基于茎秆直径微变化和叶温的温室葡萄水分亏缺诊断与蒸腾模拟

发布时间：2020-08-21 16:27

【摘要】：随着水资源短缺问题的加重,精准灌溉是未来温室葡萄灌溉的必然趋势,对果树水分亏缺的准确诊断及蒸腾量的精确估算是其必然要求。本文在前人研究的基础上,设置高灌水(W1)、中灌水(W2)和低灌水(W3)三个灌水处理,监测不同灌水处理下温室葡萄茎秆直径、叶温和茎流,分析温室葡萄不同生长阶段茎秆直径微变化、叶温和茎流对环境因子(土壤水分及气象因子)的响应规律,探讨温室葡萄水分亏缺的诊断方法,以不同输入项的BP神经网络模型ANN~T(以气象因素、根区土壤含水量为输入项)、ANN~M(以气象因素为输入项),ANN~S(以根区土壤含水量为输入项)模拟温室葡萄蒸腾动态变化,对各BP神经网络模型模拟温室葡萄蒸腾的适用性进行评价,取得如下结果:(1)葡萄茎秆直径相对变化量(RV)日变化曲线总体呈24 h左右的巨齿状周期变化。在不同生育阶段,葡萄茎秆直径随时间的变化趋势有所不同,且存在处理间差异。高灌水处理在着色成熟期RV曲线呈波动减小趋势,其他生育期呈波动增长趋势,茎秆直径增长总量为正值;中灌水及低灌水处理的茎秆直径RV曲线在花期和果实膨大前期呈波动增长趋势,其他时期均为波动减小趋势。晴天时葡萄叶温日变化曲线在呈“几”字型曲线,而阴雨天时呈不规则变化。不同灌水处理下同时刻葡萄叶温呈低灌水中灌水高灌水。晴天时葡萄茎流速率日变化呈双峰曲线;阴天时呈多个峰值。高灌水处理相较于其它处理有着更高的茎流速率。各灌水处理下叶温同空气相对湿度(RH)均呈负相关,而与太阳辐射(Ra)、日平均温度(Ta)和饱和水汽压差(VPD)呈正相关,相关度呈:TaVPDRHRa。各灌水处理下茎流速率与RH均呈负相关,与其余气象因子呈正相关,相关度呈:TaVPDRaRH。(2)三组处理葡萄茎秆直径的日最大收缩量(MDS)同Ra、Ta、VPD呈正相关,与RH呈负相关,相关性呈:VPDRHTaRa。茎秆直径日增长量(DI)同RH呈正相关,而与其余气象因子呈负相关,相关性呈:VPDRHTaRa。受气象因子影响,MDS、DI与葡萄根系区土壤含水率间的相关性均较弱,并不能够准确诊断根区水分亏缺状况。通过引入茎秆直径日最大收缩量信号强度(SI_(MDS))和日增长量的信号强度(SI_(DI)),可减弱气象因子的干扰来增强茎秆直径微变化特征对土壤水分状况的诊断能力。DI_(MDS)可用于诊断葡萄各生育阶段的土壤水分状况。而SI_(DI)对于色成熟期土壤水分状况的诊断还有待加强。基于冠层叶-气温差建立的作物水分胁迫指数经验模型可以用于诊断各个生育期晴天时葡萄的水分状况。在日尺度上确定新稍生长期和花期土壤水分状况,最佳时间应分别选择在晴天15:00左右和14:00左右,果实膨大期在12:00左右,结果可靠。(3)神经网络模型可应用于温室葡萄蒸腾的模拟。ANN~T及ANN~M对各灌水处理下温室葡萄小时尺度内蒸腾强度的模拟精度及模型的稳定性均高于ANN~S。在高灌水处理,ANN~M有着更小的模拟误差,其RMSE为44.23 mL·h~(-1),但其模型稳定性低于ANN~T。而在中水及低灌水处理,ANN~T有着更小的模拟误差及更高的模型稳定性,其RMSE分别为38.3 mL·h~(-1)(低水)、57.1 mL·h~(-1)(中水)。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S628;S663.1;TP183

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