基于品质主成分分析的温室番茄亏缺灌溉制度

为了寻求温室番茄优质高效的亏缺灌溉制度,以温室冬春茬不同收获批次的番茄为试验材料,应用主成分分析法对番茄品质进行综合评价,并结合实际商品产量,提出平均品质综合主成分的概念,以此作为番茄综合品质的评定指标。结果表明,品质综合主成分可以代表88.41%的品质变异信息,且服从正态分布,具有较好的代表性与客观性,可用于番茄的品质评价。在番茄开花和果实膨大期采用1/3对照灌水量处理,其余阶段正常灌水（NSN）,即全生育期灌水12次,灌溉定额为196 mm时,番茄产量降低不明显,平均品质综合主成分最高,总体经济效益较好,同时节约灌水56?mm,应作为温室冬春茬番茄产量与品质相协调的亏缺灌溉制度。     

基于Penman-Monteith方程的温室番茄蒸腾量估算模型

作物的蒸腾是作物生命过程中十分重要的组成部分。为寻求适合于温室栽培条件下番茄植株蒸腾量的计算模型,本文以Penman-Monteith方程为基础,针对温室特定的小气候环境,对番茄冠层整体气孔阻力、空气动力学阻力等参数进行合理修正,建立了包含气象数据、番茄叶面积指数和冠层高度为主要参数的温室番茄蒸腾量估算模型。分别采用2009年5月2-13日（开花坐果期）和2009年6月9-20日（成熟采摘期）2个时段内的实测蒸腾量对模型模拟结果进行验证,2个时段内模型模拟结果的平均相对误差分别为8.48%和9.20%,表明所建模型可以较好地的计算温室番茄的蒸腾量。本研究提出的蒸腾量估算模型对温室番茄作物水分关系的深入研究具有重要参考价值。     

调亏灌溉合理滴灌频率提高大棚西瓜产量及品质

在调亏灌溉条件下,该试验研究了不同膜下滴灌频率对早春大棚西瓜植株生长、果实产量、品质及水分利用效率的影响,从而确定西瓜整个生育期的最佳灌溉频率方案。试验在各生育期设置3个不同的灌溉频率水平,分别为高频(每2 d灌溉1次)、中频(每4 d灌溉1次)和低频(每6 d灌溉1次),并做4因素3水平正交实验设计,共9个处理,各处理总灌水量相等。结果表明:各处理中,苗期中频、开花坐果期高频、果实膨大期中频、成熟期低频灌溉处理植株在生长势上表现最好,该处理植株的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率以及叶片水分利用效率在全生育期中均能保持较高水平,且该处理植株具有较高的坐果率、单果质量,果实总产量和灌溉水分利用效率最高,分别达到63.72 t/hm2和303.64 kg/(hm2·mm)。品质方面,苗期中频、开花坐果期高频、果实膨大期中频、成熟期低频灌溉处理的果皮最薄,仅有8.30 mm,且具有较高含量的总维生素C和最高含量的可溶性蛋白质和中心边可溶性固形物。综合考虑生长势、产量、品质和灌溉水分利用效率,适用于西北地区早春大棚西瓜调亏灌溉的最佳灌溉频率方案为苗期中频、开花坐果期高频、果实膨大期中频、成熟期低频灌溉。该研究可为实现西北地区早春设施西瓜栽培高效节水灌溉提供理论与技术参考。     

土壤水分状况对温室青茄水分利用和外观品质的影响

为确定温室青茄优质高效的灌溉指标, 采用小区试验方法, 研究了不同生育阶段土壤水分状况对滴灌条件下温室青茄耗水量、产量、水分利用效率及果实外观品质的影响。研究结果表明, 任何时段水分亏缺均会降低青茄的耗水量; 温室青茄果实大小、坐果数以及最终产量均随水分亏缺程度的增大而减小, 产量、水分利用均与耗水量呈现良好的二次抛物线关系, 最优耗水量在307.12~339.59 mm 之间。当青茄土壤水分(占田间持水量的百分比)下限控制在苗期60%~70%、开花坐果期和成熟采摘期均为70%时, 产量及坐果率较高, 水分利用效率较佳, 可作为滴灌条件下温室青茄适宜的土壤水分控制指标。     

基于温室环境和作物生长的番茄基质栽培灌溉模型

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。     

调亏灌溉对滴灌成龄香梨果树生长及果实产量的影响

调亏灌溉对果树节水、提高果实产量和品质具有一定效果。2009-2010年,在新疆库尔勒巴州农业科学研究所进行试验,研究滴灌调亏时间及土壤水分亏缺程度对树龄24a的成龄库尔勒香梨果树生长及产量的影响。果实细胞分裂期、果实缓慢膨大期、果实细胞分裂期至缓慢膨大期,分别进行中度土壤水分亏缺与重度土壤水分亏缺灌溉。中度土壤水分亏缺的灌水量为美国A级蒸发皿蒸发量(Ep)的60%,重度土壤水分亏缺的灌水量为Ep的40%。其它时段灌水量与对照相同,为Ep的80%;对照处理整个生育期灌水量均为Ep的80%。灌溉周期为7d。结果表明,前2个生长阶段的调亏灌溉均抑制了香梨树的营养生长,提高了香梨果实产量和灌溉水利用效率。各调亏处理的夏季修剪量比对照减小了8.4%～43.2%。2a内,细胞分裂期重度调亏处理,产量分别比对照增加了15.5%和19.2%,较对照节水9.7%和8.1%;果实缓慢膨大期中度调亏处理,产量分别比对照增加了14.0%和18.0%,较对照节水13.2%和11.3%;果实细胞分裂期及果实缓慢膨大期的重度调亏处理,产量分别比对照减少了15.4%和13.2%,较对照节水34.7%和28.4%。调亏灌溉对香梨果实品质无显著影响。结果对成龄库尔勒香梨灌溉管理具有指导意义。     

基于蒸腾模型决策的灌溉量对甜瓜产量及品质的影响

为研究蒸腾模型决策下不同灌溉量对甜瓜干物质、产量及品质的影响,以甜瓜品种‘绿翠宝’为试材,利用2015年温室环境数据和叶面积指数,建立甜瓜日蒸腾量模型。2016年依据蒸腾模型以不同灌溉量(80%ET、100%ET、120%ET、140%ET,ET为日蒸腾量)对模型进行验证,并对甜瓜的干物质、产量和品质做综合评价。结果表明,各因子对甜瓜蒸腾作用大小表现为叶面积指数日平均气温日平均空气相对湿度日太阳辐射强度,所建立的甜瓜日蒸腾量模型拟合较好,回归标准误差41.83 g,相对误差11.4%。蒸腾模型决策的不同灌溉量对甜瓜干物质影响显著,从伸蔓期到结果期,各处理植株的干物质总量以140%ET和120%ET最大,80%ET最小。结果期各处理果实的干物质积累表现为120%ET最大,80%ET最小。植株各器官干物质分配在伸蔓期呈现出叶茎根,开花坐果期呈现出叶果茎根,结果期呈现出果叶茎根。蒸腾模型决策的灌溉量过高或过低均使产量下降,120%ET处理产量最高为1.23 kg/株。水分利用效率随单株灌溉量的升高而降低。果实综合品质的隶属函数值排序为120%ET(4.69)100%ET(3.45)80%ET(3.34)140%ET(2.27)。综合考虑甜瓜干物质积累与分配、产量及品质因素,蒸腾模型决策的灌溉量120%ET处理效果最好,可作为最优的灌溉水平。研究可为温室甜瓜高效生产和智能化灌溉提供科学依据和决策参考。     

基于Penman-Monteith方程的日光温室番茄蒸腾量估算模

为寻求适合于温室栽培条件下番茄植株蒸腾量的计算模型,该文以Penman-Monteith方程为基础,针对日光温室特定的小气候环境,对番茄冠层整体气孔阻力、空气动力学阻力等参数进行了修正,建立了包含气象数据、番茄叶面积指数和冠层高度为主要参数的日光温室番茄蒸腾量估算模型。分别采用2009-05-02－2009-05-13（开花坐果期）和2009-06-09－2009-06-20（成熟采摘期）2个时段内的实测蒸腾量对模型模拟结果进行验证,2个时段内模型模拟结果的平均相对误差分别为8.48%和9.20%,表明所建模型可以较好地计算日光温室番茄的蒸腾量。该研究提出的蒸腾量估算模型对日光温室番茄需水规律的深入研究具有参考价值。     

日光温室番茄不同空间尺度蒸散量变化及主控因子分析

明确日光温室作物不同空间尺度蒸散量及变化规律是提高水分利用效率、实现农业水资源合理配置的关键。该文针对华北地区典型日光温室,于2015—2016年在中国农业科学院新乡综合试验基地,以滴灌番茄为研究对象,参考20 cm标准蒸发皿的累积蒸发量,设计充分灌溉和亏缺灌溉2种水平,研究不同水平下番茄叶片蒸腾、单株耗水(用茎流速率表征)和群体蒸散量的日变化和生育期变化,并采用通径分析法确定影响不同空间尺度蒸散量的主控因子。结果表明:叶片蒸腾和气孔导度随太阳辐射变化,峰值出现在10:00—14:00之间,移栽54~58 d后充分和亏缺处理的叶片蒸腾和气孔导度开始出现差异;充分和亏缺处理的单株耗水在晴天差异最大,阴雨天最小,且滞后太阳辐射约1 h;全生育期充分和亏缺处理的日群体蒸散量分别在0.32~6.65和0.15~5.91 mm/d之间变化,群体蒸散量在盛果期最大,占总耗水量的31.7%~34.7%。净辐射对叶片、单株和群体尺度的蒸腾量影响均显著,而水汽压差仅对单株和群体尺度蒸散量影响显著,估算日光温室番茄单株耗水和群体蒸散量时需考虑风速影响。水分胁迫条件下,考虑叶温变量可显著提高单株耗水和群体蒸散量的估算精度。研究可为不同空间尺度蒸散量转换方法的选择以及尺度提升理论模型的构建提供借鉴。     

日光温室覆膜滴灌条件下樱桃西红柿耗水规律

为了给温室膜下滴灌灌溉制度的制定提供参考,通过大型称重式蒸渗仪实测覆膜滴灌条件下樱桃西红柿蒸腾量,分析了温室微环境气象条件及水面蒸发量的变化规律,计算了日光温室春夏茬樱桃西红柿在覆膜滴灌条件下不同生育阶段的耗水强度、作物系数及蒸发皿系数。结果表明：日光温室覆膜滴灌条件下,樱桃西红柿在不同生育阶段的耗水强度、作物系数和蒸发皿系数分别为：苗期0.22 mm/d、0.09、0.10;开花坐果期1.65 mm/d、0.48、0.65;盛果期2.56 mm/d、1.56、1.76;盛果后期1.90 mm/d、1.12、2.06;该研究建立了温室樱桃西红柿累计耗水量与水面蒸发量累积值、温室温度累计值之间函数关系,为合理地制定温室作物灌溉制度提供了一定依据。     

基于蒸发皿蒸发量的椰糠盆栽番茄适宜灌溉量估算与试验

目前以实测蒸腾量、田间持水量或累计太阳辐射作为灌水依据建立的温室作物蒸腾模型中,其灌水依据的确定所需监测参数项多,且对监测仪器精度要求较高。基于此,该研究以20 cm蒸发皿蒸发量为灌水依据,设置日光温室椰糠盆栽番茄3个生育时期的不同蒸发皿系数灌水量水平（苗期：0.2（ET1）、0.4（ET2）、0.6（ET3）;开花坐果期：0.3（ET1）、0.5（ET2）、0.7（ET3）;成熟采摘期：0.7（ET1）、0.9（ET2）、1.1（ET3））,对番茄株产量、水分利用效率（Water Use Efficiency,WUE）及品质进行综合评价,筛选出较优灌水量水平;基于较优灌水量水平建立蒸腾模型,并以其余两个处理实测值对模型进行验证。结果表明：ET2处理株高、可溶性糖和可溶性蛋白质含量分别显著高于其他处理8.54%～14.27%、28.61%～32.99%和38.70%～70.83%;相较于ET3处理,ET2处理可在仅降低株产量2.50%情况下提高WUE10.05%和节约灌水量22.23%。对株产量、WUE及品质进行主成分分析,综合得分最高处理为ET2;各因子对日蒸腾量的影响程度大小依次为日累积净辐射（M）、日平均温度（T）、叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）,日蒸腾量与M、T和LAI均呈极显著正相关;该研究基于ET2处理所建立的椰糠栽培番茄蒸腾模型拟合较好,均方根误差为49.88 g,相对误差为11.88%。研究结果可为日光温室椰糠栽培番茄高效生产和智能化灌溉提供科学依据和决策参考。     

基于SIMDualKc模型估算非充分灌水条件下温室番茄蒸发蒸腾量

为了探讨SIMDual Kc模型在西北地区温室环境不同水分处理的适用性,以番茄为材料,于2013-2015年在陕西省杨凌区温室内进行亏水处理试验,设置全生育期充分灌水处理、仅发育期亏水50%处理、发育期中期连续亏水50%和全部亏水50%共4种水分处理,通过2013-2014年试验数据对SIMDual Kc模型进行率定,采用2014-2015年试验数据对模型进行验证,并通过模型将土壤蒸发量和番茄蒸腾量分开,利用模拟结果分析不同水分处理对土壤蒸发量和番茄蒸腾量的影响。结果表明:模型模拟不同水分处理蒸发蒸腾量与实测值有较好的一致性,其绝对误差为0.22~0.33 mm/d,均方根误差为0.26~0.48 mm/d、决定系数为0.51~0.81。该模型可以准确的将不同水分处理土壤蒸发量和作物蒸腾量分开,且土壤蒸发量模拟值与实测值有较好的一致性,其绝对误差为0.016~0.024 mm/d,均方根误差为0.013~0.034 mm/d和决定系数为0.63~0.84;通过模拟得到的番茄蒸腾量计算不同水分处理的水分亏缺系数,研究表明水分亏缺系数随亏水时间的增加而降低,复水后水分亏缺系数有不同程度的增加,且发育期、中期和后期连续亏水50%时,后期时水分亏缺系数降到最低,为0.63。因此该模型在西北地区温室环境下非充分灌溉条件下有一定的适用性。除此之外,研究通过模拟结果分析非充分灌水下番茄的响应及复水后的补偿机制,为非充分灌水条件下番茄栽培提供理论依据。     

不同水分处理下基于辐热积的温室番茄干物质生产及分配模型

为了探讨干物质生产及分配模型在西北地区温室环境不同水分处理的使用性,以番茄为材料,于2013-2015年在陕西省杨凌区温室内进行亏水处理试验,设置全生育期充分灌水处理、仅苗期亏水50%处理、苗期开花期连续亏水50%和全部亏水50%共4种水分处理,通过2013-2014年温室试验分析不同水分处理条件下番茄茎、叶、果实和根系的动态变化,建立了基于番茄耗水量、地上部和根系分配指数、地上部各器官分配指数的番茄干物质生产及分配模型;利用2014-2015年试验数据对干物质生产及分配模型进行验证。结果表明,利用累积辐热积与干物质总量进行拟合得到的关系式,可以利用累积辐热积较为准确地模拟不同水分处理下番茄干物质总量。番茄干物质总量受累积辐热积和水分影响较大,而干物质总量在地上部、根系及地上部各器官的分配指数只随辐热积变化,不随灌水量发生显著的变化。运用番茄耗水量、累积辐热积、经验公式和经验系数得到的干物质生产及分配模型,通过该模型估算不同水分处理番茄茎、叶、果实和根系干物质的预测值和实测值拟合度较高,其绝对误差为0.24~9.46 g/株,均方根误差为0.35~10.01 g/株和决定系数为0.78~0.89,可以用该模型预测肥料充分条件下各水分处理温室番茄各器官的干物质生产及分配,为温室番茄不同水分条件下番茄生产提供理论依据。     

温室滴灌黄瓜产量和水分利用效率对水分胁迫的响应

为确定滴灌条件下温室黄瓜的适宜灌水方案,该文基于20 cm标准蒸发皿的累计水面蒸发量设计不同灌水处理,研究了滴灌条件下不同灌水处理(充分灌水T1,轻度水分亏缺T2,中度水分亏缺T3)对不同种植季节温室黄瓜生理特性、耗水量(Evapotranspiration,ET_c)、产量及水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)的影响,且于2017年8—12月(秋冬季)和2018年3—7月(春夏季)分别对不同灌水处理下土壤水分状况、作物生理指标、耗水量、产量和WUE等指标进行了系统的田间试验观测及分析。研究结果表明,随着灌水量的减小,温室黄瓜产量和WUE均呈降低趋势,不同程度的水分亏缺对黄瓜不同生育期ET_c有一定的抑制作用,在黄瓜生长任一阶段发生水分亏缺均会降低黄瓜植株的茎流速率、光合速率及气孔导度,进而可能影响黄瓜干物质的运转与积累,其中在作物生长中期,温室黄瓜茎流速率及产量对水分亏缺响应最为显著。黄瓜平均单果质量、果茎、果长和单株坐果数均随灌水量的降低而减小,黄瓜果实畸形比例随不同生长阶段水分亏缺的增大而增大。不同种植季节温室黄瓜T1处理的产量分别高出T2和T3处理的22.0%和51.2%(春夏季)、54.2%和73.9%(秋冬季);温室黄瓜T1处理的ET_c分别高出T2和T3处理的17.4%和34.9%(春夏季)、24.0%和48.0%(秋冬季);T1处理的WUE分别高出T2和T3处理的5.5%和25%(春夏季)、39.7%和50.0%(秋冬季)。综合研究结果,黄瓜发育期适宜灌溉水量为累计水面蒸发量的0.8倍,生长中、后期为累计水面蒸发量的1.2倍。研究结果对实现农业水分高效利用及促进设施作物优质、高产具有重要参考价值。     

种植行距与灌水量对西北日光温室番茄生育和产量的影响

研究膜下滴灌番茄不同种植行距与灌水量对番茄生育及产量的影响,试验在大小行沟垄种植形式的基础上设置3种种植行距分别为L1(60cm)、L2(45cm)和L3(30cm);以蒸发皿累积蒸发量E为标准设置0.6E、0.8E、1.0E、1.2E共4个灌水水平,共12个处理。研究了不同种植行距与灌水量对番茄不同生育期生长生理指标及产量的影响,探讨了不同生长生理指标与产量间的关系。结果表明:低种植行距处理(L3),会造成植株徒长及过高的叶面积指数,抑制作物群体的光合生理活动,导致较低的产量和灌溉水利用效率。过低的灌水量(0.6E)会抑制番茄植株的光合生理活动,且随生育期的进行表现出明显的水分胁迫的累积作用。叶面积指数和净光合速率对产量的影响最为直接,提高作物的净光合速率是实现作物增产的重要途径;株高茎粗与叶面积指数间具有良好的回归关系(P=0.004 6),高茎粗低株高植株具有较为适宜的叶面积指数,有利于产量的形成。相较于产量最高的种植行距与灌水量组合L1-1.2E处理,L1-0.8E和L2-0.8E处理可在产量仅降低4.28%和9.00%的情况下提高灌溉水利用效率36.00%和29.29%。该结果为西北地区日光温室番茄科学种植与灌水提供依据。     

微润管埋深与密度对日光温室番茄产量及品质的影响

为了探寻微润灌溉在日光温室的适宜应用技术参数,以膜下滴灌为对照(CK),设置3种微润管埋深(10 cm、20 cm、30 cm)和3种密度[2行番茄埋设1条(1管2行)、2条(2管2行)、3条(3管2行)微润管],研究了微润管不同埋深及密度对日光温室番茄生长、产量及品质的影响。试验结果表明,与CK相比,微润灌溉更有利于日光温室番茄的生长。番茄的果实横径、单果质量、单果体积、总产量及灌溉水分利用效率增加显著,分别较CK平均增加8.58%、11.99%、18.79%、60.93%和103.40%,平均节水37.73%。微润灌溉显著提高了番茄果实维生素C、可溶性糖及糖酸比的含量,较之CK平均增幅分别为27.07%、4.48%和21.38%。相同微润管密度下,番茄的综合品质表现为:埋深30 cm埋深10 cm埋深20 cm;相同埋深下,表现为:1管2行2管2行3管2行。番茄的株高、茎粗、果实形态及总产量,随微润管埋深的增加而减小,随微润管密度的增加而增加,茎粗与灌溉水分利用效率随微润管密度的增加而减小。综合考虑番茄的总产量、灌溉水分利用效率、品质以及微润管的经济成本等因素,埋深10 cm,1管2行(番茄总产量为87.38 t·hm-2,灌溉水分利用效率为108.91 kg·m-3,品质综合排序第3)为日光温室番茄种植较为适宜的微润灌溉技术参数。