基于模型的单株苹果树修剪效应计算仿真研究

Two groups perennial apple tree will be used in our research to investigate the function of pruning treatment on tree growth and development. Firstly, individual young apple tree is selected as test materials, pruning treatment affection will be studied by combining different pruning treatment with destructive experiment on young apple tree in the year growth cycle. Organ-level biomass ,type and number data will be measured .A structural-functional model of young apple tree will be build ,and the apple tree development of architecture and biomass after pruning treatment over time can be simulate using it.Then visual output will show all the simulation process. Model parameters which reflect organ physiology character will change with different pruning treatment, the rule will be surveyed. A model parameter that can reflect apple tree phenotype effect after pruning will be extracted. Secondly, full fruit apple tree will be used to investigate how apple tree response to different pruning on branching patterns, and a branch model will be presented using stochastic theory. Finally, some trial study work will be done based on prior research results. In the future, a structural-functional model of full fruit apple tree will be tried.

以幼龄苹果树为试材，基于果树生长理论、数学建模、软件开发等综合知识对单株苹果树修剪效应进行计算仿真研究，在苹果树年生长周期内，通过对比试验方法，结合破坏性试验分析不同修剪处理对苹果树枝叶生长、树体结构和总生物量分配的影响，建立幼树的结构-功能模型并可视化，解析不同修剪处理下的反映器官生理属性的模型参数的变化规律，有效提取不同修剪处理和修剪量对苹果树表型效应的模型参数；同时以盛果期的成年树为研究对象，研究不同修剪处理后枝条的分支模式，用随机理论建立分支模型。最后，将前二者研究结果有机融合，对未来基于成龄果树的结构-功能模型的建立做尝试研究。

整形修剪是果树栽培的重要措施之一，我国目前的修剪研究还主要是建立在总结经验的基础上，耗时耗力，而且不够科学，研究更加合理的修剪技术体系，就必须保证能够对修剪反应有准确、直观和及时的判断，而仿真模拟技术为我们提供着这种可能。项目首先以幼龄果树为研究对象，通过对比试验方法，结合破坏性试验分析不同修剪处理对果树结构和总生物量分配的影响，建立幼树的结构-功能模型，以盛果期树为研究对象，研究修剪后枝条的分支模式，用随机理论建立分支模型。最后试图将两项研究成果进行尝试性结合。初步构建了器官尺度的幼龄苹果树的功能-结构互反馈生长模型，苹果树年轮生长分配模型，建立了基于统计的幼龄苹果树剪枝模拟系统，提取的关键数据包括：苹果树典型修剪的反应规律数据，修剪后的枝梢生长动态数据，包括不同修剪方式对盆栽苹果树叶片面积变化的影响，不同修剪方式对盆栽苹果树叶片叶绿素相对含量变化的影响，不同修剪方式对盆栽苹果树枝条生长长度变化的影响，不同枝条类型光合参数的差异。成年树不同修剪处理枝条的萌芽率、成枝力、枝条叶片大小、比叶重、叶绿素含量等（不同发育时期）。其次还做了不同枝条类型生长发育调查。通过模型定量定性研究果树修剪效应，实现功能与结构的交互，为后期基于模型对果树产量预测、政策评价或过程最优化研究提供一个基础研究。