滴灌条件下温室番茄需水量估算模型

基于修正后的Pnman-Monteith方程,通过分析作物系数与积温的关系,构建了基于常规气象资料的滴灌条件下温室番茄需水量估算模型,并分别采用2009年5月2-13日(开花坐果期)和6月9-20日(成熟采摘期)2个时段内的实测蒸腾量和实测棵间土壤蒸发量对模型模拟结果进行验证.结果表明:修正后的Penman-Monteith方程适用于温室参考作物需水量(ET0)的计算;温室番茄作物系数与积温呈抛物线关系;所建需水量模型模拟值的平均相对误差小于10%,可用于估算滴灌条件下温室番茄需水量.     

大棚甜瓜蒸腾规律及其影响因子

研究大棚甜瓜的蒸腾规律和影响因子,可以为大棚甜瓜水分优化管理提供理论依据。利用大棚盆栽试验,设定了4个水分梯度,定量分析了大棚甜瓜蒸腾规律及蒸腾量与植株生理特性、气象环境因子、土壤水分含量的关系。结果表明:(1)各水分处理条件下甜瓜蒸腾强度日变化曲线均呈"双峰型",有明显的"午休"现象。(2)甜瓜生理需水系数与叶面积指数、有效积温关系显著,分别呈线性和抛物线函数关系。(3)甜瓜全生育期累计蒸腾量呈现出"慢—快—慢"的变化规律,可以用Logistic函数进行模拟。(4)甜瓜叶面积指数、日平均空气温度、日平均空气相对湿度、日太阳辐射累积、土壤相对含水量均与单株日蒸腾量呈显著性相关关系;甜瓜叶面积指数对蒸腾的综合作用最大,是决策变量;土壤水分含量是限制变量,主要通过对其他因子的影响间接作用于蒸腾。(5)气象环境因子对甜瓜蒸腾量的影响力很大程度上取决于土壤水分含量;气象环境因子与蒸腾量的相关性随土壤水分含量的增大而增大,在土壤相对含水量为70%—80%范围内达到最高值,当土壤含水量接近田间持水量时,与各因子的相关系数逐渐下降。(6)甜瓜水分胁迫指数与土壤相对有效含水量关系显著,二者呈现线性关系。     

温室番茄蒸腾量与其影响因子的相关分析及模型模拟

采用盆栽方法,研究不同灌溉量处理下温室番茄日蒸腾量与单株总叶面积、土壤相对含水量、空气温度、空气相对湿度、太阳辐射等因子的相关关系,并建立日蒸腾量的回归模型.结果表明：番茄日蒸腾量与单株总叶面积、土壤相对含水量、空气温度、空气相对湿度和太阳辐射等因子呈显著的线性关系,各因子之间存在复杂的相互作用;土壤水分状况是番茄蒸腾量的主要决策因子,决策系数为27.4%;日最低空气相对湿度是主要限制因子,决策系数为-119.7%;番茄日蒸腾量预测值和实测值的回归系数平方值(R²)为0.81,回归估计标准误差(RMSE)和相对误差(RE)分别为68.52 g和19.4%.根据通径分析筛选主要影响因子建立的番茄日蒸腾量回归模型能够较好地模拟温室番茄日蒸腾量.     

温室番茄蒸腾量与其影响因子的相关分析及模型模拟

采用盆栽方法,研究不同灌溉量处理下温室番茄日蒸腾量与单株总叶面积、土壤相对含水量、空气温度、空气相对湿度、太阳辐射等因子的相关关系,并建立日蒸腾量的回归模型.结果表明:番茄日蒸腾量与单株总叶面积、土壤相对含水量、空气温度、空气相对湿度和太阳辐射等因子呈显著的线性关系,各因子之间存在复杂的相互作用;土壤水分状况是番茄蒸腾量的主要决策因子,决策系数为27.4％;日最低空气相对湿度是主要限制因子,决策系数为-119.7％;番茄日蒸腾量预测值和实测值的回归系数平方值(R2)为0.81,回归估计标准误差(RMSE)和相对误差(RE)分别为68.52 g和19.4％.根据通径分析筛选主要影响因子建立的番茄日蒸腾量回归模型能够较好地模拟温室番茄日蒸腾量.     

不同水分条件下盆栽苹果树蒸腾速率动态模拟

土壤水分是制约作物产量和品质的主要环境因素之一,估算不同水分条件下的蒸腾速率（r3对于作物的优质高产和节水灌溉等具有十分重要的意义。通过构建蒸腾．气孔．光合耦合模型可模拟出不同水分条件下苹果树的蒸腾动态,模型参数根据逐步干旱条件下盆栽‘富士’苹果树试验获取。结果表明,Tr主要由饱合水气压差和气孔导度（G。）驱动,同时气象因子和土壤水势对其有强烈的交互作用影响。Tr随土壤水势的下降而减小,当土壤水势低于-0．4MPa时减小幅度更加显著。晴天时,G。在一天中呈双峰曲线,而一呈单峰曲线,最大值出现在13：00左右,约为3．6mmol·m-Ls。根据该模型可计算出不同水分条件下1株盆栽苹果树（总叶片积为O．26m-2）全天的蒸腾总量,供水充足时为652．1g,严重干旱时（土壤水势为-1．5MPa）为85．4g。实测值和模拟值的比较表明,该耦合模型能够模拟出不同土壤水分条件下盆栽苹果树的蒸腾动态以及土壤的含水量。     

乌兰布和沙区紫花苜蓿根系吸水模型

在实测获得根重密度和土壤含水量的基础上,运用土壤水分运动方程及Penman-Monteith公式,计算得到干旱沙区不同水分处理下紫花苜蓿(MedicagosativaL.)根系吸水速率和蒸腾强度.结果表明紫花苜蓿根系吸水速率与土壤剖面含水量和根重密度密切相关.苜蓿地水分消耗规律在分枝期以棵间蒸发为主,在开花期和结实期以植株蒸腾为主.建立了干旱沙区紫花苜蓿根系吸水模型,经回归分析得到模型中的各个参数,通过对回归结果的方差分析表明,模型的相关性较好(R2=0.890,p<0.05);另外从模型验证的结果看,土壤剖面含水量模拟值与实测值基本吻合,说明本文提出的根系吸水模型其可靠性较好.     

农业高效用水理论研究综述

农业高效用水包括节水灌溉和旱作农业,其核心是提高自然降水和灌溉水的利用效率和效益．农田蒸散的测定方法各有利弊．FAO先后建议用Penman修正式和Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量．Jensen乘法模型和Blank加法模型在作物水分生产函数研究中得到广泛应用．土壤适宜含水量和土壤干旱下限指标的最新研究成果,为低定额的农业供水提供了土壤物理学的重要依据．水分亏缺对与产量形成相关的各个生理过程影响的先后顺序为细胞扩张＞气孔运动＞蒸腾运动＞光合作用＞物质运输．不很严重的干旱反而对物质运输有促进作用．农田灌溉研究已由传统的充分灌溉,转向非充分灌溉、调亏灌溉和控制性分根交替灌溉．未来农业高效用水理论将在界面、土壤水动力学、生物节水、缺水逆境等方面深入开展研究。     

樱桃冠层导度特征及模拟

为了揭示樱桃冠层蒸腾、冠层导度对环境因子的响应规律,评价Jarvis模型在樱桃冠层尺度上应用的适用性,利用Granier热消散式探针连续监测了北京四季青果林所试验地3年生盆栽樱桃(Prunus avium L.)4-8月份蒸腾动态变化,同步监测了气象与土壤水分数据。以实测液流为基础,利用Penman-Monteith方程反推方法获取了长期连续冠层导度,在分析樱桃冠层蒸腾、冠层导度的动态变化规律的基础上,采用十字交叉法对多元回归模型与Jarvis模型进行参数率与误差分析,结果显示盆栽樱桃冠层蒸腾规律性强、时滞效应小,不同辐射条件下,冠层导度随水汽压亏缺增加呈负指数函数下降趋势,采用水汽压亏缺、光合有效辐射、气温的不同组合方式构建了多元回归和Jarvis冠层模型,模拟结果显示Jarvis模型精度高于多元回归模型,环境因子对模型精度的影响程度依次为:水汽压亏缺光合有效辐射气温,考虑了水汽压亏缺和太阳辐射的Jarvis模型精度最高,最低相对误差仅为12.12%,均方根误差为0.271。     

基于遥感和Penman-Monteith模型的内陆河流域不同生态系统蒸散发估算

遥感数据具有很好的时空连续性,它是区域蒸散发通量估算的有效方法。引入了一个简单的具有生物物理基础的Penman-Monteith(P-M)模型,分别利用黑河流域高寒草地阿柔站和干旱区农田盈科站2008—2009年的气象数据和MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)叶面积指数(LAI),实现了2008—2009年日蒸散发的估算,并同时实现了对植被蒸腾和土壤蒸发的分别估算。结果表明,利用P-M公式模拟的蒸散发与实测的蒸散发具有较好的一致性,日蒸散发模拟的决定系数(R2)超过0.8。估算的高寒草甸和干旱区农田玉米全年平均的蒸腾分别为0.78 mm/d和1.20 mm/d,分别占总蒸散发的60%和61%,土壤蒸发分别为0.53和0.77 mm/d,占总蒸发的40%和39%。可见两种生态系统的作物蒸腾均强于土壤蒸发,同时农田玉米蒸腾强于高寒草甸蒸腾。研究结果证明了基于遥感的P-M公式可以很好地实现对高寒草地和干旱区农田生态系统蒸散发的估算。通过考虑土壤水分变化对气孔导度的影响,可以提高模型对农田蒸散发的模拟精度。     

水分胁迫对银中杨耗水特征与水分利用的影响

在不同供水条件下,采用LI-6400光合作用系统(LI-COR,1995,USA)和电子天平等仪器,对银中杨苗木气体交换、蒸腾耗水量和水分利用效率及其有关环境因子进行了测定。结果表明,在研究的诸环境因子中,土壤含水量是制约苗木蒸腾耗水的主导因子;苗木的蒸腾耗水量随土壤干旱胁迫的加重而减少,并且当土壤含水量低于田间持水量的50%时,气象因子对苗木蒸腾耗水的影响不再明显;土壤含水量为田间持水量的70%时,银中杨苗木的净光合速率和蒸腾速率下降不显著,而水分利用效率有所提高,为2.579μmol.mmol-1,在土壤含水量大于田间持水量的70%的水分条件下,银中杨苗木可以正常生长。     

温室大棚内作物蒸发蒸腾量计算

以彭曼-蒙特斯（Penman-Monteith）方程为基础,引进作物冠层高度,对方程中与风速有关的空气动力学项进行修正,推导出适合于温室大棚计算作物蒸腾量的简单方法.对推导公式进行理论分析,并应用气象资料给予验证计算.结果表明,修正后的Penman-Monteith计算精确度较高,与实测值较为吻合,相对偏差为4.7％～17.1％,平均相对偏差为11.1％.该公式适于在温室大棚中用于作物蒸腾量的计算.     

南方现代化温室黄瓜冬季蒸腾测量与模拟研究

 温室作物蒸腾直接影响到温室内空气温湿度,是进行温室温度和湿度优化调控所必需的信息。通过冬季温室小气候和蒸腾速率与气孔阻力的实验观测,分析了冬季南方温室黄瓜(Cucumis sativus)蒸腾速率的变化特征及其与温室小气候要素之间的定量关系,确定了南方现代温室冬季黄瓜冠层阻力rc和边界层动力学阻力ra的特征值和作物蒸腾消耗的潜热占到达冠层上方的净辐射的比例,并采用Penman-Monteith方法模拟计算了冬季温室内黄瓜作物蒸腾速率。结果表明,冬季温室内作物蒸腾速率的日变化趋势与净辐射的日变化基本一致,在正午达一天中的最大值。而空气饱和水汽压差（VPD）的日最大值则基本出现在午后1～2 h。在我国南方温室冬季高湿的环境下（VPD<2 kPa）,作物蒸腾速率日变化主要取决于太阳辐射日变化。冠层上方的净辐射和VPD及作物冠层蒸腾速率日最大值分别在350 W·m－2、2.0 kPa和200 W·m－2以下。冬季温室作物蒸腾消耗的潜热占到达冠层上方的净辐射的比例为46%。冬季黄瓜作物的rc和ra特征值分别为100 s·m-1和600 s·m-1。采用实际变化的rc与ra值和rc与ra的特征值计算的作物蒸腾速率和累积蒸腾量均与实测值基本一致。作物蒸腾消耗的潜热占到达冠层上方的净辐射的比例及rc和ra特征值的确定为研制基于作物蒸腾模型的温室环境和肥水灌溉的优化控制系统奠定了基础。但研究所确定的这些特征值在其它地区和其它类型温室是否适用,尚需进一步的实验资料来证明。     

Comparison of APRI and Hydrus-2D models to simulate soil water dynamics in a vineyard under alternate partial root zone drip irrigation

Alternate partial root zone irrigation (APRI) is a new water-saving irrigation technique. It can reduce irrigation water and transpiration without reduction in crop yield, thus increase water and nutrient use efficiency. Understanding of soil moisture distribution and dynamic under the alternate partial root zone drip irrigation (APDI) can help to develop the efficient irrigation schemes. In this paper, a two-dimensional (2D) root water uptake model was proposed based on soil water dynamic and root distribution of grape vine, and a function of soil evaporation related to soil water content was defined under the APDI. Then the soil water dynamic model of APDI (APRI-model) was developed based on the 2D root water uptake model and soil evaporation function combined with average measured soil moisture content at 0–10 cm soil layer. Soil water dynamic in APDI was respectively simulated by Hydrus-2D model and APRI-model. The simulated soil water contents by two models were compared with the measured value. The results showed that the values of root-mean-square-error (RMSE) range from 0.01 to 0.022 cm³/cm³ for APRI-model, and from 0.012 to 0.031 cm³/cm³ for Hydrus-2D model. The average relative error between the simulated and measured soil water content is about 10% for APRI-model, and from 11% to 29% for Hydrus-2D model, indicating that two models perform well in simulating soil moisture dynamic under the APDI, but the APRI-model is more suitable for modeling the soil water dynamic in the arid region with greater soil evaporation and uneven root distribution.     

温度、光辐射及水分对温室甜瓜幼苗干物质积累与分配的影响及其模拟模型

利用分期播种法和灌溉上限法,研究了温度、光辐射和水分等环境因子对温室甜瓜幼苗植株干物质积累与分配的影响,并基于积温学原理,综合环境其他因子,模拟建立了甜瓜幼苗受有效积温、日温差积累、光辐射积累等多因子驱动的干物质积累与分配模型．结果表明：周年不同播期,随着有效积温、光辐射积累及不同灌溉水分上限的变化,甜瓜幼苗期植株干物质积累和分配分别呈指数函数和二次抛物线函数变化,但不同播期及水分处理函数常数不同．综合分析认为,干物质积累和分配模型分别为有效积温驱动下的指数函数和二次抛物线函数,常数项均由日温差积累和光辐射积累驱动,它们之间为一次函数关系．验证结果表明,该模型能较为真实、客观地模拟植株干物质积累与分配变化过程,对甜瓜苗期生长分析与生产管理具有应用价值．     

基于冠层温湿度模型的日光温室黄瓜霜霉病预警方法

利用温室环境参数构建室内微环境模拟模型,并结合温室病害模型进行预警,便于开展病害生态防治,以减少农药使用,从而保护温室生态环境和保证农产品质量安全.本文利用温室内能量守恒原理和水分平衡原理,构建了日光温室冠层叶片温度和空气相对湿度模拟模型.叶片温度模拟模型考虑了温室内植物与墙体、土壤、覆盖物之间的辐射热交换,以及室内净辐射、叶片蒸腾作用引起的能量变化;相对湿度模拟模型综合了温室内叶片蒸腾、土壤蒸发、覆盖物与叶面的水汽凝结引起的水分变化.将温湿度估计模型输出值作为参数,输入黄瓜霜霉病初侵染和潜育期预警模型中,估计黄瓜霜霉病发病日期,并与田间观测的实际发病日期比较.试验选取2014年9月和10月的温湿度监测数据进行模型验证,冠层叶片温度实际值与模拟值的均方根偏差（RMSD)分别为0.016和0.024 ℃,空气相对湿度实际值与模拟值的RMSD分别为0.15%和0.13%.结合温湿度估计模型结果表明,黄瓜病害预警系统预测黄瓜霜霉病发病日期与田间调查发病日期相吻合.本研究可为黄瓜日光温室病害预警模型及系统构建提供微环境数据支持.     

不同水分下限对温室膜下滴灌甜瓜开花坐果期地温的影响

土壤水热状况是影响甜瓜生长及坐果的重要因素.本文以膜下滴灌为供水方式,在开花坐果期设计了重度亏缺（55%田间持水量,T₁）、中度亏缺（65%田间持水量,T₂）、轻度亏缺（75%田间持水量,T₃）和不亏缺（85%田间持水量,CK）4种水分控制下限处理,研究了不同水分控制下限对温室滴灌甜瓜耕层温度的影响,在此基础上探讨了耕层（0～20 cm）不同水热比值对甜瓜生长发育及坐果情况的影响.结果表明;甜瓜在开花坐果期间,耕层的平均地温为T₁＞T₂＞T₃＞CK,地温与土壤含水率呈反比.晴天、阴雨天及灌水后的地温日最大变幅均出现在膜内地表,最小变幅出现在膜外地表以下20 cm处;地温极值与土壤深度密切相关,地表极值与地下10和20 cm的极值差异显著.该阶段选择T₃作为灌水标准,即水热比值为1.62 mm·℃^-1时,植株的生长速率最快,坐果历时最短且坐果率最高.综合考虑温室膜下滴灌甜瓜在开花坐果期的土壤水分与地温的关系,认为T₃处理可使耕层土壤水热比值（水热比值为1.62 mm·℃^-1）达到最佳状态,更有利于甜瓜的生长发育和坐果.     

Crop row spacing and its influence on the partitioning of evapotranspiration by winter-grown wheat in Northern Syria

A study was conducted during the 1996–97 crop growth season at ICARDA in northern Syria, to investigate the influence of wheat canopy architecture on the partitioning of moisture between soil evaporation and crop transpiration, on a soil with high hydraulic conductivity. The study was conducted on the long-term two course wheat-lentil rotation trial, established on a swelling clay soil (Calcixerollic xerochrept). The wheat canopy architecture was manipulated by sowing the crop at either of two row-spacings, 0.17 or 0.30 m, both at a constant sowing rate equivalent to 120 kg ha^–1. In this study, evapotranspiration from the crop was inferred from changes in soil moisture content over time, evaporation and rainfall interception were measured daily using microlysimetry, drainage was estimated as being the difference between potential daily evapotranspiration, and the evapotranspiration estimated from the soil water deficit. Between sowing and day 80 (tillering stage), evapotranspiration was calculated to consist mainly of soil evaporation. However, after day 80, transpiration became an increasingly dominant component of evapotranspiration. For both row-spacings, cumulative evapotranspiration over the season was approximately 373 mm. In the narrow-row crop, transpiration and soil evaporation were approximately 185 mm and 183 mm of water respectively. Conversely for the wide row-spaced crop, 172 mm of water was transpired while about 205 mm of water evaporated from the soil surface. While green leaf area index did not differ between row-spacings, the architecture of the crops as a result of sowing affected solar radiation penetration such that more incident radiation was intercepted at the soil surface of the wide row-spaced crop. This is likely to have made some contribution to the elevated levels of evaporation from the soil beneath the canopy of the wide-sown crop.