非水分亏缺条件下设施茄子蒸散量变化特征及影响因子分析

为探明设施茄子在非水分亏缺条件下蒸散量及构成要素的变化特征,围绕关键因子进行调控。以膜下滴灌茄子为研究对象,在苗期、开花坐果期和成熟采摘期土壤水分分别低于田间持水量的70%、80%和70%时,设置3种灌水定额进行灌溉,分析各生育阶段蒸散速率和土壤蒸发速率的变化,并对气象因子(日均温度、湿度、太阳累积辐射)、作物因子(叶面积指数)和土壤水分因子与蒸散量进行相关分析,确定各阶段的关键影响因子。茄子阶段蒸散速率与蒸腾速率变化规律基本一致,均呈单峰型变化曲线,开花坐果期最高,成熟采摘期次之。土壤蒸发速率呈"开口向上"的"U"形变化曲线,开花坐果期最低。蒸散量构成要素所占比重的变化规律为:苗期土壤蒸发量在蒸散量中所占比重最高,达到22.33%～31.40%。开花坐果期最低,为3.31%～3.89%。影响蒸散量因素中,叶面积指数随生育阶段推进影响程度逐渐降低,土壤质量含水率在苗期影响不显著,在开花坐果期和成熟采摘期均达到极显著水平。因此,开花坐果期可以忽略膜下土壤蒸发对蒸散量变化的影响,而在其他2个生育阶段需要充分考虑。叶面积指数对蒸散量的影响主要体现在前中期,而土壤质量含水率主要体现在中后期。     

华北地区设施茄子蒸散量估算模型及作物系数确定

构建华北地区设施茄子蒸散量估算模型,可为制定其优化灌溉制度提供理论依据。本研究设灌水定额15 mm(W1)、22.5 mm(W2)、30 mm(W3)和37.5 mm(充分灌溉, CK)4个处理,在设施茄子苗期、开花座果期和成熟采摘期土壤含水率分别达田间持水量的70%、80%和70%时进行灌溉,以保证土壤供水充足。基于修正后的Penman-Monteith方程,通过分析CK处理的作物系数与叶面积指数的关系,建立了基于气象数据与叶面积指数的蒸散量估算模型,利用W1、 W2和W3实测蒸散量对其进行验证。结果表明:修正后的Penman-Monteith方程可用于设施参考作物蒸散量的估算,W1、W2和W3蒸散量的实测值与新建模型的模拟值平均相对误差分别为17.81%、18.31%和17.97%。作物系数与叶面积指数呈显著线性关系,可通过叶面积指数确定作物系数。分析W1、W2、W3和CK处理的产量和水分利用效率(WUE)得出, W2与CK产量差异性不显著,而WUE差异性显著,较CK提高31.59%,表明W2兼顾产量和WUE。W2处理下茄子的作物系数,苗期为0.21～0.46,开花座果期为0.62～0.94,成熟采摘期为0.70～0.92。本研究认为,新建模型在估算设施茄子实际蒸散量上具有较好适用性,计算出的作物系数在节水灌溉条件下具有实际应用价值。     

基于有效积温的设施茄子营养生长期蒸散量模拟系统

实时明确设施茄子营养生长期蒸散特征,以可视化手段动态模拟茄子蒸散量,为后期产量形成和按需灌溉提供技术支撑。以设施茄子为研究对象,于2017-2018年对早春茬茄子营养生长期有效积温进行确定。在此基础上,通过对Logistic方程的修正,推导出叶面积指数动态模拟模型,结合叶面积指数与作物系数Kc的关系,达到Kc值的实时模拟。基于修正的Penman-Monteith方程计算出参考作物蒸散量ET0,与Kc值共同来模拟茄子逐日蒸散量。采用Java编程语言来实现系统的逻辑功能,利用微信技术搭建前端交互界面和茄子蒸散量的显示。结果表明,茄子营养生长期有效积温比较稳定,有效积温为329.01℃/d。修正后的叶面积指数模型的模拟值与实测值平均相对误差RE为10.63%,表明以相对有效积温作为输入变量来模拟茄子叶面积指数准确度高。系统对蒸散量的模拟值与实测值RE为18.50%,RMSE为0.50 mm/d,表明该系统可精准地对蒸散量进行模拟。因此,基于有效积温的模拟系统可对蒸散量进行有效确定,以可视化手段来指导农田按需灌溉,为农业应用信息技术具有重要参考价值。