基于温室环境和作物生长的番茄基质栽培灌溉模型

发布时间：2021-12-22 13:50

　　为解决涵盖土壤蒸发和作物冠层蒸腾的土培作物蒸散模型不能直接应用于稻壳炭基质栽培番茄灌溉的问题,该研究首先通过修改Penman-Monteith模型的原始表达式来去除土壤蒸发部分,并引入TOMGRO模型来模拟番茄冠层生长,给出了阻抗参数的修正计算,得到了新的番茄基质栽培蒸腾模型。考虑到蒸腾模型中净辐射项削弱了室外太阳辐射对冠层及以下部整株植株的耗水影响,进而将新的蒸腾模型与太阳辐射线性比例供水模型结合建立蒸腾-辐射综合灌溉模型。结果表明,蒸腾-辐射综合灌溉模型对上海崇明A8温室番茄灌溉量的模拟结果与实际结果之间的相关系数高于0.95,平均相对误差小于20%。这说明蒸腾-辐射综合灌溉模型能够较好地估算温室稻壳炭基质栽培番茄的灌溉需水量,对深入研究温室灌溉实施具有参考价值。 

【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

样本标准残差正态分布的验证结果

此外，由图2中显示的模拟番茄蒸腾量的对比可以看出，约25 d内的模型模拟蒸腾量与实际蒸腾量的数值较为相近，这主要是由于生长初期番茄冠层叶面积指数较小，在净辐射的计算中对温室透光后的太阳辐射截留的影响较小，使得作物蒸腾量的模拟值与实际值都很小，这符合叶面积指数与潜在蒸腾速率成正比相关的认知。而在番茄摘果后期（距离摘果结束约50～60 d），由于每次摘果后修剪该果实下2～3片叶片和干枯茎干，直至一株番茄6串果实完全采摘，该阶段的叶面积指数会相应减小，这与生长初期叶面积指数较小的情况类似，会使得2种模型模拟蒸腾量的结果与实际蒸腾量均较为相近，模拟误差相对变小。表1给出了温室土培作物蒸散模型和番茄基质栽培蒸腾模型模拟蒸腾量分别与实际蒸腾量之间的相关系数和误差结果，由表1可以看出，与土培作物蒸散模型相比，番茄基质栽培蒸腾模型模拟番茄蒸腾量具有更小的误差，其与实际蒸腾量的相关系数大于0.95，平均绝对误差小于0.1 mm/d、平均相对误差小于10%，均方根误差小于0.1，且均比土培作物蒸散模型的模拟误差小2倍以上。这表明，在估算温室稻壳炭有机基质栽培的番茄蒸腾量时，依据Penman-Monteith蒸散模型修正得到的番茄基质栽培蒸腾模型具有较高的准确性。并且，相比于土培作物蒸散模型以经验作物系数来反映草基准面和实际作物蒸散面之间的生长差异，番茄基质栽培蒸腾模型通过模拟番茄冠层蒸腾表面的叶片实时生长变化，在保留了作物蒸腾机理特性的同时，从蒸散中消除土壤蒸发的影响以此来反映在土培作物蒸散和基质栽培作物蒸腾之间的差异是合理的。

为了进一步验证使用多元线性回归方法建立的蒸腾-辐射综合灌溉模型模拟番茄灌溉需水量的准确性，使用保留的2个全周期内（2016-09-20至2015-07-16和2017-09-20至2018-07-16）的原始数据对灌溉模型进行了仿真模拟，并与实际灌溉量数据进行对比分析，如图3所示。由于番茄生长初期叶面积指数较小，蒸腾模型中参与计算的冠层截留净辐射严重削弱了室外太阳辐射的实际影响，使得估算蒸腾量较小；而从图3中可以看出，番茄生长初期的灌溉量并非与蒸腾量直接相关，这也就意味着在基质栽培番茄蒸腾模型的基础上附加考虑室外太阳辐射的影响来建立综合灌溉模型是有必要的。一方面，基质栽培番茄蒸腾模型考虑了温室小气候环境变化、作物实时生长变化和冠层截留净辐射对作物耗水的综合影响；另一方面，额外考虑室外太阳辐射的影响，以补偿其在不同生长阶段冠层叶片截留下受到不同程度的削弱，两者结合则能更好地反映影响番茄耗水的因素。

【参考文献】：
期刊论文
[1]秸秆生物反应堆与菌肥对温室番茄土壤微环境的影响[J]. 孙婧,田永强,高丽红,彭杏敏,佟二建.  农业工程学报. 2014(06)
[2]基于Penman-Monteith方程的日光温室番茄蒸腾量估算模型[J]. 刘浩,段爱旺,孙景生,刘祖贵.  农业工程学报. 2011(09)
[3]日光温室作物蒸发蒸腾量的计算方法研究及其评价[J]. 王健,蔡焕杰,李红星,陈新明.  灌溉排水学报. 2006(06)
[4]基于生理发育时间的日光温室番茄发育模拟模型[J]. 张培新,贺超兴,张志斌,张百海.  中国农业气象. 2006(04)



本文编号：3546499