時(shí)間 關(guān)鍵詞 草莓 苗期高溫 生理發(fā)育時(shí)間 輻熱積 有效積溫 生育期模擬 Effect of High Temperature in Seedling Stage on Phenological Stage of Strawberry and its Simulation XU Chao 1 WANG Ming tian 3 4 YANG Zai qiang 1 2 HAN Wei 1 ZHENG Sheng hua 4 1 Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters Nanjing University of Information Science and Technology Nanjing 210044 China 2 Binjiang College Nanjing University of Information Science and Technology Wuxi 214000 3 Sichuan Meteorological Observatory Chengdu 610091 4 Key Laboratory of Agricultural Environment in Southwest Mountain Areas Ministry of Agriculture and Rural Affairs Chengdu 610091 Abstract High temperature is one of the common agricultural meteorological disasters affecting the growth and development of crops In order to study the effect of high temperature at the seedling stage on the phenology of strawberry in greenhouses the strawberry variety Benihoppe was taken as the experimental material and different high temperatures 32 22 35 25 38 28 and 41 31 and different stress days 2d 5d 8d 收稿日期 2020 06 06 通訊作者王明田 E mail wangmt0514 楊再?gòu)?qiáng) E mail yzq 基金項(xiàng)目 科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 2019YFD1002202 2020 年度江蘇省研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目 KYCX20 0928 四川省農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)體系研究及應(yīng)用項(xiàng)目 省重實(shí)驗(yàn)室 2018 重點(diǎn) 05 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 西南山區(qū)農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放項(xiàng)目 AESMA OPP 2019006 江蘇省自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目 BK20180810 第一作者聯(lián)系方式 徐超 E mail nmweifan 第 10 期 徐超等 苗期高溫對(duì)草莓生育期的影響及其模擬 645 and 11d were performed on the strawberry seedlings in greenhouses in 2018 and 2019 and then transplanted to Venlo glass greenhouse for normal cultivation experiment The data of 2018 quantitatively were used to analyze the effects of high temperature and stress days on the phenology of strawberries in greenhouses and constructed three models for the effects of high temperature on the growth period of strawberries including the PDT model the TEP model and the GDD model The experimental data in 2019 were fitted to verify the established model The results showed that mild 32 C for 2 to 11 days and moderate high temperature 35 C for 2 to 8 days at the seedling stage helped strawberries to early entry to the flowering stage fruit setting stage and picking period while severe 38 C for 2 to 5 days and very severe 38 C 8 to 11 days and 41 C for 2 to 11 days high temperature delayed the time for strawberries to enter the phenology mentioned above Compared with the TEP model and GDD model the high temperature impact model based on the PDT was more accurate and had the smallest error The coefficient of determination R 2 between the simulated values and the measured values of flowering stage fruit setting stage and harvesting stage were 0 84 0 82 and 0 97 respectively the root mean square error RMSE were 1 39d 1 50d and 1 56d respectively the relative error RE were 2 27 2 23 and 1 57 respectively Therefore in the greenhouse strawberry planting process it is recommended to use the PDT model to predict the start and end times of the strawberry flowering stage fruit setting stage and harvesting stage Key words Strawberry High temperature at seedling stage Physiological development time Product of thermal effectiveness and PAR Growing degree days Phenology simulation 作物生育期模型是作物生長(zhǎng)發(fā)育模型不可或缺 的模塊之一 同時(shí)也是準(zhǔn)確模擬作物干物質(zhì)生產(chǎn)與 分配以及作物產(chǎn)量的關(guān)鍵 1 作物的生育期模型實(shí)質(zhì) 上是建立作物生育期與外界環(huán)境因子 溫度和光照 等 之間關(guān)系的一種模型 依靠外界的環(huán)境因子來(lái) 準(zhǔn)確預(yù)測(cè)作物的生育期是作物生長(zhǎng)發(fā)育模型的核心 研究?jī)?nèi)容之一 2 國(guó)內(nèi)外針對(duì)設(shè)施作物或園藝作物生育期的模擬 模型已較多 目前 已建立的作物生育期模型有溫 室番茄 3 4 溫室菊花 5 6 溫室甜瓜 7 溫室甜椒 8 和溫室黃瓜 9 10 等 建立生育期模型使用的方法也眾 多 陳瀟等 11 利用鐘模型的方法建立了甘蔗發(fā)育期 模擬模型 準(zhǔn)確模擬出新植蔗和多年宿根蔗不同發(fā) 育期 楊再?gòu)?qiáng)等 12 利用光溫效應(yīng) PTE 方法建立了 適合楊梅生育期模擬模型 精準(zhǔn)預(yù)測(cè)了楊梅展葉 開(kāi)花和結(jié)果時(shí)期 刁明等 8 以生理發(fā)育時(shí)間 PDT 為尺度建立了適合溫室甜椒的生育期模型 準(zhǔn)確預(yù) 測(cè)了甜椒開(kāi)花和成熟的日期 Lee 等 6 使用指數(shù)增長(zhǎng) 方程對(duì)切菊作物的生長(zhǎng)進(jìn)行了建模預(yù)測(cè) 除此之外 還有有效積溫法 GDD 13 生理輻熱積法 14 以及 正弦指數(shù)函數(shù)法 15 為了使模型具有普遍的適用性 通常需要不同基因型品種 不同定植期和不同水分 條件等數(shù)據(jù) 截至目前 苗期高溫對(duì)草莓生育期的 影響模型的構(gòu)建尚未報(bào)道 草莓是多年生草本植物 隸屬于薔薇科草莓屬 具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值 16 目前 草莓基 本采用設(shè)施栽培 但一般溫室的調(diào)控能力較差 苗 期室內(nèi)溫度很容易達(dá)到 35 甚至 40 以上 導(dǎo)致高 溫災(zāi)害 再加上草莓成熟期集中 果實(shí)運(yùn)輸易受損 嚴(yán)重制約草莓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 要解決這些問(wèn)題 首先 必須了解苗期高溫對(duì)草莓各主要生育期的影響并能 夠進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè) 本研究選用常見(jiàn)的草莓品種 紅 顏 通過(guò)設(shè)置苗期不同程度高溫及其持續(xù)時(shí)間的栽 培實(shí)驗(yàn) 分析確定其后續(xù)各生育期的發(fā)展過(guò)程 建 立相應(yīng)的模擬模型 以期準(zhǔn)確預(yù)測(cè)草莓開(kāi)花期 坐 果期和采收期的起止日期 為溫室草莓的環(huán)境調(diào)控 和溫度管理提供理論支撐 1 材料與方法 1 1 實(shí)驗(yàn)材料 實(shí)驗(yàn)材料為草莓品種 紅顏 由山東某公司 提供 1 2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 1 2 1 苗期高溫人工控制實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)于 2018 年 9 月 2019 年 1 月在南京信息工 程大學(xué)人工氣候室 PGC FLEX 加拿大 進(jìn)行苗期 高溫處理 處理結(jié)束后移植到 Ve n l o 型玻璃溫室進(jìn)行 栽培實(shí)驗(yàn) 人工氣候室的溫度設(shè)置采用韋婷婷等 17 方法設(shè)置氣候箱內(nèi)逐時(shí)氣溫 圖 1 日最高氣溫 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 41 卷 646 最低氣溫設(shè)置分別為 32 22 35 25 38 28 和 41 31 共 4 個(gè)水平 處理時(shí)長(zhǎng)分別為 2 5 8 和 11d 空氣相對(duì)濕度設(shè)置 65 70 光周期為 12h 12h 白晝 6 00 18 00 夜間 18 00 6 00 輻射強(qiáng)度為 800 mol m 2 s 1 以 28 18 為對(duì)照 于 2018 年 9月 2 日 9 00 將長(zhǎng)勢(shì)相近的草莓植株放 入人工氣候箱進(jìn)行高溫處理 植株 9 12 片真葉 其中單葉葉面積 4cm 2 于 2d 5d 8d 和 11d 后陸 續(xù)將草莓移出 移植到 Ve n l o 型玻璃溫室中繼續(xù)生 長(zhǎng) 定植密度為 8 株 m 2 其中每組處理 3 次重復(fù) 每個(gè)重復(fù) 100 株 共計(jì) 1500 株 處理期間草莓幼苗 為盆栽 栽培塑料盆規(guī)格為高 15cm 上口徑 12cm 下口徑 8cm 土壤取自溫室苗床 處理期間 每日 17 00 向盆中補(bǔ)充適量水分 保證土壤濕潤(rùn) 圖 1 人工氣候室日內(nèi)溫度變化過(guò)程 Fig 1 Variation course of hourly temperature in artificial climate chamber 1 2 2 高溫處理結(jié)束后溫室栽培實(shí)驗(yàn) 人工控制實(shí)驗(yàn)結(jié)束后 用剪刀從一側(cè)把塑料花 盆剪開(kāi) 保留完整根際土壤 取出盆中草莓苗確保 其生長(zhǎng)不受移栽的影響 移栽至南京信息工程大學(xué) 農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站的 Ve n l o 型玻璃溫室苗床里 溫室南 北長(zhǎng) 30m 由 12 跨組成 東西跨度為 6m 檐高和 脊高分別為 4 00m和 4 73m 溫室的內(nèi)加熱系統(tǒng) 灌 溉系統(tǒng) 簾幕開(kāi)展 通風(fēng)窗開(kāi)張均由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控 制 19 栽培土壤為沙壤土 pH 為 6 5 6 8 有機(jī)質(zhì) 含量 176 58mg kg 1 有效氮 有效磷和有效鉀含量 分別為 70 52 30 15 和 179 25mg kg 1 栽培實(shí)驗(yàn)種 植期間向草莓根部滴灌澆水 苗期每 3 5d 滴灌一 次 開(kāi)花期和采收期每 2 4d 滴灌一次 滴灌時(shí)間 在 17 00 18 00 確保苗期土壤持水量為 60 70 開(kāi)花期 坐果期和采收期土壤持水量為 70 80 施肥采用每次滴灌每次施肥的原則 苗期每公頃施 用 30 45kg 滴灌專(zhuān)用肥 N P K 20 20 20 開(kāi)花期 坐果期和采收期每公頃施用 30 45kg 滴灌專(zhuān)用肥 N P K 19 8 27 于 2019 年 9 月 2020 年 1 月以上述相同的方法 重復(fù)試驗(yàn) 分別記錄草莓各生育期起止日期 同步 監(jiān)測(cè)溫室的氣象數(shù)據(jù) 其中 2018 年 9 月 2019 年 1 月的數(shù)據(jù)用于建立模型 2019 年 9 月 2020 年 1 月 的數(shù)據(jù)用于模型的驗(yàn)證 1 3 項(xiàng)目測(cè)定 1 3 1 生育期觀測(cè) 每日觀測(cè)草莓植株的發(fā)育情況 并詳細(xì)記錄開(kāi) 花期 坐果期和采收期出現(xiàn)日期 各生育期形態(tài)劃 分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表 1 表 1 草莓四個(gè)主要生育期的形態(tài)劃分 Table 1 Morphological criteria for strawberry in different developmental stages 生育期 Development stage 分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn) Classification criteria 苗期 Seedling 第一片真葉開(kāi)放 第一朵花開(kāi)放 The first true leaf unfolds the first flower opening 開(kāi)花期 Flowering 第一朵花開(kāi)放 第一個(gè)果實(shí)坐果 The first flower opening the first fruit setting 坐果期 Fruit setting 第一個(gè)果實(shí)坐果 第一個(gè)果實(shí)達(dá)到商品果采收 標(biāo)準(zhǔn) The first fruit setting the first fruit reaching the harvest standard of commercial fruit 采收期 Harvesting 第一個(gè)果實(shí)達(dá)到商品果采收標(biāo)準(zhǔn) 拉秧 The first fruit reaching the harvest standard of commercial fruit removal the planting crop 1 3 2 氣象數(shù)據(jù)收集 Ve n l o 型玻璃溫室氣象數(shù)據(jù)由 HOBO Data Loggers Campbell Scientific CR10T 自動(dòng)采集 采 集的氣象數(shù)據(jù)包括定植 實(shí)驗(yàn)結(jié)束期間距離草莓冠 層 1 5m處的空氣溫度和太陽(yáng)輻射 數(shù)據(jù)采集頻率為 每 10s 采集 1 次 存儲(chǔ)每 30min 的平均值 18 在模 型計(jì)算中 若以小時(shí)為單位 則取該小時(shí) 2 個(gè) 30min 數(shù)據(jù)的平均值 若以日為單位 則取全天數(shù)據(jù)的平 均值 1 4 研究方法 利用三種模型分別進(jìn)行草莓生育進(jìn)程的模擬 從定植開(kāi)始 主要生育期包括開(kāi)花期 坐果期和采 收期 第 10 期 徐超等 苗期高溫對(duì)草莓生育期的影響及其模擬 647 模型一 生理發(fā)育時(shí)間模型 PDT Physiological Development Time 主要考慮溫度和光照條件 草 莓生理發(fā)育時(shí)間 PDT 是指在最適宜溫度和光照 條件下完成萌發(fā) 成熟所需的時(shí)間 反應(yīng)作物的發(fā) 育速率 對(duì)于一個(gè)特定品種 其 PDT 基本恒定 因此 通?？梢杂?PDT 來(lái)推測(cè)不同生長(zhǎng)環(huán)境下的 物候期 10 PDT 可根據(jù)逐日相對(duì)熱效應(yīng)和相對(duì)光周 期效應(yīng)的乘積累積計(jì)算 日相對(duì)熱效應(yīng)指 RTE Rlative Thermal Effectiveness 草莓植株在實(shí)際溫度 下生長(zhǎng)一天相當(dāng)于在最適溫度下生長(zhǎng)一天的相對(duì)量 日相對(duì)光周期效應(yīng) RPE Rlative Photoperiod Effectiveness 指草莓植株在實(shí)際光周期下生長(zhǎng)一天相 當(dāng)于在最適光周期下生長(zhǎng)一天的相對(duì)量 計(jì)算式為 nn ii ii i PDT PDE RTE RPE 1 式中 i 為發(fā)育的天數(shù) n 為完成全發(fā)育階段所 需的天數(shù) d 1 相對(duì)熱效應(yīng) RTE 可以根據(jù)氣溫與作物生 長(zhǎng)發(fā)育的三基點(diǎn)溫度計(jì)算 計(jì)算式為 min min om i n om i n j max max o max o max 0T T TT sin T T T 2T T RTE T TT sin T T T 2T T 0T T 2 24 j j 1 1 RTE i RTE T 24 3 式中 RTE T j 為定植后第 i 天第 j 小時(shí)的相對(duì) 熱效應(yīng) RTE i 為定植后第 i 天的相對(duì)熱效應(yīng) T j 第 i 天第 j 小時(shí)的氣溫 T max T o 和 T min 分 別為草莓在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中最高 最適和最低溫度 表 2 2 相對(duì)光周期效應(yīng) RPE 的計(jì)算式為 表 2 草莓不同發(fā)育階段的三基點(diǎn)溫度 Table 2 Three fundamental points of temperature at different development stages of strawberry in facility 發(fā)育階段 Development stage 最高溫度 Max temperature 最低溫度 Min temperature 最適溫度 Optimal temperature 苗期Seedling 35 5 20 開(kāi)花期Flowering 35 5 25 坐果期 Fruit setting35 5 20 成熟期Harvesting 35 5 25 c cc ooc o 0D L D L RPE DL DL DL DL DL DL DL 1D L D L 4 式中 DL c 指草莓光周期效應(yīng)的臨界日長(zhǎng) 16h DL o 為草莓光周期效應(yīng)的最適日長(zhǎng) 10h DL 是實(shí) 際日長(zhǎng) 計(jì)算式為 19 24 DL arccos tan tan 5 284 n 23 45sin 2 365 6 式中 為地理緯度 試驗(yàn)地的 32 02 為 太陽(yáng)赤緯 n 是所計(jì)算日期在一年中的日序數(shù) 如 1 月 1 日為 1 12 月 31 日為 365 DL 的計(jì)算從定植 后開(kāi)始 模型二 輻熱積模型 TEP Product of Thermal Effectiveness and PAR 主要考慮溫度和光合有效輻 射條件 20 TEP 為逐日作物冠層日光合有效輻射總 量與日平均熱效應(yīng)的乘積的累積值 iii TEP DTEP RTE PAR 7 式中 DTEP i 為定植后第 i天的輻熱積 MJ m 2 RTE i 為定植后第 i 天的日平均相對(duì)熱效應(yīng) PA R i 為 定植后第 i 天的日光合有效輻射總量 MJ m 2 d 1 TEP是一定時(shí)期內(nèi)每天的輻熱積累值 MJ m 2 模型三 有效積溫模型 Growing Degree Days GDD 主要考慮溫度條件 GDD 是日平均氣溫與 作物發(fā)育下限溫度之差的累計(jì)值 計(jì)算式為 21 xn min avg max avg min avg min max avg max TT T T T 2 T T T T T T T 8 avg min GDD T T 9 式中 T avg 為日平均氣溫 T x 為日最高氣 溫 T n 為日最低氣溫 T max 和 T min 為生 長(zhǎng)發(fā)育的最高溫度和最低溫度 取值見(jiàn)表 2 1 5 模型檢驗(yàn) 采用均方根誤差 RMSE Root Mean Squared Error 和相對(duì)誤差 RE Relative Error 進(jìn)行模 型模擬值和實(shí)測(cè)值的檢驗(yàn) RMSE 和 RE值越小 表明模擬精度越高 22 用模擬值與實(shí)測(cè)值的 1 1 線表示模型的一致性和可靠性 RMSE 和 RE的計(jì) 算式為 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 41 卷 648 n 2 ii i1 OBS SIM RMSE n 10 n i i 1 RMSE RE n 100 OBS 11 式中 OBS i 和 SIM i 分別為觀測(cè)值和擬合值 n 為樣本量 2 結(jié)果與分析 2 1 苗期高溫處理對(duì)草莓生育進(jìn)程的影響 由表 3 可見(jiàn) 苗期不同高溫及不同處理天數(shù)均 對(duì)草莓主要生育期產(chǎn)生影響 適宜的生長(zhǎng)條件下 CK 定植到初花期 坐果期和初次采收期分別經(jīng) 歷 60 66 和 94d 其它高溫處理達(dá)到開(kāi)花 坐果和 采收期的時(shí)間均有不同程度的提早或延遲 具體來(lái) 看 在高溫程度較低 32 條件下苗期處理 2 5 8 和 11d 后 高溫程度稍高 35 條件下苗期處理 2 5和 8d 后 以及高溫程度更高 38 條件下苗 期處理 2d 和 5d 后 草莓植株后續(xù)進(jìn)入開(kāi)花期 坐 果期和采收期的時(shí)間比 CK提前 1 3d 高溫程度稍 高 35 條件下處理時(shí)間到 11d 以及高溫程度更 高 38 條件下處理時(shí)間到 8d 和 11d 草莓植株 后續(xù)進(jìn)入開(kāi)花期 坐果期和采收期的時(shí)間均比 CK 有 所延遲 各生育期延遲 1 12d 當(dāng)苗期溫度升至更 高的 41 時(shí) 經(jīng)過(guò) 2 5 8 和 11d 處理后 草莓植 株后續(xù)進(jìn)入開(kāi)花期 坐果期和采收期的時(shí)間均比 CK 延遲 且延遲程度明顯加重 開(kāi)花期分別延遲 5 6 7 和 7d 坐果期分別延遲 4 5 5和 6d 采收期分別 延遲 9 12 16 和 18d 可見(jiàn) 苗期較低程度或較短 時(shí)間的高溫對(duì)草莓植株后續(xù)發(fā)育有促進(jìn)作用 而較高 程度或較長(zhǎng)時(shí)間高溫對(duì)發(fā)育期卻有明顯阻滯作用 表 3 苗期不同高溫水平和處理時(shí)長(zhǎng)條件下草莓后續(xù)各主要發(fā)育期的觀測(cè)結(jié)果 Table 3 Observation results of strawberry growth stages under different high temperature levels and treatment durations at seedling stage 溫度 Temperature 處理天數(shù) Treatment days d 定植時(shí)間 月 日 Planting date mm dd 定植 開(kāi)花天數(shù) Days of planting to flowering d 開(kāi)花 坐果天數(shù) Days of flowering to fruit setting d 坐果 采收天數(shù) Days of fruit setting to harvesting d CK 10 02 60 6 28 2d 58 5 28 5d 58 6 27 8d 58 6 28 32 22 11d 10 02 59 6 27 2d 59 5 28 5d 58 7 28 8d 59 6 27 35 25 11d 10 02 63 6 34 2d 59 6 28 5d 59 6 28 8d 63 6 35 38 28 11d 10 15 65 4 37 2d 65 5 33 5d 66 5 35 8d 67 4 39 41 31 11d 10 15 67 5 40 注 32 22 和 35 25 處理 11d 8d 5d 和 2d 的開(kāi)始日期分別為 9 月 21 24 27 和 30 日 結(jié)束日期 定植日期 為 10 月 2 日 38 28 和 41 31 處理 11d 8d 5d 和 2d 的開(kāi)始日期分別為 10 月 4 7 10 和 13 日 結(jié)束日期 定植日期 為 10月 15日 Note The start date of treatment at 32 22 and 35 25 for 11d 8d 5d and 2d were September 21 24 27 and 30 respectively and the end date planting date was October 2 The start date of treatment at 38 28 and 41 31 for 11d 8d 5d and 2d were October 4 7 10 and 13 respectively and the end date planting date was October 15 第 10 期 徐超等 苗期高溫對(duì)草莓生育期的影響及其模擬 649 2 2 苗期高溫處理對(duì)草莓主要生育期光熱指標(biāo)的影響 利用 2018 年氣象數(shù)據(jù)和式 1 式 9 分別 計(jì)算各處理下草莓定植 開(kāi)花期 定植 坐果期和定 植 采摘期所需要的草莓生理發(fā)育時(shí)間 PDT 積累 輻熱積 TEP 和累積有效積溫 GDD 結(jié) 果 見(jiàn) 圖 2 由圖可見(jiàn) 32 處理下 35 處理 8d 以?xún)?nèi)和 38 處 理 5d 以?xún)?nèi)草莓進(jìn)入關(guān)鍵生育期 開(kāi)花期 坐果期和 采收期 所需的 PDT TEP和 GDD 均小于對(duì)照相應(yīng) 值 而 35 處理 11d 38 處理 5 11d 和 41 持續(xù) 下所需的 PDT TEP和 GDD 均大于對(duì)照的相應(yīng)值 可見(jiàn) 苗期不同高溫和不同處理天數(shù)影響草莓進(jìn)入 關(guān)鍵生育期累積的 PDT TEP和 GDD 其中 輕度 和中度持續(xù)可以促進(jìn)草莓提前進(jìn)入開(kāi)花期 坐果期 和采摘期 而重度和特重度持續(xù)則延遲草莓進(jìn)入上 述關(guān)鍵生育期的時(shí)間 2 3 三種模型對(duì)苗期高溫處理后草莓生育進(jìn)程模擬 結(jié)果及其驗(yàn)證 利用 2019 年數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn) 分別根據(jù)式 1 式 9 計(jì)算不同高溫和持續(xù)天數(shù)處理后每日 的 PDT TEP和 GDD 將各日值累計(jì)相加直到累計(jì) 值達(dá)到圖 1 中相應(yīng)的值 此時(shí)所對(duì)應(yīng)的天數(shù)即模擬 值 同時(shí)觀測(cè)各處理下達(dá)到具體生育期的天數(shù) 此 時(shí)所對(duì)應(yīng)的天數(shù)即實(shí)測(cè)值 模擬天數(shù)與實(shí)測(cè)天數(shù)的 對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表 4 圖 2 苗期不同高溫和持續(xù)天數(shù)處理后草莓進(jìn)入主要生育期對(duì)應(yīng)的生理發(fā)育時(shí)間 累積輻熱積和累積有效積溫 Fig 2 The corresponding physiological development time PDT product of thermal effectiveness and PAR TEP and growing degree days values GDD of strawberry entering the main growth stage after different high temperatures and different stress days at seedling stage 注 PF代表定植 開(kāi)花期 PS代表定植 坐果期 PH代表定植 采收期 Note PF represents planting to flowering stage PS represents planting to fruit setting stage and PH represents planting to harvesting stage 中 國(guó) 農(nóng) 業(yè) 氣 象 第 41 卷 650 基于 3 種模型模擬的精確度比較如表 5 由表可 見(jiàn) 3 種模型對(duì)草莓的開(kāi)花期 坐果期和采收期預(yù)測(cè) 精度不同 其中 PDT 模型能更精確預(yù)測(cè)草莓的開(kāi)花 期 其次是 TEP模型 GDD 模型預(yù)測(cè)的效果最差 PDT 模型預(yù)測(cè)開(kāi)花期的 RMSE 和 RE 分別為 1 39d 和 2 27 TEP 模型分別為 2 09d 和 2 99 GDD 模 型分別為 2 50d和 4 07 同樣 對(duì)于坐果期和采收 期的預(yù)測(cè) PDT 模型的預(yù)測(cè)精度仍最高 TEP 模型 次之 GDD 模型最差 可見(jiàn) 與 TEP 模型和 GDD 模型相比 PDT 模型可以較好預(yù)測(cè)草莓的開(kāi)花期 坐果期起止時(shí)間和采收期 基于 PDT 模型 TEP 模型和 GDD 模型模擬值 與觀測(cè)值的比較如圖 3 由圖可以明顯看出 PDT 模 型對(duì)草莓開(kāi)花期 坐果期和采收期的預(yù)測(cè)精度高于 TEP 模型和 GDD 模型 基于 PDT 模型對(duì)開(kāi)花期模 擬的方程決定系數(shù) R 2 為 0 84 高于 TEP模型和 GDD 模型的 0 77和 0 74 基于 PDT 模型對(duì)坐果期模擬的 方程決定系數(shù) R 2 為 0 82 高于 TEP 模型和 GDD 模 型的 0 71和 0 61 基于 PDT 模型對(duì)采收期模擬的方 程決定系數(shù) R 2 為 0 97 高于 TEP 模型和 GDD 模型 的 0 89和 0 84 表 4 三種模型對(duì)草莓從定植期到各生育期天數(shù)的模擬值和擬合誤差 實(shí)測(cè)值 擬合值 d Table 4 The simulation values and fitting errors measured values simulated values by the three models for the number of days from the planting stage to the each phrenological stage of strawberries PDT TEP GDD 模擬值 Simulated value 誤差 Error 模擬值 Simulated value 誤差 Error 模擬值 Simulated value 誤差 Error 生育期 Stage 溫度 Temperature 2d 5d 8d 11d 2d 5d 8d 11d 2d 5d 8d 11d 2d 5d 8d 11d 2d 5d 8d 11d 2d 5d 8d 11d 32 22 58 59 58 59 1 2 2 16 15 95 86 0 2 2 2 2 62 60 62 55 3 3 23 35 35 57 59 60 65 2 1 1 26 05 66 26 4 1 2 3 1 62 57 60 65 3 1 1 2 38 28 59 59 63 65 1 1 1 16 16 06 06 2 1 2 2 0 62 61 63 66 2 3 1 2 開(kāi)花期 Flowering 41 31 66 67 65 66 1 1 2 1 67 67 66 69 2 11 2 68 69 70 64 3 3 33 32 22 63 64 66 64 1 1 2 16 56 56 26 8 3 22 3 59 66 61 68 1 1 4 1 35 35 66 67 66 67 2 2 0 16 56 86 87 0 1 3 2 1 61 66 68 70 4 40 1 38 28 67 67 70 69 2 1 2 16 26 97 17 23 3 3 2 68 68 72 72 3 2 4 2 坐果期 Fruit setting 41 31 71 73 70 71 1 1 2 27 17 27 47 0 1 1 2 2 68 74 68 73 1 4 4 1 32 22 93 94 92 92 1 1 1 19 09 09 39 123 2 2 96 90 85 91 4 3 6 2 35 35 91 95 97 101 1 1 2 19 29 69 81 0 2 2 2 3 2 94 97 92 95 4 335 38 28 96 97 104 102 2 2 1 3 97 98 105 103 3 3 2 2 95 91 106 106 1 4 3 1 采收期 Harvesting 41 31 108 112 113 115 2 2 1 1 101 111 110 111 5 1 2 3 110 108 115 110 4 2 3 4 表 5 三種模型模擬的精確度比較 Table 5 Comparison of simulation accuracy among three models 生育期 Growth stage 模型 Model 均方根誤差 RMSE d 相對(duì)誤差 RE 決定系數(shù) R 2 樣本數(shù) n PDT 1 39 2 27 0 84 16 TEP 2 09 2 99 0 77 16 開(kāi)花期 Flowering GDD 2 50 4 07 0 74 16 PDT 1 50 2 23 0 82 16 TEP 2 26 3 38 0 71 16 坐果期 Fruit setting GDD 2 67 3 94 0 61 16 PDT 1 56 1 57 0 97 16 TEP 2 59 2 61 0 89 16 采收期 Harvesting GDD 2 86 3 53 0 84 16 第 10 期 徐超等 苗期高溫對(duì)草莓生育期的影響及其模擬 651 圖 3 三種模型對(duì)草莓定植 開(kāi)花 結(jié)果期和采收期的觀測(cè)值與模擬值的對(duì)比 Fig 3 Observed days from planting date to each key development stage ending vs simulated values by the three models 3 結(jié)論與討論 3 1 討論 本研究發(fā)現(xiàn) 不同高溫和處理時(shí)間對(duì)草莓花芽 分化后苗期的發(fā)育和坐果均有影響 與對(duì)照相比 較低高溫和短期較高溫的輕度持續(xù) 32 下處理 2d 和 5d 和中度持續(xù) 35 下處理 11d 會(huì)促進(jìn)花的發(fā) 育 導(dǎo)致草莓的開(kāi)花期提前 這樣的結(jié)果在對(duì)小麥 23 的研究中也有發(fā)現(xiàn) 可能是因?yàn)橐欢ǔ潭鹊母邷乜?以促進(jìn)花芽生長(zhǎng) 導(dǎo)致開(kāi)花提前 24 但若采用高限 高溫處理 如 38 下處理 11d 反而抑制花芽生長(zhǎng) 這應(yīng)該是因?yàn)檫^(guò)高溫度遲滯花芽發(fā)育速度 導(dǎo)致了 開(kāi)花延遲 25 而在持續(xù)最高溫下 41 的生育期嚴(yán) 重推遲 很可能是高溫已經(jīng)造成器官的嚴(yán)重傷害 26 作物的生育期模型 又被稱(chēng)為作物物候期模型 通過(guò)生育期模型可以模擬作物生長(zhǎng)和發(fā)育的過(guò)程 同時(shí)也可以模擬作物各個(gè)生育期出現(xiàn)的時(shí)間 對(duì)作 物生產(chǎn)指導(dǎo)意義重大 27 通常作物需要達(dá)到一定的 溫度后 才會(huì)開(kāi)始一個(gè)生育期的發(fā)育 據(jù)此提出了 有