根区温度对设施番茄养分吸收与分配影响机制及其模拟模型构建研究

In order to understand the inteaction of root zone temperature and nutrient management on the greenhouse tomato production. A type of compound cultivation integrating substrate and hydroponic cultivation designed for greenhouse tomaotoes, and root zone temperature controlled by heating and cycling the nutrient solution.The effects mechanism of absorption and distribution of nutrient by greenhouse tomatoes and establishment of its simulation model under different root zone temperature which during the range of 10℃～35℃ will be studied in the project, and temperature of each five degree for a treatment. Day- night time continuous root zone temperature control and Day, night root zone temperature control respectively for total three tomato cultivation experiments are setted in this project, A none heating controlled trialwas set for the CK. The effects of absorption and distribution of nutrient,roots senescence substances and hormone content and enzymatic activity, leaves photosynthesis,dry matter accumulation yield and quality of greenhouse tomatoes under different root zone temperarure on different growth stages were analysed ,and function relationship between nutrient uptake and different root zone temperature and nutrient uptake dynamic model of greenhouse tomatoes are build in this project. absorption and distribution of nutrient by greenhouse tomatoes under different root zone temperature will be proved and the technology of nutrient solution control and root zone temperature control will be proposed in this project.

为解决目前番茄生产中根区温度调控与养分管理之间相互影响及作用理论依据缺乏的现状，项目设计了一种利用基质培与水培复合栽培技术种植番茄，通过加热与循环营养液的方式来控制番茄根区温度的方法，研究不同根区温度对番茄养分吸收与分配影响的机制及构建养分吸收与分配相关模拟模型。试验研究根区温度范围为10℃～35℃,每5℃为一个处理梯度，共设白天与夜晚连续控制根系温度以及白天和夜晚单独控制根系温度三个番茄栽培试验，另外设不加温对照试验，探讨了不同根区温度控制范围与时间对番茄植株养分吸收与分配动态的影响，对番茄根系吸收运输功能及胁迫物质等生理生化参数的影响，以及对番茄叶片光合参数、干物质积累以及产量与品质的影响，并建立不同根区温度与番茄养分吸收之间函数关系及养分吸收与分配动态模拟模型，阐明不同根区温度对番茄养分吸收与分配动态影响及其生理机制，以期为番茄生产根系温度控制以及投入产出预测奠定理论基础。

作物根区温度精确调控是作物生产管理的重要内容，也是提高作物生产效率的重要途径。项目通过设计了一种利用基质培与水培复合栽培技术种植番茄，通过加热与循环营养液的方式来精确控制番茄根区温度的方法，通过根温连续与分时段单独控制试验，研究10℃～35℃内不同根区温度对番茄生长发育、养分吸收与分配影响的机制及构建养分吸收与分配相关模拟模型。试验结果表明，20～25℃的根系处理范围，番茄植株生长速率较高，植物光合作用、干物质积累与植物产量与品质都处于一个较高的水平；而30℃以上高温与15℃以下根区低温下番茄植株收到不同程度的胁迫，植株生长发育处于较低的水平，但低温植株生长表现要优于高温处理；30℃较高的根区温度条件下，番茄果实的品质有所提高。根温分时段单独控制能部分缓解根温连续控制带来的胁迫影响，但对植物的影响趋势表现一致。在根温对植物养分吸收方面，根系温度与番茄植株NPK养分吸收都呈现一定的函数关系，不同生育时期叶片、茎秆、根系对NPK养分的吸收量与分配量对根温较为敏感，果实对养分的吸收量对根温敏感度次之。15℃、20℃、25℃的根区温度有利于促进番茄植株各器官对NPK养分的吸收与分配，10℃的低根温对NPK养分的吸收总量要大于30℃、35℃的高根温处理。从生理机制方面看，不同根温主要通过影响作物根系活力与酶活性，进而影响根系对养分的吸收以及植株光合同化物质的运转，导致植株生长发育与产量的变化；根区温度胁迫可以通过恢复正常根温得到胁迫缓解，较低根温相对于较高根温更容易得到缓解。研究还构建了不同根温下番茄NPK养分吸收模型，基于华南农业大学番茄营养液配方，针对不同根温下的养分吸收与分配参数，提出了营养液优化配方。项目研究结果初步探明了根温与番茄作物生长发育与养分利用之间的关系与机制，为指导设施番茄生产管理根温调控提供了重要的理论基础和实践参数。