【正文】 與纖維品質(zhì)指標(biāo)的灰色動態(tài)模型來預(yù)測纖維品質(zhì)。馬富裕[174]、陳兵林[175]等提出了棉纖維品質(zhì)性狀的空間分布模型。其中馬富裕[174]以棉鈴發(fā)育的生理生態(tài)過程為基礎(chǔ)，通過量化品種效應(yīng)及水分、日均溫和日溫差等生態(tài)因子對纖維品質(zhì)指標(biāo)形成的影響，構(gòu)建了預(yù)測纖維伸長、比強(qiáng)度增加的模擬模型。陳兵林等[175]系統(tǒng)分析了棉花花鈴期生理生態(tài)因子對棉花纖維品質(zhì)的影響，量化了棉花品種、棉花空間果枝節(jié)位、花鈴期日均溫、光照長度、土壤含水量、棉株含氮量與棉花纖維品質(zhì)指標(biāo)形成的關(guān)系，構(gòu)建了預(yù)測纖維長度、比強(qiáng)度、馬克隆值、長度整齊度等單一纖維品質(zhì)指標(biāo)的時空分布模型及綜合指標(biāo)模型，模型具有較好的預(yù)測性、通用性和準(zhǔn)確性。現(xiàn)有研究在棉纖維品質(zhì)氣象生態(tài)模型方面已取得了一定的成就，為纖維品質(zhì)形成過程的模擬奠定了一定基礎(chǔ)，但從建立纖維品質(zhì)形成模擬模型的角度考慮，還存在以下幾個方面的不足：第一：已有研究的綜合性、系統(tǒng)性不足?，F(xiàn)有研究一般限定于某個特定的環(huán)境條件下，而對不同氣候與土壤環(huán)境條件下，即較大時空尺度變化情況下溫度、光照、土壤氮素等生態(tài)因子與纖維品質(zhì)形成的關(guān)系缺乏綜合系統(tǒng)定量化的研究。第二：纖維各品質(zhì)指標(biāo)形成時期的定義較模糊。已有模型僅用固定的花后天數(shù)作為纖維長度形成的時間尺度或以整個鈴期的生理發(fā)育時間作為纖維比強(qiáng)度形成的時間尺度。第三：統(tǒng)計(jì)預(yù)測研究相對較多，基于過程的動態(tài)量化研究缺乏。目前建立的纖維品質(zhì)模型多通過單因子回歸的方法建立單個生態(tài)因子與纖維最終品質(zhì)的函數(shù)關(guān)系，大多數(shù)量化的是品種遺傳性和生態(tài)因子對最終品質(zhì)表現(xiàn)的影響。第四：建立纖維品質(zhì)形成模型所需要的除溫度外的其他生態(tài)因子的臨界值尚不明確，對各品質(zhì)形成影響因子的量化不充分。已有模型往往僅建立了單一因子的影響效應(yīng)函數(shù)，并且僅用一個效應(yīng)函數(shù)來校正不同品質(zhì)指標(biāo)形成的生理生態(tài)過程，模型的機(jī)理性不強(qiáng)。同時，在量化生態(tài)因子和栽培措施與品質(zhì)性狀間的數(shù)量關(guān)系上，由于常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析方法的局限性，已建立的描述氣候或土壤生態(tài)因子與品質(zhì)性狀間數(shù)量關(guān)系的統(tǒng)計(jì)模型，經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)，而機(jī)理性較弱。4 棉纖維綜合品質(zhì)模型的研究與應(yīng)用棉紗的品質(zhì)質(zhì)量80%左右由纖維物理性能即原棉品質(zhì)所決定，研究原棉品質(zhì)與成紗品質(zhì)之間的關(guān)系，可使在合理選擇原棉和合理配棉提高紡紗產(chǎn)品質(zhì)量的同時，最大程度地利用品質(zhì)較低的棉花，以達(dá)到既保證產(chǎn)品質(zhì)量又能降低成本的要求。關(guān)于原棉品質(zhì)與成紗品質(zhì)的關(guān)系，國外的研究始于20世紀(jì)30年代，在6070年代以前，大多采用經(jīng)驗(yàn)方法[176177]，6070年代以后大多采用多元回歸統(tǒng)計(jì)方法[178180]。近幾年有學(xué)者提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊數(shù)學(xué)等方法的一些模型[181183]，但應(yīng)用較繁瑣，模型推廣性和應(yīng)用性較差。我國起步較晚，從20世紀(jì)90年代初才有此方面的研究報(bào)道，其研究主要集中在理論體系、試驗(yàn)驗(yàn)證、成紗質(zhì)量評價(jià)等方面。綜合起來，成紗品質(zhì)質(zhì)量模型按構(gòu)建過程分為兩類。第一類為多元統(tǒng)計(jì)回歸模型，模型以成紗品質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)為依變量，以纖維品質(zhì)性狀為自變量。國內(nèi)外學(xué)者提出的基本上屬此類模型，現(xiàn)階段在纖維品質(zhì)檢驗(yàn)部門推廣使用的紡紗均勻指數(shù)模型SCI也不例外。此類模型雖然預(yù)測具有一定精度，編程計(jì)算方便，能解決一個依變量受多個自變量綜合影響的多因素組合問題。但模型在評價(jià)纖維物理性狀與成紗品質(zhì)質(zhì)量關(guān)系時不夠穩(wěn)定，研究者所選取的統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)量不同時，回歸系數(shù)也不同，不適于解決纖維物理性狀與成紗品質(zhì)間的非線性關(guān)系，尤其不適合我國棉花品種類型多、棉花種植區(qū)域廣泛，植棉類型多樣等情況。另外模型的使用受紡紗工藝的限制，只能在不同紡紗工藝下，尋找相應(yīng)的模型，模型的形式和種類繁多，模型本身不能加入紡紗工藝的參數(shù)。第二類模型以棉纖維綜合品質(zhì)指數(shù)為中間參數(shù)，使纖維品質(zhì)性狀和成紗品質(zhì)質(zhì)量相聯(lián)系。纖維綜合品質(zhì)指數(shù)（An Integrated Fiberquality Index 即IFQI）是將纖維長度、強(qiáng)度、細(xì)度和整齊度等纖維主要品質(zhì)指標(biāo)綜合，用于表示纖維品質(zhì)優(yōu)劣的一個無量綱指數(shù)，是聯(lián)系原棉品質(zhì)和成紗品質(zhì)質(zhì)量的中間參數(shù)，與成紗強(qiáng)力成正比[184185]。此類模型具有以下兩個優(yōu)點(diǎn)：一是可根據(jù)纖維綜合品質(zhì)指數(shù)對成紗品質(zhì)進(jìn)行分級；二是通過估計(jì)合適的系數(shù)，使模型適合于任何紡紗條件[184]。棉纖維綜合品質(zhì)指數(shù)的研究在20世紀(jì)80年代后進(jìn)展較慢，最近的研究是張麗娟等[171,186]的研究。該研究綜合前人的研究結(jié)果，根據(jù)多年試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了機(jī)理性和普適性較強(qiáng)的纖維綜合品質(zhì)指數(shù)模型，并將纖維品質(zhì)氣象生態(tài)模型與GIS進(jìn)行有機(jī)地耦合，依托氣象生態(tài)因子數(shù)據(jù)庫和棉花品質(zhì)區(qū)域生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫，以縣級行政區(qū)劃圖作為表達(dá)纖維綜合品質(zhì)地域分異的基本載體，建立棉纖維綜合品質(zhì)評價(jià)、預(yù)測及地域分異分析系統(tǒng)，以空間圖形直觀表達(dá)纖維品質(zhì)指標(biāo)和纖維綜合品質(zhì)指標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)棉花生產(chǎn)的現(xiàn)代化和精細(xì)化奠定基礎(chǔ)，同時也為區(qū)域棉花生產(chǎn)管理和紡織部門進(jìn)行棉花選購提供科學(xué)的理論依據(jù)。該系統(tǒng)的研究開發(fā)具有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義，但纖維綜合品質(zhì)模型中關(guān)于纖維品質(zhì)的模型均針對最終值，因此對生產(chǎn)的指導(dǎo)作用還較欠缺，若能耦合基于過程的纖維品質(zhì)形成模擬模型，將有重要的生產(chǎn)實(shí)踐意義。5 本研究的目的與意義棉花是世界性的重要經(jīng)濟(jì)作物[187]，棉纖維是棉花的主要經(jīng)濟(jì)產(chǎn)物。隨著棉紡技術(shù)的改進(jìn)、棉紡設(shè)備的更新以及消費(fèi)者觀念的改變，紡織業(yè)對原棉纖維品質(zhì)的要求不斷提高，纖維品質(zhì)逐漸成為影響一個地區(qū)棉花生產(chǎn)的主導(dǎo)因素之一[188]，纖維品質(zhì)的優(yōu)劣也成為制約原棉市場競爭力的關(guān)鍵因素。我國棉花種植區(qū)域跨度大，氣候類型多變，纖維品質(zhì)類型多，種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整使多熟種植棉花面積擴(kuò)大（約占棉田面積的60％以上），因受棉花生長季節(jié)熱量資源的影響，棉花普遍晚發(fā)晚熟劣質(zhì)，削弱了國產(chǎn)棉及其紡織品在國內(nèi)和國際市場上的競爭力，如何在保證棉花產(chǎn)量的同時因地制宜地提高原棉品質(zhì)是我國棉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。通過對棉纖維品質(zhì)形成生態(tài)基礎(chǔ)與模擬模型研究現(xiàn)狀的分析可知，要解決該問題，還需要進(jìn)一步系統(tǒng)分析生態(tài)因子及栽培措施（施氮量）等對纖維品質(zhì)形成的影響，并建立一個能夠綜合考慮品種遺傳性、環(huán)境生態(tài)因素和主要栽培措施，機(jī)理性較強(qiáng)、應(yīng)用廣泛的纖維品質(zhì)模擬模型，克服傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)研究中的時空局限性，從而指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。因此，本研究擬從以下三個方面開展研究：（1）研究棉花果枝部位、溫光復(fù)合因子及施氮量對纖維主要品質(zhì)性狀（長度、比強(qiáng)度、細(xì)度、成熟度和馬克隆值）形成的影響；（2）建立基于過程的纖維品質(zhì)形成模型；（3）建立基于過程的纖維綜合品質(zhì)指數(shù)模型并構(gòu)建基于GIS和模型的纖維品質(zhì)地域分異評價(jià)系統(tǒng)。13 / 13