Dynamics of Fruit Development and Modeling of Ruanzhidahong Dragon Fruit

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.12.018

Abstract

Abstract: The study investigated the dynamic changes in four growth parameters during fruit development of Ruanzhidahong dragon fruit grown in the Yangtze River Delta region.The growth parameters were horizontal and vertical diameter，fresh and dry weight.Four growth equations（Logistic，Gompertz，Richards，cubic polynomial） were chosen to establish fruit growth models using physiological development time（PDT）as the scale. The appropriate mathematical models for each parameter were determined based on the fitting results and validated using independent data.The results indicated that cubic polynomial was appropriate for the dynamic changes of horizontal and vertical diameters，while Logistic equation was suitable for determining the fresh and dry weights of Ruanzhidahong fruits.The R^² values for all fitted models exceeded 0.98.The model’s test results indicated that the relative root mean square error（RRMSE）for horizontal and vertical diameter，fresh and dry weight was less than 15%，demonstrating a successful simulation. Therefore，the models obtained in this study demonstrate high predictive accuracy for growth parameters of Ruanzhidahong dragon fruit.They can be served as a theoretical foundation for cultivation management of this variety in the Yangtze River Delta region.

Key words: Dragon fruit, Ruanzhidahong, Growth indicators, Simulation model, Physiological development time（PDT）

摘要： 以长三角地区设施火龙果为试验对象，测定软枝大红火龙果果实生长发育期间横径、纵径、鲜质量和干质量4种生长指标的动态变化。选择Logistic、Gompertz、Richards以及三次多项式4种生长方程，以生理发育时间为尺度建立果实生长发育模型，根据拟合结果确定每种指标最合适的数学模型，并用独立数据进行验证。结果表明，软枝大红果实横径和纵径的变化适合选择三次多项式方程，鲜质量和干质量的变化适合选择Logistic方程，最终得到的拟合模型R²均大于0.98。模型的检验结果表明，横径、纵径、鲜质量和干质量的相对均方根误差（RRMSE）小于15%，模拟效果较好。以上模型对软枝大红火龙果果实生长指标的预测精度较高，可为长三角地区该品种火龙果的栽培管理提供理论依据。

关键词: 火龙果, 软枝大红, 生长指标, 模拟模型, 生理发育时间

CLC Number:

S667.9

SONG Liang, XU Tingting, LU Xuehe, ZHANG Haidong. Dynamics of Fruit Development and Modeling of Ruanzhidahong Dragon Fruit[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2024, 53(12): 174-180.

宋亮, 徐婷婷, 卢学鹤, 张海东. 软枝大红火龙果果实发育动态及其模型的建立[J]. 河南农业科学, 2024, 53(12): 174-180.

Figures/Tables 5

References

［1］YANG X，YANG Y N，SHI M，et al. Optimisation of anthocyanin extraction from purple pitaya and verification of antioxidant properties，antiproliferative activity and macrophage proliferation activity［J］.International Journal of Biology，2013，5（3）：19‑29.

［2］ABREU W C，DE OLIVEIRA LOPES C，PINTO K M，et al. Physicochemical characteristics and total antioxidant activity of red and white pitaya［J］. Agricultural and Food Sciences，2012，71（4）：656‑661.

［3］ARIVALAGAN M，KARUNAKARAN G，ROY T K，et al.Biochemical and nutritional characterization of dragon fruit（Hylocereus species）［J］. Food Chemistry，2021，353：129426.

［4］王举兵. 广西火龙果产业高质量发展的思考［J］. 南方园艺，2022，33（4）：59‑62.

WANG J B. Thoughts on high‑quality development of pitaya industry in Guangxi［J］. Southern Horticulture，2022，33（4）：59‑62.

［5］徐臣善，徐爱红，高东升，等. 苹果果实生长的数学模型及各生长指标间的相关性分析［J］. 植物科学学报，2015，33（1）：72‑80.

XU C S，XU A H，GAO D S，et al. Mathematical model of apple fruit growth and correlation analysis among growth

indices［J］. Plant Science Journal，2015，33（1）：72‑80.

［6］张淑文，梁森苗，郑锡良，等. 杨梅果实生长指标的数学模型及各指标间的相关性分析［J］. 核农学报，2020，34（5）：1020‑1027.

ZHANG S W，LIANG S M，ZHENG X L，et al.Mathematical model and correlation analysis of Chinese bayberry fruit growth indexes［J］.Journal of Nuclear Agricultural Sciences，2020，34（5）：1020‑1027.

［7］朱建华，刘冰浩，朱松生，等.‘鸡嘴荔’果实发育及其数学模型建立与分析［J］.中国农学通报，2013，29（34）：107‑110.

ZHU J H，LIU B H，ZHU S S，et al. Establishment and analysis of the development model of litchi cultivar ‘Jizuili’fruit［J］. Chinese Agricultural Science Bulletin，2013，29（34）：107‑110.

［8］邱宏业，朱建华，徐炯志，等. 大乌圆龙眼果实发育动态及其模型的建立［J］. 西南农业学报，2018，31（1）：149‑153.

QIU H Y，ZHU J H，XU J Z，et al. Study on fruit growth and development of Dawuyuan longan［J］. Southwest

China Journal of Agricultural Sciences，2018，31（1）：149‑153.

［9］杨朋燕，姚春潮，李小莹，等.“徐香”猕猴桃果实生长发育规律的研究［J］. 北方园艺，2014（18）：47‑50.

YANG P Y，YAO C C，LI X Y，et al. Study on the growth and development regularity of‘Xuxiang’kiwifruit［J］.Northern Horticulture，2014（18）：47‑50.

［10］谭秋锦，黄锡云，许鹏，等. 基于Logistic模型的澳洲坚果果实生长发育研究［J］. 江苏农业科学，2017，45 （7）：146‑148.

TAN Q J，HUANG X Y，XU P，et al.Study on the growth and development of Macadamia fruit based on

Logistic model［J］. Jiangsu Agricultural Sciences，2017，45（7）：146‑148.

［11］AVANZA M M，BRAMARDI S J，MAZZA S M.Statistical models to describe the fruit growth pattern in sweet orange“Valencia late”［J］. Spanish Journal of Agricultural Research，2008，6（4）：577‑585.

［12］张智优，曹宏鑫，陈兵林，等. 设施番茄果实生长及产量形成模拟模型［J］. 江苏农业学报，2012，28（1）：145‑151.

ZHANG Z Y，CAO H X，CHEN B L，et al. A simulation model for fruit growth and yield of facility‑based tomato ［J］. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences，2012，28（1）：145‑151.

［13］SARI B G，LÚCIO A D，SANTANA C S，et al.Describing tomato plant production using growth models［J］.Scientia Horticulturae，2019，246：146‑154.

［14］檀业维.“桂热1号”火龙果夏季果实生长发育规律研究［J］.农业研究与应用，2022，35（2）：29‑33.

TAN Y W. Study on fruit growth and development of pitaya“Guire 1”in summer［J］. Agricultural Research

and Application，2022，35（2）：29‑33.

［15］李莉婕，孙长青，黎瑞君，等.不同供氮水平下火龙果果实发育模拟研究［J］.贵州农业科学，2021，49（12）：132‑139.

LI L J，SUN C Q，LI R J，et al. Simulation study on fruit development of Hylocereus polyrhizus under

different nitrogen level［J］.Guizhou Agricultural Sciences，2021，49（12）：132‑139.

[16］NOBEL P S，DE LA BARRERA E. High temperatures and net CO2 uptake，growth，and stem damage for the hemiepiphytic cactus Hylocereus undatus［J］.Biotropica，2002，34（2）：225.

［17］梁桂东，黄黎芳，廖以金，等.火龙果周年成花结果观测及产期调节策略分析［J］.中国南方果树，2018，47 （5）：45‑49.

LIANG G D，HUANG L F，LIAO Y J，et al.Investigation of all year around flowering & fruiting habit of pitaya and strategy of pick time regulating［J］.South China Fruits，2018，47（5）：45‑49.

［18］廖以金，张俊诚，李英，等.套袋对海南夏季红肉火龙果微环境、果实品质及贮藏的影响［J］.海南大学学报（自然科学版），2019，37（4）：330‑336.

LIAO Y J，ZHANG J C，LI Y，et al.Effects of bagging on microenvironment，fruit quality and storage of summer red meat dragon fruit in Hainan［J］.Natural Science Journal of Hainan University，2019，37（4）：330‑336.

［19］岳延滨，冯恩英，黎瑞君，等.基于生理发育时间的火龙果周年生育期模拟［J］.贵州农业科学，2021，49 （12）：140‑145.

YUE Y B，FENG E Y，LI R J，et al.Simulation of annual growth period of pitaya based on physiological development time［J］. Guizhou Agricultural Sciences，2021，49（12）：140‑145.

［20］章竹青，喻雨知，邓阳球，等.长沙地区温室大棚引种火龙果气候条件适应性分析［J］.中国农业文摘-农业工程，2018，30（4）：70‑73.

ZHANG Z Q，YU Y Z，DENG Y Q，et al.Adaptability analysis of climatic conditions for introducing pitaya in greenhouse in Changsha area［J］. Agricultural Science and Engineering in China，2018，30（4）：70‑73.

［21］王壮，王榜列，成文韬，等. 火龙果紫红龙果实的生长发育特征［J］. 贵州农业科学，2018，46（4）：98‑101.

WANG Z，WANG B L，CHENG W T，et al. Growth and development characteristics of purple red Hylocereus undulatus［J］. Guizhou Agricultural Sciences，2018，46（4）：98‑101.

［22］文磊，谭美，王四清. 大花蕙兰营养生长期植株生长与辐热积关系的模拟模型研究［J］.园艺学报，2014，41 （5）：1001‑1008.

WEN L，TAN M，WANG S Q. Study on stimulation model of growth condition of Cymbidium hybridum vegetative growth period based on production of thermal effectiveness and PAR［J］. Acta Horticulturae Sinica，2014，41（5）：1001‑1008.
［23］刘成立，王猛，郭攀阳，等.火龙果花和果实的动态发育规律研究［J］.海南大学学报（自然科学版），2020，38（2）：147‑152.

LIU C L，WANG M，GUO P Y，et al. Dynamic development curves and morphological characteristics of the flower and fruit in pitaya（Hylocereus polyrhizus）［J］. Natural Science Journal of Hainan University，2020，38（2）：147‑152.

［24］王金乔，马翠凤，张学娟，等.‘金都1号’火龙果果实生长发育规律研究［J］.热带农业科学，2017，37（2）：24‑27.

WANG J Q，MA C F，ZHANG X J，et al. The fruit growth and development of pitaya‘Jindu No. 1’［J］.Chinese Journal of Tropical Agriculture，2017，37（2）：24‑27.