基于光溫效應(yīng)的溫室小白菜生理指標(biāo)動(dòng)態(tài)模擬

蔡淑芳 吳寶意 廖水蘭 吳敬才 劉現(xiàn) 雷錦桂

摘要：【目的】研究溫室環(huán)境下溫度和光照與小白菜生理指標(biāo)的動(dòng)態(tài)關(guān)系，以期為小白菜生產(chǎn)的精準(zhǔn)管理提供參考。【方法】以華冠小白菜品種為試材開展?fàn)I養(yǎng)液膜技術(shù)（Nutrient film technique，NFT）栽培，于2019年6—9月分3個(gè)時(shí)段進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)期間自動(dòng)采集溫室內(nèi)溫度和光照等數(shù)據(jù)，每2 d進(jìn)行1次生理指標(biāo)測(cè)定。以建模試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算光溫效應(yīng)（LTF）、輻熱積（TEP）和積溫（GDD），將其與同時(shí)期測(cè)定的生理指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，建立溫室小白菜生理指標(biāo)動(dòng)態(tài)模擬模型，將模擬值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿M合效果。【結(jié)果】試驗(yàn)期間的日平均氣溫為33.26～34.51 ℃，日光合有效輻射為8.18～13.64 mol/（m2·d）。小白菜葉片主要生理指標(biāo)基本上隨生長(zhǎng)期間LTF的增加而增加，但可溶性蛋白含量在后期呈現(xiàn)略微下降趨勢(shì)，硝酸鹽含量則呈現(xiàn)升高、降低、再升高的變化。LTF模型的預(yù)測(cè)效果優(yōu)于TEP和GDD模型;該模型對(duì)小白菜可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C、纖維素、蔗糖、淀粉、葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素、類胡蘿卜素和硝酸鹽含量及根系活力的預(yù)測(cè)結(jié)果回歸估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤差（RMSE）比后兩者低，其各指標(biāo)的RMSE為TEP和GDD模型的9.88%～49.91%和5.86%～93.42%，表明模型的預(yù)測(cè)精度較高。LTF模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)值之間R2均大于0.950，表明模擬值與實(shí)測(cè)值的匹配程度較好。【建議】光溫效應(yīng)法適用于對(duì)小白菜主要生理指標(biāo)的模擬，模型對(duì)特定小白菜品種、特定影響因子、特定時(shí)間段、特定溫室環(huán)境下的小白菜模擬效果較好，后期需要加強(qiáng)對(duì)多品種、多因素和多時(shí)空適用模型的系統(tǒng)性研究。

關(guān)鍵詞： 小白菜;生理指標(biāo);光溫效應(yīng);模擬模型

中圖分類號(hào)： S625.5;S126? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2020）09-2191-08

Dynamic simulation of physiological index of Brassica chinensis L. in greenhouse based on light and temperature function

CAI Shu-fang， WU Bao-yi， LIAO Shui-lan， WU Jing-cai， LIU Xian， LEI Jin-gui*

（Institute of Digital Agriculture， Fujian Academy of Agricultural Sciences， Fuzhou? 350003， China）

Abstract：【Objective】Studying the relationship between ambient temperature and light and physiological indexes of Brassica chinensis L. in greenhouse could provide reference for accurate management of facility cultivating B. chinensis.【Method】Nutrient film technique（NFT） cultivation was carried out with Huaguan B. chinensis as materials， data of temperature and light in greenhouse was automatically collected for three periods during June and September in 2019， physiological indexes were measured once every 2 d. The values of light and temperature function（LTF）， thermal effectiveness and photosynthetically active radiation（TEP） and growing degree days（GDD） were calculated by using modeling experiment data， which were fitted with the physiological indexes measured at the same period， and then dynamic simulation models of physiological indexes of B. chinensis in greenhouse were established. The simulated values were compared with the measured values at the same period to verify the fitting effect of the models. 【Result】The results showed that during the experiment， the daily average temperature was 33.26-34.51 ℃， and the daily photosynthetically active radiationwas 8.18-13.64 mol/（m2·d）. The main physiological indexes of B. chinensis mainly increased with the increase of LTF during growing time; the soluble protein content decreased slightly in the later stage， while the nitrate experienced the change of increasing， decreasing and increasing. LTF model was superior to TEP model and GDD model. The standard error of regression estimation（RMSE） of predicted results of LTF model for soluble sugar， soluble protein， vitamin C， cellulose， sucrose， starch， chlorophyll a， chlorophyll b， total chlorophyll， carotenoids， nitrate contents and root activity were lower than the latter two. The RMSE of TEP and GDD models were 9.88%-49.91% and 5.86%-93.42%， indicating that the prediction accuracy was high. The R2 between the prediction results of the LTF model and the measured values was greater than 0.950， indicating that the simulated values and the measured values matched well. 【Suggestion】The LTF method is applicable to simulate physiological index of B. chinensis. The simulation effects of the model on specific varieties， speci-fic impact factors， specific time period and specific greenhouse environment are fine. It is necessary to strengthen the systematic research on the models of multi-species， multi-factor and multi-space-time.

Key words： Brassica chinensis L.; physiological index; light and temperature function; simulation model

Foundation item： Fujian Natural Science Foundation（2017J01045）; Guiding Project of Fujian Academy of Agricultural Sciences（YDXM2019006）; Science and Technology Innovation Team Project of Fujian Academy of Agricultural Sciences（STIT2017-2-12）

0 引言

【研究意義】近10年來，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅猛，但單位面積產(chǎn)量與發(fā)達(dá)國家相比仍存在明顯差距。其主要原因是我國設(shè)施裝備和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式仍以傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)為主，技術(shù)指標(biāo)量化與精細(xì)化管理較少。因此，基于設(shè)施農(nóng)業(yè)小氣候和作物生長(zhǎng)的關(guān)聯(lián)性研究，尋找設(shè)施環(huán)境和管理方法的優(yōu)化措施十分必要。小白菜是設(shè)施蔬菜栽培的主要品種之一，研究光溫影響下的小白菜生理指標(biāo)動(dòng)態(tài)特征，通過環(huán)境精準(zhǔn)調(diào)控優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品上市時(shí)間，對(duì)小白菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有積極意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】學(xué)者們對(duì)不同環(huán)境因素下的小白菜生理指標(biāo)特征已開展了大量研究。相關(guān)文獻(xiàn)涉及到的生態(tài)因子主要包括補(bǔ)光照射（陳嵐，2007）、水分（徐磊等，2009;況媛媛等，2014）、光密度（陸海洋等，2015）、營養(yǎng)（謝靜靜，2015;Khan et al.，2017）、溫度（譚文等，2016;薛思嘉等，2017）、空氣（張仟雨等，2017）和光質(zhì)（周成波，2017;Frede et al.，2019）等。在小白菜生長(zhǎng)模型方面，譚文等（2016）建立了小白菜葉片維生素C、纖維素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的模擬模型;薛思嘉等（2017）建立了小白菜的卷葉率和單位面積產(chǎn)量與最高、最低和平均處理溫度及對(duì)應(yīng)持續(xù)天數(shù)間的關(guān)系模型。溫室作物模擬模型為作物生產(chǎn)和環(huán)境調(diào)控創(chuàng)造了基礎(chǔ)，溫度和光照則是模型最基本的變量?；跍囟群凸庹諏?duì)作物生長(zhǎng)模擬的方法主要有光溫效應(yīng)（Light and temperature function，LTF）法（Larsen and Persson，1999）、輻熱積（Thermal effectiveness and photosynthetically active radiation，TEP）法（李永秀等，2006;徐國彬等，2006）、積溫（Growing degree days，GDD）法（雷波，2009）等?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】對(duì)小白菜生理指標(biāo)的研究，常規(guī)采用的方法是不同環(huán)境條件下小白菜生長(zhǎng)與品質(zhì)效果及其對(duì)比分析，只有少量的小白菜卷葉率、單位面積產(chǎn)量與營養(yǎng)品質(zhì)的動(dòng)態(tài)模擬研究，關(guān)于小白菜生理指標(biāo)動(dòng)態(tài)模擬方面仍鮮見系統(tǒng)性報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過分期試驗(yàn)觀測(cè)，收集小白菜生理指標(biāo)數(shù)據(jù)和溫室小環(huán)境光溫?cái)?shù)據(jù)，建立適于溫室小白菜設(shè)施栽培的光溫模型，較全面掌握小白菜生長(zhǎng)發(fā)育特征，為小白菜產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)化及生長(zhǎng)過程調(diào)控提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1. 1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在2019年6—9月開展3期試驗(yàn)，標(biāo)記為試驗(yàn)1～試驗(yàn)3;試驗(yàn)1時(shí)間段為2019年6月17日—7月17日，試驗(yàn)2時(shí)間段為2019年7月4日—8月8日，試驗(yàn)3時(shí)間段為2019年8月17日—9月15日。試驗(yàn)地點(diǎn)為福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院海峽現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園內(nèi)的中以示范農(nóng)場(chǎng)薄膜溫室，以小白菜品種華冠為試驗(yàn)材料，栽培密度為32株/m2。當(dāng)小白菜出現(xiàn)4片真葉時(shí)，進(jìn)入營養(yǎng)液膜技術(shù)（Nutrient film technique，NFT）栽培，并開始數(shù)據(jù)采集和測(cè)定，其中溫度和光照等環(huán)境數(shù)據(jù)由環(huán)境數(shù)據(jù)采集器自動(dòng)實(shí)時(shí)采集。試驗(yàn)期間的水肥管理由水肥機(jī)自動(dòng)控制，每日6：00—19：00為灌溉時(shí)段，灌溉頻率為每小時(shí)5次，每次灌溉3 min;試驗(yàn)期間保持EC為1.4～1.9 ms/cm，pH為6.0～6.3。以試驗(yàn)1的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立小白菜生理指標(biāo)動(dòng)態(tài)模擬模型;以試驗(yàn)2和試驗(yàn)3的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)檢驗(yàn)小白菜生理指標(biāo)動(dòng)態(tài)模擬模型。

1. 2 作物數(shù)據(jù)的獲取

以小白菜出現(xiàn)第4片真葉開始至出現(xiàn)15片左右真葉結(jié)束的時(shí)間段為數(shù)據(jù)采集和測(cè)定期。每2 d選取5株植株，測(cè)定植株葉片中的可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C、纖維素、蔗糖、淀粉、葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素、類胡蘿卜素和硝酸鹽含量及根系活力?？扇苄蕴呛坎捎幂焱蛩岜壬y(cè)定（張志良等，2009），可溶性蛋白、纖維素和硝酸鹽含量及根系活力分別采用考馬斯亮藍(lán)G-250法、蒽酮比色法、水楊酸比色法和TTC法測(cè)定（王學(xué)奎，2006），維生素C含量采用紫外分光光度法測(cè)定（解勝利等，2012），蔗糖含量采用間苯二酚法測(cè)定（張志良等，2009），淀粉含量采用蒽酮比色法測(cè)定（郭冬生和彭小蘭，2007），葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量采用丙酮乙醇混合液法測(cè)定（張憲政，1986）。

1. 3 數(shù)據(jù)計(jì)算方法

本研究主要參考LTF，即以溫度熱效應(yīng)（Temperature function，fT）和光效應(yīng)（Light function，fL）的乘積為參數(shù)來明確溫室小白菜生理指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化。與此同時(shí)，以TEP和GDD為參數(shù)，對(duì)小白菜生理指標(biāo)進(jìn)行分析。計(jì)算方法如下：

fT（j）=RTEj=（1/48）[i=148RTE]（Ti） （1）

式中，fT（j）為第j d溫度熱效應(yīng)，RTEj為第j d的日平均相對(duì)熱效應(yīng);RTE（Ti）為溫度Ti的相對(duì)熱效應(yīng)。

RTE（Ti）=[0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（TiTm）]? （2）

式中，Ti為1日內(nèi)第i個(gè)0.5 h的溫室平均溫度（℃）;Tm和Tb為生長(zhǎng)溫度上、下限，分別為40和4 ℃;Tou和Tob為生長(zhǎng)最適溫度上、下限，分別為35和20 ℃（白天）、25和15 ℃（夜間）（安林海等，2010;Zhao et al.，2013）。

Lj=PARj=[i=148PARi×1800]? ? （3）

式中，Lj為第j d光合有效輻射[mmol/（m2·d）];PAR（i）為1日內(nèi)第i個(gè)0.5 h的平均光合有效輻射[mmol/（m2·s）];1800為將mmol/（m2·s）換算成mmol/（m2·0.5 h）的系數(shù)。

fL（j）=（1-e-αLj）? ? （4）

式中，fL（j）為第j d的光效應(yīng);α為函數(shù)的曲率，取值0.001（Larsen and Persson，1999）?？傻茫?/p>

LTF=[fL（j）×fT（j）]? （5）

第j d的輻熱積[mmol/（m2·d）]TEPj：

TEPj=[i=148RTE（Ti）×PARi×1800] （6）

累積輻熱積[mmol/（m2·d）]TEP：

TEP=[TEPj] （7）

第j d的積溫（℃）GDDj：

GDDj= [（1/48）i=148Ti] -Tb （8）

最終得出為累積積溫（℃）GDD：

GDD=[GDDj] （9）

1. 4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)期間環(huán)境數(shù)據(jù)及生理指標(biāo)模擬模型建立用SPSS 16.0處理及制圖，生理指標(biāo)模擬模型檢驗(yàn)用Origin 8.5處理及制圖。

2 小白菜生理指標(biāo)模型建立與檢驗(yàn)

2. 1 試驗(yàn)期間日平均氣溫和日光合有效輻射

從圖1可看出，試驗(yàn)1～試驗(yàn)3的小白菜從第4片真葉展開至收獲所需的時(shí)間分別為30、36和30 d。從圖1-a可知，試驗(yàn)1～試驗(yàn)3小白菜生長(zhǎng)期間日平均氣溫波動(dòng)均較大，溫度區(qū)間分別為27.47～35.87、31.62～36.38和31.25～34.83 ℃，試驗(yàn)1起伏最大。試驗(yàn)1～試驗(yàn)3日平均氣溫的平均值分別為33.51、34.51和33.26 ℃，均不利于小白菜的生長(zhǎng)，其中試驗(yàn)2的日平均氣溫曲線總體上在試驗(yàn)1和試驗(yàn)3的上方，日平均氣溫偏高，因此小白菜生長(zhǎng)較緩慢，試驗(yàn)所需時(shí)間較長(zhǎng)。

從圖1-b可看出，試驗(yàn)1～試驗(yàn)3的小白菜生長(zhǎng)期間日光合有效輻射波動(dòng)均較大，分別為3.61～16.86、0.001～19.58和7.67～19.30 mol/（m2·d），試驗(yàn)2起伏最大。試驗(yàn)1～試驗(yàn)3的日光合有效輻射平均值分別為10.65、8.18和13.64 mol/（m2·d）;其中，試驗(yàn)2的日光合有效輻射較小，生長(zhǎng)緩慢，生長(zhǎng)期最長(zhǎng)。

從3個(gè)試驗(yàn)期的溫度和光合有效輻射來看，試驗(yàn)1和試驗(yàn)3的溫度略低些且光合有效輻射略高些，總體上生長(zhǎng)環(huán)境較試驗(yàn)2優(yōu)越，試驗(yàn)2的溫度最高，輻射最少，因此小白菜生長(zhǎng)受到一定的影響。

2. 2 小白菜生理指標(biāo)LTF、TEP、GDD模型的建立與比較

利用試驗(yàn)1的溫室內(nèi)溫度和輻射數(shù)據(jù)計(jì)算LTF。經(jīng)公式（1）和（2）計(jì)算得出，試驗(yàn)1～試驗(yàn)3的日溫度熱效應(yīng)分別為0.39～0.95、0.26～0.81和0.45～0.83。經(jīng)公式（3）和（4）計(jì)算得出，試驗(yàn)1～試驗(yàn)3的日光效應(yīng)分別為0.973～1.000、0.991～1.000和1.000。經(jīng)公式（5）計(jì)算得出，試驗(yàn)1～試驗(yàn)3的日光溫效應(yīng)分別為0.39～0.94、0.82～0.80和0.50～0.84，對(duì)應(yīng)的光溫效應(yīng)累積值分別為18.21、19.23和19.22。結(jié)合小白菜生理指標(biāo)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)試驗(yàn)期間小白菜葉片中主要生理指標(biāo)與LTF關(guān)系進(jìn)行擬合，結(jié)果如圖2和表1所示。應(yīng)用TEP法和GDD法對(duì)試驗(yàn)1的溫室內(nèi)溫度和輻射數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的生理指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，與LTF法擬合結(jié)果進(jìn)行比較（表1）。

由圖2可知，除可溶性蛋白和硝酸鹽含量外，小白菜葉片主要生理指標(biāo)基本上隨生長(zhǎng)期間LTF的增加而增加。其中，根系活力在試驗(yàn)后期的增加趨勢(shì)逐漸放緩;可溶性蛋白含量在LTF增長(zhǎng)后期呈略微下降趨勢(shì);硝酸鹽含量則隨LTF增加而經(jīng)歷升高、降低、再升高的變化趨勢(shì)。由表1可知，可溶性糖、纖維素、蔗糖、淀粉、葉綠素b和類胡蘿卜素含量的增加趨勢(shì)可用指數(shù)函數(shù)擬合，可溶性蛋白含量的增加趨勢(shì)可用二次函數(shù)擬合，維生素C、葉綠素a和總?cè)~綠素含量的增加趨勢(shì)可用線性函數(shù)擬合，根系活力的增加趨勢(shì)可用對(duì)數(shù)函數(shù)擬合，硝酸鹽含量的增加趨勢(shì)可用三次函數(shù)擬合。

2. 3 小白菜生理指標(biāo)LTF、TEP、GDD模型的檢驗(yàn)與比較

模型的檢驗(yàn)方法包括R2、回歸估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤差（RMSE）和相對(duì)誤差（RE）。利用試驗(yàn)2和試驗(yàn)3的溫度、輻射數(shù)據(jù)計(jì)算LTF，結(jié)合表1中生理指標(biāo)擬合方程得出該試驗(yàn)期間的主要生理指標(biāo)擬合值，與實(shí)測(cè)值結(jié)果進(jìn)行比較，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臄M合度和可靠程度。類似地，對(duì)應(yīng)用TEP法和GDD法構(gòu)建的模型模擬結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)和比較。圖3數(shù)據(jù)分布結(jié)果表明，LTF模型各項(xiàng)生理指標(biāo)的模擬值較集中地分布在1∶1直線四周，即LTF模型的模擬值可較好地反映實(shí)測(cè)值。

由表2可知，LTF模型對(duì)各項(xiàng)生理指標(biāo)的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)值間的R2為0.950～0.992，RMSE為0.011～21.834，RE為2.34%～7.06%，相比而言，LTF模型的RMSE和RE值較小，各項(xiàng)生理指標(biāo)模擬值對(duì)實(shí)測(cè)值的預(yù)測(cè)精度較高，且R2較大，各項(xiàng)生理指標(biāo)模擬值與實(shí)測(cè)值的匹配程度較好。TEP模型和GDD模型對(duì)各項(xiàng)生理指標(biāo)的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)值間的R2分別為0.267～0.852和0.352～0.960，均小于對(duì)應(yīng)的LTF模型對(duì)各項(xiàng)生理指標(biāo)預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)值間的R2，表明LTF模型的擬合度和可靠程度優(yōu)于TEP和GDD模型。同時(shí)，LTF模型的RMSE和RE分別是TEP和GDD模型的9.88%～49.91%和5.86%～93.42%，表明基于LTF構(gòu)建的模型符合度優(yōu)于基于TEP和GDD構(gòu)建的模型。

TEP和GDD模型預(yù)測(cè)結(jié)果的R2、RMSE和RE值波動(dòng)均偏大，表明有的預(yù)測(cè)結(jié)果較理想，有的則誤差較大;而LTF模型預(yù)測(cè)結(jié)果的R2、RMSE和RE值較一致，說明其具有較高的穩(wěn)定性和適用性。同時(shí)，除硝酸鹽預(yù)測(cè)結(jié)果外，TEP模型的RMSE和RE值最大，表明總體上模型的符合度為L(zhǎng)TF模型>GDD模型>TEP模型。由圖3-a、圖3-c、圖3-e、圖3-f、圖3-g和圖3-h可知，試驗(yàn)3的小白菜可溶性糖、維生素C、蔗糖、淀粉、葉綠素a和葉綠素b含量基于GDD構(gòu)建的模型模擬值與實(shí)測(cè)值吻合結(jié)果較好，而試驗(yàn)2擬合精度較差;可能是因?yàn)樵囼?yàn)2小白菜生長(zhǎng)期間氣溫偏高，積溫積累較多，導(dǎo)致模擬值明顯高于實(shí)測(cè)值。

3 討論

本研究中試驗(yàn)后期小白菜根系活力增長(zhǎng)速度變平穩(wěn)，表明根部水分和營養(yǎng)吸收能力變?nèi)?，這將對(duì)地上部的生長(zhǎng)和產(chǎn)量產(chǎn)生影響;且硝酸鹽發(fā)展曲線略微上揚(yáng)，小白菜的硝酸鹽步入再積累狀態(tài)，將影響小白菜的質(zhì)量安全，表明小白菜在15片葉左右幼苗期時(shí)采收較合適。本研究中小白菜品種華冠是南方地區(qū)的主栽品種，栽培操作由從事小白菜栽培2年以上的農(nóng)民實(shí)施，即試驗(yàn)測(cè)定的植株能代表南方地區(qū)小白菜生產(chǎn)的合理水平，因此所建立的溫室小白菜生理指標(biāo)模型具有一定的普適性。模型可根據(jù)溫室內(nèi)太陽輻射和氣溫，預(yù)測(cè)小白菜植株采收時(shí)的主要生理指標(biāo)數(shù)值，從而為溫室栽培小白菜生產(chǎn)的質(zhì)量安全和采收期的優(yōu)化等提供決策支持。

本研究中，LTF生理指標(biāo)模型模擬效果優(yōu)于TEP和GDD模型，與Larsen和Persson（1999）的研究結(jié)果相似。GDD模型僅考慮了溫度的作用，未考慮輻射對(duì)作物生長(zhǎng)及生理指標(biāo)的重要影響，其預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性不高（Marcelis and Gijzen，1998;李永秀等，2006）;TEP模型雖然同時(shí)考慮了溫度和輻射的影響，但高估了光合有效輻射的正向作用，使模型產(chǎn)生較大的誤差（徐國彬等，2006）。LTF模型綜合考慮溫度和光照對(duì)作物生長(zhǎng)的影響，規(guī)避了GDD模型的不足，且將相對(duì)熱效應(yīng)與光效應(yīng)取值確定在0～1，降低了TEP模型對(duì)光合有效輻射的敏感性，從而更有效地模擬作物生理指標(biāo)變化。研究同時(shí)表明，除硝酸鹽預(yù)測(cè)結(jié)果外，模型的符合度為L(zhǎng)TF模型>GDD模型>TEP模型，說明幼苗期的植物葉片生長(zhǎng)主要受溫度的響應(yīng)，TEP法中使用光合輻射的原值造成了較大的誤差，與在生菜中的研究結(jié)果類似（雷波，2009）;而硝酸鹽的預(yù)測(cè)結(jié)果為L(zhǎng)TF模型最佳，TEP模型次之，其原因可能是溫度和光照對(duì)小白菜葉片硝酸鹽含量均有顯著影響（楊蕓，2015）。

本研究表明，LTF法不僅適用于對(duì)可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C和纖維素的生理指標(biāo)模擬，也適用于對(duì)蔗糖、淀粉、葉綠素、類胡蘿卜素、根系活力和硝酸鹽等其他生理指標(biāo)的模擬。試驗(yàn)期間除硝酸鹽外的生理指標(biāo)基本隨作物生長(zhǎng)而增加，與劉浩榮等（2007）小白菜苗期營養(yǎng)含量升高、陸海洋等（2015）小白菜苗期根系生長(zhǎng)健壯及占麗英（2016）小白菜苗期光合色素上升的研究結(jié)果類似。本研究中硝酸鹽含量則呈現(xiàn)積累、降低再積累的變化規(guī)律，與王景安和程炳嵩（1989）的研究結(jié)果類似。本研究也發(fā)現(xiàn)，可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C和纖維素含量的變化規(guī)律雖與譚文等（2016）的研究結(jié)果相似，但模型參數(shù)表現(xiàn)不同，說明不同小白菜品種的生理指標(biāo)模型具有特殊性。

4 建議

4. 1 拓展不同品種研究，探索多品種適用模型

本研究以小白菜品種華冠為對(duì)象，所建立的生理指標(biāo)模型僅限于對(duì)此品種的模擬。實(shí)際種植中小白菜的生理指標(biāo)與品種間存在著緊密聯(lián)系，要求生理指標(biāo)模擬有更廣泛的品種基礎(chǔ)。今后應(yīng)繼續(xù)拓展不同小白菜品種類型，尤其是對(duì)主栽小白菜品種開展相關(guān)模型的深入研究，以進(jìn)一步提高模型的機(jī)理性和實(shí)用性。

4. 2 擴(kuò)大影響因子構(gòu)成，探討多因素模擬模型

本研究所建立的模型僅基于環(huán)境溫度和光照而建立，實(shí)際上小白菜生長(zhǎng)發(fā)育受多種因素的影響，包括空氣、水分、營養(yǎng)、品種及栽培管理措施等，這些因素間又存在著一定聯(lián)系。因此，有必要擴(kuò)大影響因子構(gòu)成，將光溫外的其他環(huán)境因子納入考量，建立小白菜生理指標(biāo)與多因素間的關(guān)系，才能更系統(tǒng)地反映生理指標(biāo)的環(huán)境影響，從而為溫室小白菜全面環(huán)境調(diào)控和專家系統(tǒng)建立提供參考。

4. 3 拓寬時(shí)間空間范圍，探尋多時(shí)空適用模型

本研究建立模型的光溫參數(shù)來源于福州的薄膜溫室大棚，且試驗(yàn)階段為6—9月的高溫季節(jié)。相對(duì)而言，模型在解決該特定時(shí)間及小氣候環(huán)境下的小白菜生理指標(biāo)動(dòng)態(tài)模擬上效果良好，其在多時(shí)空的廣泛適應(yīng)性還有待于進(jìn)一步提高。對(duì)其他不同時(shí)間段、地點(diǎn)及類型大棚條件下小白菜生長(zhǎng)的模擬還需要通過多時(shí)間、多空間場(chǎng)合的試驗(yàn)數(shù)據(jù)以對(duì)模型進(jìn)行不斷調(diào)整。

參考文獻(xiàn)：

安林海，陳龍正，胡俏強(qiáng)，徐海，宋波，蘇小俊，袁希漢. 2010. 低溫脅迫對(duì)3個(gè)小白菜OguCMS與保持系生化指標(biāo)的影響[J]. 中國蔬菜，1（4）： 19-23. [An L H，Chen L Z，Hu Q Q，Xu H，Song B，Su X J，Yuan X H. 2010. Effects of cold stress to three non-heading Chinese cabbage Ogu-CMS and biochemical indexes of its maintaining line[J]. China Vegetables，1（4）： 19-23.]

陳嵐. 2007. 補(bǔ)充紫外線-B照射對(duì)不結(jié)球白菜生長(zhǎng)與品質(zhì)及生理特性的影響[D]. 南京： 南京農(nóng)業(yè)大學(xué). [Chen L. 2007. Effects of supplementry ultraviolet-B radiation on plant growth，quality and physiology characteristics of non-heading Chinese cabbage[D]. Nanjing： Nanjing Agri-cultural University.]

郭冬生，彭小蘭. 2007. 蒽酮比色法和酶水解法兩種淀粉測(cè)定方法的比較研究[J]. 湖南文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），（3）： 34-36. [Guo D S，Peng X L. 2007. Comparative study on antrone chromametry and enzymatic hydrolysis for assay starch method[J]. Journal of Hunan University of Arts and Science（Science and Technology），（3）： 34-36.]

況媛媛，徐海，陳龍正，宋波，張慧，楊靖華，袁希漢. 2014. 濕害脅迫對(duì)不結(jié)球白菜生長(zhǎng)及生理的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，30（5）： 1115-1118. [Kuang Y Y，Xu H，Chen L Z，Song B，Zhang H，Yang J H，Yuan X H. 2014. Growth and physiological changes induced by waterlogging in non-heading Chinese cabbage（Brassica campestris L. ssp. chinensis Makino）[J]. Jiangsu Journal of Agricultural Scien-ces，30（5）： 1115-1118.]

雷波. 2009. 水培生菜生長(zhǎng)發(fā)育模型的建立[D]. 武漢： 華中農(nóng)業(yè)大學(xué). [Lei B. 2009. Models to estimate growth and development of hydroponic lettuce[D]. Wuhan： Huazhong Agricultural University.]

李永秀，羅衛(wèi)紅，倪紀(jì)恒，陳永山，徐國彬，金亮，戴劍鋒，陳春宏，卜崇興. 2006. 基于輻射和溫度熱效應(yīng)的溫室水果黃瓜葉面積模型[J]. 植物生態(tài)學(xué)報(bào)，30（5）： 861-867. [Li Y X，Luo W H，Ni J H，Chen Y S，Xu G B，Jin L，Dai J F，Chen C H，Bu C X. 2006. Simulation on greenhouse cucumber leaf area based on radiation and thermal effectiveness[J]. Chinese Journal of Plant Ecology，30（5）： 861-867.]

劉浩榮，宋海星，劉代平，官春云，劉強(qiáng)，陳社員. 2007. 油菜莖葉可溶性糖與游離氨基酸含量的動(dòng)態(tài)變化[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，16（1）： 123-126. [Liu H R，Song H X，Liu D P，Guan C Y，Liu Q，Chen S Y. 2007. Dynamics changes of soluble sugar and free amino acid contents in stem and leaf of different oilseed rape varieties[J]. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica，16（1）： 123-126.]

陸海洋，劉曉英，司聰聰，焦學(xué)磊，徐志剛. 2015. 不同光密度對(duì)不結(jié)球白菜的生長(zhǎng)與品質(zhì)的影響[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，51（6）： 909-915. [Lu H Y，Liu X Y，Si C C，Jiao X L，Xu Z G. 2015. Effects of different PPFD on growth and quality of non-heading Chinese cabbages[J]. Plant Physio-logy Journal，51（6）： 909-915.]

譚文，楊再強(qiáng)，李軍. 2016. 基于溫光效應(yīng)的小白菜營養(yǎng)品質(zhì)模擬模型研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)氣象，37（1）： 59-67. [Tan W，Yang Z Q，Li J. 2016. Simulation of nutrient quality of pakchoi based on temperature-light function[J]. Chinese Journal of Agrometeorology，37（1）： 59-67.]

王景安，程炳嵩. 1989. 葉菜類不同生育期體內(nèi)硝酸鹽、亞硝酸鹽及維生素C含量的變化[J]. 河北農(nóng)業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，3（2）： 33-38. [Wang J A，Cheng B S. 1989. Chan-ges of contents of nitrate，nitrite and vitamin C at diffe-rent growth stages in leaf vegetables[J]. Journal of Hebei Normal University of Science & Technology，3（2）：33-38.]

王學(xué)奎. 2006. 植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M]. 北京： 高等教育出版社. [Wang X K. 2006. Experiments principles and techniques of plant physiology and biochemistry[M]. Beijing： Higher Education Press.]

謝靜靜. 2015. 化肥減量配施生物菌肥對(duì)不結(jié)球白菜生長(zhǎng)及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[D]. 南京： 南京農(nóng)業(yè)大學(xué). [Xie J J. 2015. Effects of bio-bacterial manure with reduction of chemical fertilizer on growth，yield and quality of non-heading Chinese cabbage[D]. Nanjing： Nanjing Agricultural University.]

解勝利，劉娟娟，茍建霞. 2012. 果蔬中抗壞血酸含量的測(cè)定[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，51（1）： 169-171. [Xie S L，Liu J J，Gou J X. 2012. Determination of ascorbic acid in vegetables and fruits[J]. Hubei Agricultural Sciences，51（1）： 169-171.]

徐國彬，羅衛(wèi)紅，陳發(fā)棣，李永秀，魏猷剛，陳冬. 2006. 溫度和輻射對(duì)一品紅發(fā)育及主要品質(zhì)指標(biāo)的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)，33（1）： 168-171. [Xu G B，Luo W H，Chen F D，Li Y X，Wei Y G，Chen D. 2006. Effects of temperature and solar radiation on Euphorbia pulcherrima development and main quality indices[J]. Acta Horticulturae Sinica，33（1）： 168-171.]

徐磊，蔣芳玲，吳震，王加倩，周學(xué)超. 2009. 基質(zhì)含水量和光照度對(duì)不結(jié)球白菜生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，25（4）： 865-870. [Xu L，Jiang F L，Wu Z，Wang J Q，Zhou X C. 2009. Effects of substrate water content and light intensity on growth and quality of non-heading Chinese cabbage[J]. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences，25（4）： 865-870.]

薛思嘉，楊再強(qiáng)，李軍. 2017. 高溫對(duì)小白菜品質(zhì)的影響及模擬研究[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，25（7）： 1042-1051. [Xue S J，Yang Z Q，Li J. 2017. Effect of high-temperature on the quality of pakchoi and its simulation[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture，25（7）： 1042-1051.]

楊蕓. 2015. 不同小白菜品種硝酸鹽積累差異及及光照、溫度和濕度調(diào)控機(jī)理研究[D]. 重慶： 西南大學(xué). [Yang Y. 2015. Studies on the differences of nitrate accumulation in different varieties of Chinese cabbage and the regulation mechanism of light intensity，temperature and air humidity[D]. Chongqing： Southwest University.]

占麗英. 2016. 光質(zhì)對(duì)紫色小白菜生長(zhǎng)和花青苷合成基因表達(dá)的影響[D]. 福州： 福建農(nóng)林大學(xué). [Zhan L Y. 2016. The effects of light quality on growth and anthocyanin synthesis gene expression of purple cabbage[D]. Fuzhou： Fujian Agriculture and Forestry University.]

張仟雨，聶磊云，李萍，宗毓錚，董琦，郝興宇. 2017. 大氣CO2濃度升高對(duì)小白菜生長(zhǎng)發(fā)育及品質(zhì)的影響[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，45（3）： 428-432. [Zhang Q Y，Nie L Y，Li P，Zong Y Z，Dong Q，Hao X Y. 2017. Effects of elevated[CO2] on pakchoi growth and quality[J]. Journal of Shanxi Agri-cultural Sciences，45（3）： 428-432.]

張憲政. 1986. 植物葉綠素含量測(cè)定——丙酮乙醇混合液法[J]. 遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，（3）： 26-28. [Zhang X Z. 1986. Determination of chlorophyll content in plants by acetone ethanol mixture method[J]. Liaoning Agricultural Scien-ces，（3）： 26-28.]

張志良，瞿偉菁，李小方. 2009. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 第4版. 北京： 高等教育出版社. [Zhang Z L，Qu W J，Li X F. 2009. Experimental guide for plant physiology[M]. The 4th Edition. Beijing： Higher Education Press.]

周成波. 2017. 光質(zhì)對(duì)小白菜生長(zhǎng)及生理特性的影響[D]. 泰安： 山東農(nóng)業(yè)大學(xué). [Zhou C B. 2017. Effect of light quality on growth and physiological characteristics of pakchoi[D]. Taian： Shandong Agricultural University.]

Frede K，Schreiner M，Baidermann S. 2019. Light quality-induced changes of carotenoid composition in pak choi Brassica rapa ssp. chinensis[J]. Journal of Photochemistry and Photobiology，B： Biology. doi： 10.1016/j.jphotobiol.2019.02.001.

Khan K Y，Ali B，Cui X Q，F(xiàn)eng Y，Yang X E，Stoffellad P J. 2017. Impact of different feedstocks derived biochar amendment with cadmium low uptake affinity cultivar of pak choi（Brassica rapa ssb. chinensis L.） on phytoavoidation of Cd to reduce potential dietary toxicity[J]. Ecoto-xicology and Environmental Safety，141： 129-138.

Larsen R U，Persson L. 1999. Modelling flower development in greenhouse chrysanthemum cultivars in relation to temperature and response group[J]. Scientia Horticulturae，80（1-2）： 73-89.

Marcelis L F M，Gijzen H. 1998. A model for prediction of yield and quality of cucumber fruits[J]. Acta Horticulurae，476： 237-242.

Zhao X D，Zhang J Y，F(xiàn)an S Y，Miao N S. 2013. Research progress of heat-tolerance of Brassica campestris ssp. Chinensis[J]. Agricultural Science & Technology，14（2）： 248-253.

（責(zé)任編輯 鄧慧靈）