设施栽培花卉生产的水氮调控优化决策系统

Water and fertilizer are the important factors in improving the productivity of facility agriculture, and affect the Ornamentals growth and external quality. It is unclear how coupling of water and nitrogen affect ornamentals growth and quality during production. Previously we have quantitatively analyzed the effects of substrate water potential on crop growth and external quality of cut lily, and established the predicting model of the effects on the growth and quality of cut lily. On this basis, we put forward the effects of coupling of water and nitrogen on crop growth and external quality of cut lily. Based on the model describing the effect of photo-thermal index (PTI) on greenhouse flower growth and external quality, we will analyze the effects of different planting period, different water treatments, different nitrogen treatments and different coupling water and nitrogen treatments on the growth index (leaf area index, the maximum leaf net photosynthetic rate, dry matter production and partitioning) and the external quality index (plant height, leaf number, stem diameter, number of flowers, flower bud size) of cut lily. We explore the critical water potential, the critical nitrogen and coupling factor water and nitrogen of cut lily normal growth, and develop a model to predict the growth, external quality and validate the model with independent experimental data. To reveal the law of the effects of the coupling water and nitrogen on the growth and external quality of cut lily, the model, hence, can be used for improving water and nitrogen use efficiency, and lay a solid foundation for the managements and precision control of water and fertilizer anddecision support for ornamentals production in protected cultivation.

水肥在设施花卉生产过程中起关键作用，对花卉生长和品质有重要影响，但生产过程中水氮耦合对花卉生长和品质的影响还不清楚，我们前期已定量分析了水分对切花百合生长和品质的影响，并建立了水分对切花百合生长和品质影响的模型，在此基础上提出水氮耦合对切花百合生长和品质的影响。我们以基于光温（Plant based photo-thermal, PTI）的温室花卉生长和品质的模型为基础，定量分析不同定植期、水分、氮素和水氮耦合处理对切花百合生长指标（叶面积指数、叶片最大总光合速率、干物质生产和分配）和外观品质指标（株高、叶片数、茎粗、花朵数、花苞大小）的动态影响，探索切花百合正常生长的临界水势、临界氮浓度及水氮耦合因子，建立水氮耦合对切花百合生长和外观品质影响的预测模型，揭示水氮耦合对切花百合生长和外观品质影响的规律，提高水肥利用效率，为设施栽培花卉生产中水肥的精准调控和管理奠定基础和提供决策支持。

切花百合是世界五大著名鲜切花之一，素有“球根花卉之王”的美誉。随着我国切花百合设施栽培面积的不断增加，提高切花百合品质成为种植者追求的目标。设施环境中光温和水肥是影响百合生长发育的重要环境因子，水肥的不足会造成切花百合品质的下降，而过量的水肥不仅会降低百合的品质，还会造成严重的资源浪费和环境污染。水肥的精准合理调控能有效提高水分、养分的利用率，达到切花百合优质高产的目的，因此建立水氮耦合对切花百合生长和品质影响的预测模拟模型不仅为设施切花百合生长模拟和外观品质预测提供决策支持，也为设施栽培合理调控水肥奠定基础，是实现设施环境优化调控和设施生产管理标准化的有力工具。前期研究已经确定了温室切花百合生产的水势临界值，建立了水分对切花百合生长和品质的预测模型，为切花百合水氮优化调控奠定了基础。.项目实施和完成的主要内容：（1）利用前期的研究成果，进一步验证了水分对切花百合生长和品质影响的预测模型，确定了温室栽培切花百合水势临界值为-15 kpa。（2）利用氮素对切花百合生长和外观品质的影响，建立了氮素对切花百合生长和品质影响的预测模型，确定了温室切花百合栽培的现蕾期叶片累计临界氮含量为1.76 g/m2。（3）结合前期研究结果，进行不同水氮耦合对温室切花百合生长和品质影响的栽培实验，确定了切花百合栽培的水氮耦合因子，建立了水氮耦合对温室切花百合生长的预测模型和外观品质预测模型，并对建立的模型进行验证。.本项目是国内外首次开展的关于水氮耦合对温室切花百合生长和外观品质影响的预测模型的研究，以切花百合植株吸收的光温指数（Plant based photo-thermal, PTI）为预测指标，定量分析不同定植期、不同水分、不同氮素处理和水氮耦合对切花百合生长和外观品质的动态影响，以期建立设施栽培花卉生产的水肥调控优化决策系统，为设施农业的可持续发展提供可靠保证。