[发明专利]一种预测温室番茄果实生长的方法

摘要

本发明提供了一种预测温室番茄果实生长的方法，包括以下步骤：1、以番茄植株的叶片为源和库，茎和果实为库，转化为源库关系；以源为电源，库为电阻，将番茄植株依据源/库关系转化为电路；2、利用温室内相关条件及步骤1中的电路，确定温室番茄植株的叶片电压、叶片电阻、节间电阻和果实电阻；3、结合步骤1的电路，根据确定的叶片电压、叶片电阻、节间电阻和果实电阻，利用欧姆定律，计算果实两端的电压和电流，得到果实的电功率，果实的电功率值即为温室番茄果实一天内获得的同化产物量值；4、将得到的果实的同化产物量转化为温室番茄果实直径。本发明将温室番茄同化产物在植株间的分配以电的形式体现，更有利于温室环境调控和营养液管理。

主权项

1.一种预测温室番茄果实生长的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、首先，以番茄植株的叶片为源和库，茎和果实为库，转化为源库关系；然后，以源为电源，库为电阻，将番茄植株依据源/库关系转化为电路；所述将番茄植株依据源/库关系转化为电路的具体过程为：当番茄植株是一个m叶枝n果枝的植株时，m是≥1的自然数，n＝0或是≥1的自然数，其转化的电路是：将m叶枝中的每个叶枝均转变为一个叶片电阻RL串接一个叶片电池E，共m个叶片电阻和m个叶片电池，m个叶片电阻分别记为RL1、RL2、……RLm，m个叶片电池的电压分别记为E1、E2……Em；将每个果枝转变为一个果实电阻Rf，共有n个果实电阻，n个果实电阻分别记为Rf1、Rf2……Rfn；m叶枝n果枝的植株的茎由m+n个节间组成，将每个节间转变为一个节间电阻Rs，从根部向上的节间电阻Rs依次记为Rs1、Rs2……Rsm+n，再将这Rs1、Rs2……Rsm+n个节间 电阻依次串联；每个叶片电阻RL的一端串接一个叶片电池E，将每个叶片电阻RL的另一端均连接于不同的每两个节间电阻Rs之间，将每个叶片电池E的另一端均接地；将每个果实电阻Rf的一端接地，另一端均连接于不同的每两个节间电阻Rs之间，使每个果实电阻Rf的另一端与每个叶片电阻RL另一端之间串接一个节间电阻Rs；因此，共m个叶片电阻的另一端、共n个果实电阻的另一端连接于不同的每两个节间电阻Rs1、Rs2……Rsm+n之间；步骤2、利用温室内的相关条件以及步骤1中得到的电路，确定温室番茄植株的叶片电压、叶片电阻、节间电阻和果实电阻；所述叶片电压满足下述公式：其中，E为叶片电压，P_max为该叶片最大光合作用速率；ε为光转换因子；PAR(T)为T时刻叶片吸收的光合有效辐射PAR；A为叶片的叶面积；d为植株密度；T为时刻；所述叶片电阻满足下述公式：其中，RL为叶片电阻，Rm(T₂₅)为25℃时番茄的维持呼吸系数；W为叶干重；T为每日平均温度；所述叶干重满足公式下述：W＝A×S_A，其中，A为叶片的叶面积；S_A为比叶面积；所述节间电阻满足下述公式：其中，Rs为节间电阻；C为节间电阻率；Ln为节间长度；Dn为节间直径；步骤3、结合步骤1得到的电路，再根据确定的叶片电压、叶片电阻、节间电阻和果实电阻，利用欧姆定律，计算果实两端的电压和电流，得到果实的电功率，果实的电功率值即为温室番茄果实一天内获得的同化产物量值；所述果实电功率的具体推导过程为：步骤d1、对番茄植株进行转换：对于拥有m叶枝和n果枝的番茄植株，番茄叶片从根部开始，向上依次称为叶1、叶2……叶m，则叶1、叶2……叶m分别为一个一个电池和电阻，其电压分别为E1、E2……Em，叶片电阻分别为R1、R2……Rm；共有m+1个节间，其电阻分别称为Rs1、Rs2……Rsm、Rsm+1；有n个果枝，分别称为Rf1、Rf2……Rfn；步骤d2、根据叶片的最大叶长、叶片的平均生长速率、叶片展开后第n天的有效积温、叶片展开后从第r天至第j天的累积有效积温、叶片的叶长来预测各叶片的叶长，根据节间电阻、节间平均生长速率、节间长度、节间直径的平均生长速率、节间直径求得各茎的节间长度和节间直径；步骤d3、根据叶片吸收的光合有效辐射PAR将采集到的温室内每小时的光合有效辐射值计算出各叶片接受的光合有效辐射值，利用叶片电压公式计算叶片的电压；然后根据叶片的最大叶长、叶片的平均生长速率、叶片展开后第n天的有效积温、叶片展开后从第r天至第j天的累积有效积温、叶片的叶长、叶片的叶面积和叶片电阻计算各叶片的干重，即各叶片的电阻；以模拟出的茎的节间长度和节间直径和步骤2中获得的节间电阻率得到各节间电阻；步骤d4、利用叠加定理将电路分为m个子电路，分别求出m个子电路中果实电阻上的电流并求和，即可 得到果实电阻上的实际电流，每个子电路中果枝上电流用戴维南定理求解；求出m个子电路上Rf的电流，然后相加，得到总电流，则果枝上的总功率采用总电流的平方乘以电阻，即可得到果枝在一天中的总电功率，即一天中获得的同化产物量；步骤4、将得到的温室番茄果实的同化产物量转化为温室番茄果实直径；所述温室番茄果实直径满足下述公式：其中，P为果实的电功率P。