不同氮素条件下辣椒干物质生产、分配及产量形成模拟研究

Dry matter accumulation and partitioning which is the basis of yield formation, has gained wide attention for a long time.Although the study of field crops in this area is being completed, rare report is seen concerning pepper dry matter accumulation,partitioning and yield formation. In the present study,based on the field experiments datas with different genotypes and nitrogen application levels,the relationships of physiological development time(PDT),nitrogen and dry matter partitioning index were analyzed,the effects of temperature,solar radiation and nitrogen on leaf growth were quantified,the influence of of nitrogen on the fruit setted and growth rate of individual fruits were quantified respectively,a physiological process-based pepper dry matter accumulation and partitioning simulation model was develop through the system analysis and mathematical modeling.The result of this project will enrich the theoretic knowledge of the effect of nitrogen on pepper dry matter accumulation and partitioning. In practice, this project has significant academic value in promoting the development of modern information agriculture.

作物干物质生产和分配是产量形成的基础，受到人们长期广泛的关注。虽然大田作物这方面的研究已渐趋成熟完善，但有关辣椒干物质生产、分配及产量形成的研究还未见报道。本项目通过不同品种和氮素处理试验，综合运用生长分析、生理生态测试以及数理统计分析等手段，在获取辣椒植株不同器官生物量试验数据的基础上，量化辣椒叶片生长与温度、太阳辐射及氮素的关系；定量分析辣椒各器官干物质分配指数与生理发育时间的动态关系及其受氮素因子的影响；解析氮素水平对辣椒产量形成要素如座果数和单果生长速率的影响，在此基础上构建基于生理生态过程的辣椒干物质生产、分配及产量形成模拟模型。研究结果理论上将丰富氮素对辣椒干物质生产和分配影响的认识，实践上对推进信息农业和现代农业的发展具有重要的学术价值和应用前景。

本研究以系统科学理论为依据，在对国内外相关研究成果进行系统分析的基础上，通过多年多点不同品种和氮素水平的辣椒田间试验，选择具有代表性的三类辣椒品种（朝天椒、线椒和牛角椒），以生理发育时间为基础，首先通过定量分析辣椒叶面积随生理发育时间的变化规律以及叶片氮浓度对叶面积相对变化速率的影响，构建了辣椒叶面积氮素响应模型。检验结果表明，RMSE值在10-20%之间，模型预测结果较好；其次在量化辣椒冠层光能截获和氮素对单叶光合速率影响的基础上，通过积分计算出每日辣椒冠层的总光合量，同时定量计算呼吸损耗，构建辣椒干物质生产氮素响应模型。检验结果表明，RMSE值在20-30%之间，模型预测结果一般；然后在定量分析干物质分配指数随生理发育时间的变化规律以及叶片氮浓度对分配指数相对变化速率的影响的基础上，构建基于分配指数的辣椒干物质分配动态模型。检验结果表明，RMSE值在20-30%之间，模型预测结果一般；最后通过定量分析辣椒采收指数随生理发育时间的变化规律以及叶片氮浓度对采收指数相对下降速率的影响的基础上，构建辣椒产量形成氮素响应模型。检验结果表明，RMSE大于30%之间，模型预测结果较差；为了及时、准确无损地估测辣椒叶绿素含量，获取辣椒长势，在田间试验基础上对不同氮肥水平下辣椒单叶反射光谱、SPAD值与叶绿素含量进行相关性分析，结果表明它们之间相关性均达到显著或极显著水平。通过本研究构建的模型可实现对辣椒栽培的智能化和精确化管理，并为我国辣椒生产的氮肥优化管理提供理论依据和决策支持。