基于叶绿素荧光参数的设施栽培主要作物干旱胁迫诊断模型

本项目针对设施内光环境复杂的问题，利用叶绿素荧光参数的机理性和普适性，及其检测不受外界光环境干扰的特点，以设施栽培主要蔬菜（黄瓜和番茄）和花卉（鲜切菊花和百合）作物为研究对象，将作物叶片光合代谢机理的理论分析与试验研究相结合，定量分析叶绿素荧光参数与干旱胁迫消除后叶片光合能力的恢复程度与所需时间的关系，确定干旱胁迫诊断叶绿素荧光参数指标，建立基于叶绿素荧光参数的设施栽培主要作物干旱胁迫诊断模型，为实现基于叶绿素荧光参数的设施栽培作物干旱胁迫的快速无损诊断提供理论依据并奠定模型基础。本研究建立的模型不仅为进一步研究开发适合设施环境的作物干旱胁迫叶绿素荧光参数快速无损诊断传感器提供理论依据并奠定模型基础，而且可以与作物生长模拟模型相结合，进一步深化和拓展作物生长模拟模型在预测和评估干旱胁迫对作物生长影响的功能，为快速、无损、定量地评估和预测干旱胁迫对产量和品质的影响提供有效方法和模型工具。

快速无损地诊断干旱胁迫及其导致的作物叶片光合系统不可逆的生理伤害，是实现作物水分精确管理的基本前提，也是农业信息技术领域需要解决的关键技术问题之一。叶绿素荧光参数能够及时反映叶片光合系统状况,而且易于快速测定,从而成为诊断作物胁迫的重要指标。本项目通过不同生长阶段不同程度和不同持续时间的水分处理盆栽试验，获取了建立和检验模型所需的植株功能叶片气体交换与叶绿素荧光参数信息、以及设施环境（小气候与土壤水分状况）与作物生长状况信息的实验数据。通过比较和分析胁迫处理期间及复水后叶绿素荧光参数和光合速率的同步观测数据，明确了适合作物干旱胁迫诊断的叶绿素荧光参数及其与水分胁迫程度和胁迫持续时间的定量关系，建立了基于叶绿素荧光参数的叶片光合作用速率干旱胁迫预测模型。将基于叶绿素荧光参数的叶片光合作用速率干旱胁迫预测模型与百合生长发育模型相结合，模拟分析了不同生育期和不同冠层大小条件下干旱胁迫对作物生物产量的影响，并量化了生物产量损失百分率与叶绿素荧光参数的定量关系；基于生物产量损失百分率与叶绿素荧光参数的定量关系，建立了基于叶绿素荧光参数的百合干旱胁迫生长快速无损诊断模型。模型可以根据荧光参数检测结果实现百合本干旱胁迫生长快速无损诊断。本项目关于干旱胁迫诊断的建模思路和方法不仅为进一步建立其它温室和大田作物干旱胁迫的无损实时诊断模型奠定了基础，也为其它类型的作物非生物胁迫的无损实时诊断提供了参考。项目执行期间分别邀请了荷兰、比利时、英国4人次相关领域的国外专家来华进行学术家流，主要项目成员4人次赴韩国、葡萄牙和荷兰参加国际园艺学会主办的国际学术交流大会。项目负责人作为大会主席，于2012年11月4-8日在南京承办了国际园艺学会第四届设施园艺模型大会Hortimodel2012。发表研究论文2篇，培养毕业硕士研究生1名，在读博士研究生2名。