马铃薯脱毒原种高产高效繁育定量模拟与调控

马铃薯是我国第四大粮食作物。在马铃薯种植区坚持推广脱毒种薯是促进马铃薯产业发展的最佳途径之一。目前，脱毒马铃薯原原种繁育原种技术不规范，脱毒种薯质量参差不齐，缺乏高产高效的栽培技术和因地治宜的管理调控已成为制约我国马铃薯产业发展最突出的问题。.本项目拟通过脱毒种薯繁育地区云南昆明、湖北恩施和贵州六盘水联合试验，对脱毒马铃薯原原种扩繁原种过程中群体的生长发育、产量形成与主要栽培措施（播期、密度、肥料）进行系统分析，对马铃薯块茎生长与土壤水分和养分过程进行深入研究与定量表达，建立马铃薯在不同的气候、土壤环境条件下块茎大小、分布、数量形成的功能关系，构建基于气候、环境的广适性脱毒马铃薯原原种生长发育与产量形成过程模型，创建脱毒马铃薯原原种扩繁原种的高产、高效栽培调控技术，研究结果将为高产、高效脱毒马铃薯原种繁育的栽培理论和技术体系的定量化奠定一定的基础。

马铃薯营养价值高、生育期短，且优质高产，是全球第四大作物。作物生长模型是作物生长发育和产量预测的有效工具，对各种作物生产的科学管理具有重要意义。现存的马铃薯生长发育和产量模型并不多见，因此，建立马铃薯生长发育和产量模型，有利于改善我国目前马铃薯种植面积居世界前列但单产水平却低于世界水平的状况。本研究于2010-2014年间，分别在云南昆明、湖北恩施进行了不同品种、播期、氮肥试验，以马铃薯生长发育的生理生态过程为基础，建立了基于过程的马铃薯生长发育模拟模型：（1）马铃薯生育期的模拟。利用2010年和2011年两年的试验数据和历史试验资料，确定了马铃薯出苗、块茎形成、块茎膨大和成熟期的生理发育时间分别为0d、11.7d、20.5d和35.7d。选用正弦和余弦指数函数来量化温度和光周期对马铃薯发育进程的影响，并引入了出苗所需的有效积温、热敏感因子、光周期敏感因子、基本营养期因子和基本生殖期因子等5个遗传参数。（2）叶龄和株高的模拟。以马铃薯不同品种的最大叶龄和株高作为品种遗传参数，对不同品种的叶龄和株高动态数据进行归一化处理，计算出不同品种的相对叶龄和相对株高，建立相对叶龄、相对株高与生理发育时间的动态模型，不同品种的实际叶龄和株高是相对叶龄、相对株高与该品种遗传参数最大叶龄和最大株高的乘积。（3）叶面积指数的模拟。本研究以马铃薯最大叶面积指数作为品种遗传参数，建立了马铃薯相对叶面积指数与生理发育时间的函数关系，马铃薯实际叶面积指数是相对叶面积指数与最大叶面积指数的乘积。（4）光合作用和干物质积累的模拟。采用负指数型方程描述单叶的瞬时光合速率与光合有效辐射的关系，用复化辛普森公式将单叶瞬时光合速率对群体叶面积指数和日长进行二次积分，得到群体的日光合量。（5）干物质分配与产量形成的模拟。本研究首次将马铃薯的干物质分配分为块茎和除块茎以外的其他器官（根、茎、叶）的分配指数，并建立了各器官分配指数与生理发育时间的函数关系，马铃薯各器官的干物质量是各器官分配指数与生物量的乘积。（6）马铃薯块茎鲜重产量的模拟。研究了马铃薯干重与鲜重之间的转换关系，并建立了马铃薯干物率与生理发育时间的函数关系。 利用不同年份、不同播期、不同品种的试验数据对该模型进行了全面的检验，结果表明该模型的预测效果良好。马铃薯生长发育模拟可以为马铃薯生产的栽培管理和优化调控提供决策支持。