春季温室番茄内外气象要素变化规律初步研究

为揭示温室内小气候变化规律及其与外界环境的相关性,在湖北省鄂州节水示范基地开展春季温室番茄的田间试验,对室内外10cm地温、空气温湿度、光照、蒸发、水汽压差等主要气象要素进行了初步研究。通过分析室内外各因子在不同天气条件下的变化特点,得到内外各气象间存在一定的相关性,然后利用数值模拟的方法建立了温室内外气温、光照强度和累计蒸发量之间的拟合方程,其拟合相关度较高：除阴雨天室内外气温相关系数为0.6088,其他相关系数均>0.90。试验成果为基于室外气象的温室小气候预测模型的建立提供了可靠的理论依据,同时对提高温室环境管理水平具有一定指导意义。     

基于Simulink的温室热环境仿真模型研究

为了在改变温室通风口开度的条件下模拟室内气温,根据热量平衡原理,考虑太阳辐射、长波辐射、对流、通风及作物蒸腾等5个主要模块,对温室系统的热量交换进行描述,构建了温室气温动态变化的数学模型,然后通过Simulink仿真平台搭建了以通风为输入以室温为输出的模型仿真框图,并利用典型天气条件下的实测数据对仿真结果进行检验。仿真结果证明了该模型的有效性:在晴天和阴雨天,标准误差分别为0.755 8℃和0.096 3℃,仿真有效性指数分别为92.29%和92.76%。     

日光温室膜下滴灌番茄作物系数试验研究

作物系数是在没有实测需水量资料情况下,用参考作物蒸发蒸腾量来估算实际作物蒸发蒸腾量方法中重要的参数之一。根据实测气象数据计算出的参考作物蒸发蒸腾量和时域反射仪测得的番茄需水量,利用单作物系数法得到番茄作物系数Kc。通过对作物需水量和作物系数Kc的变化及影响因素进行分析,结果表明：温室膜下滴灌番茄作物需水量与温度、辐射呈正相关,而作物系数Kc与温度、辐射的线性关系不明显。对已求作物系数的可靠性进行验证,结果表明模型预测值和实测值的相对误差为8.2%,模型有效性指数达到89.3%,模型合理有效。研究成果对日光温室膜下滴灌作物需水量的计算及其灌溉制度的制定具有一定的参考价值。     

基于SHAP重要性排序和机器学习算法的灌区渠道调度流量预测

渠道泄水闸能够快速排除灌区入渠洪水,避免渠道漫顶。研究以淠史杭灌区灌口集泄水闸为例,以闸门调度流量为目标变量,以不同时段过去和未来降雨量、泄水闸闸上实时水位及其变化量为特征变量,比较8种机器学习算法的预测精度,同时采用Shapley Additive exPlanations（SHAP）法分析特征变量重要性。结果表明：1）集成学习算法预测评价指标优于传统回归算法,8种机器学习算法中随机森林回归（random forest regression, RFR）算法预测精度最高（训练集均方根误差、平均绝对误差、均方误差及决定系数分别为 0.146 m³/s、0.094 m³/s、0.021 m³/s、0.976;测试集分别为0.306 m³/s、0.197 m³/s、0.093 m³/s、0.931）;2）采用SHAP法确定的特征变量重要性排序表明灌口集泄水闸闸上水位对于泄水闸调度流量的预测结果影响最大,占特征重要性值总和的34.6%;3）以过去6 h降雨量、过去9 h降雨量、未来6 h降雨量、灌口集泄水闸闸上水位作为输入变量的RFR算法预测灌口集泄水闸调度流量效果最佳,模型误差指标为（训练集均方根误差、平均绝对误差、均方误差及决定系数分别为0.126 m³/s、0.080 m³/s、0.016 m³/s、0.982;测试集分别为0.263 m³/s、0.164 m³/s、0.069 m³/s、0.950）,研究结果对灌区防洪调度决策具有重要参考价值。     

基于BP-NN的温室膜下滴灌茄子蒸腾速率预测模型

通过田间试验,对温室膜下滴灌茄子冠层叶片蒸腾速率的变化规律进行了深入研究。通过分析温室内地面温度、相对湿度、植株冠层温度、气压、水面蒸发、太阳辐射等6个环境参数与茄子蒸腾速率的综合影响关系,确定了网络拓扑结构为6-9-1。并应用MATLAB软件,选择Levenberg-Marquardt(L-M)优化算法,建立了基于Back Propagation(BP)神经网络的温室膜下滴灌茄子蒸腾速率预测模型。经模型验证得出,BP神经网络模型预测值与蒸腾速率实测值间拟合效果较好,平均相对误差为0.029 8,达到预测精度要求。该研究成果对温室膜下滴灌作物需水规律及需水量研究具有较好的参考价值。     

水分亏缺对温室覆膜滴灌番茄根系生长及吸水量的影响

[目的]探讨水分胁迫和覆膜对温室滴灌番茄根系生长和根系吸水状况的影响.[方法]以20 cm标准蒸发皿的累计蒸发量(Ep)为依据,结合地膜覆盖情况,设置3个处理:无膜高水处理(WM-0.9,水面蒸发系数为0.9)、有膜高水处理(FM-0.9)和有膜低水处理(FM-0.5,水面蒸发系数为0.5).系统研究水分胁迫和覆膜双因...     

温室通风控水条件对番茄耗水特性及产量的影响

确定温室最佳通风和灌水量可改善室内小气候,减少耗水量并提高果实产量,对进一步优化温室作物灌溉制度至关重要。通过开启温室不同位置通风口设置2种通风处理（T1：开启北窗和顶窗;T2：开启北窗、顶窗和南窗）,同时参考20 cm标准蒸发皿的累积蒸发量,设置2种水分处理（水面蒸发系数分别为0.9（K0.9）和0.5（K0.5））,进行完全组合设计,分析了不同通风和水分对温室覆膜滴灌番茄生理生态、耗水特性及产量的影响,采用通径分析法探讨了影响番茄茎流速率的主控因子。结果表明：1）T2的日均风速明显高于T1,但温度和湿度却相反;2）全生育期内,T1K0.9和T2K0.9的耗水量分别为282.4和278.4 mm,高于T1K0.5（201.8 mm）和T2K0.5处理（202.5 mm）;利用通径分析确定气象因子对茎流速率的综合影响程度由大到小依次为净辐射、温度、相对湿度和风速,其中净辐射对茎流速率的影响主要表现为直接作用,而温度、风速及相对湿度主要表现为间接作用。3）不同通风和水分条件影响了番茄的生长发育和产量形成, T2K0.9的平均单果质量为0.15 kg,水分利用效率为53.0 kg/m3,总产量达到147.6 t/hm2。建议华北地区日光温室通风控水管理参考T2K0.9（开启北窗、顶窗和南窗,水面蒸发系数取0.9）可提高番茄的产量和水分利用效率。     

基于ANFIS的温室气温模糊控制仿真

该文实现了通过改变温室通风口开度来模拟和控制温室内气温的目的。根据能量平衡原理构建了温室气温数学模型,基于自适应神经模糊控制系统（ANFIS）完成了控制器设计,其中包括对控制变量的选取、模糊集的定义、论域的量化、隶属函数的选择及控制器的训练。最后用Simulink工具箱建立起室温控制过程的MATLAB仿真模型,并对控制模型进行了仿真分析。仿真结果证明了该温室环境温度模糊控制系统的有效性及合理性,该成果对温室小气候智能调控的发展具有一定的参考价值。     

温室番茄最适宜生态环境管理指标的研究

在湖北省鄂州节水示范基地展开试验研究,利用LPS-05型植物生长检测仪对温室番茄的生理状况及室内环境进行实时监测,定性分析番茄主要器官(茎、叶)对室内温湿环境所响应的微动态变化,以作物自身生理状况为参考标准,确定了适宜番茄生长的温室环境指标。番茄茎粗生长最优的临界夜间最低温度为17.8℃;2类典型天气条件下叶表面露水汽化时间分别为09:30(晴)和11:30(阴雨),均比空气滞后1h;在充分灌水条件下,温室番茄发生水分胁迫时空气饱和水汽压差的临界值约为2.7kPa。     

灌水时间对温室番茄生理状况及室内蒸腾环境的影响

为了确定温室生产条件下的最优灌溉制度,在湖北省鄂州节水示范基地展开试验研究,使用LPS-05型植物生长检测仪对温室番茄的生理状况及室内环境进行实时监测,定性分析3种不同灌水处理对温室番茄茎粗生长的促进作用以及对室内蒸腾环境的调节效应。通过对比发现,早上和夜间灌水对室内蒸腾环境调节效果较好,而午间灌水效果相对较差;3种灌水处理下的番茄茎粗增长速率由大到小依次为08:30灌水、傍晚20:00灌水、中午11:30灌水。综合试验结果,最终确定温室番茄的最优灌水时间应为清晨。研究结果为温室主要作物灌溉制度的拟定提供可靠的科学依据。