基于LSTM的温室番茄蒸腾量预测模型研究

作物蒸腾量是指导作物灌溉关键参数之一,实时获取作物蒸腾量,实现按需灌溉是节约用水的有效途径。然而,温室内小气候效应显著,作物蒸腾与环境因子间关系较为复杂,且各环境因子之间相互关联并呈非线性变化。本文以番茄作为研究对象,使用称量法测量作物实时蒸腾量,通过布设传感器实时获取温室小气候数据,包括空气温度(Air temperature, AT)、相对湿度(Relative humidity, RH)、光照强度(Light intensity, LI)作为模型的小气候环境输入,冠层相对叶面积指数(Relative leaf area index,RLAI)作为模型的作物生长输入,在此基础上,提出了基于长短期记忆网络(Long short term memory, LSTM)的番茄蒸腾量预测模型。利用该模型对番茄蒸腾量进行预测,并与非线性自回归(Nonlinear autoregressive with exogeneous inputs, NARX)神经网络、Elman神经网络、循环神经网络(Recurrent neural network, RNN)模型进行了对比。试验结果表明,LSTM预测模型决定系数(Determination coefficient, R2)与平均绝对误差(Mean absolute error, MAE)分别为0.9925和4.53g,与NARX神经网络、Elman神经网络、RNN方法进行对比,其决定系数分别提高了8.97%、1.18%和0.82%,其平均绝对误差分别降低了8.16、6.23、0.52g。本研究所提的预测模型具有较高的预测精度及泛化性能,研究成果可为温室作物需水规律及需水量研究提供参考。     

夏季温室内黄瓜蒸腾规律的研究

在实验测定黄瓜蒸腾速率及温室内环境因子的基础上,分析了连栋温室内黄瓜蒸腾规律及其与环境因子之间的关系,验证了蒸腾速率与茎流相关性显著。     

温室番茄不同灌水方式试验研究

采用Φ20标准蒸发皿的水面蒸发量为控制灌溉参数,研究不同灌水方式(覆膜滴灌、覆膜沟灌和覆膜小畦田灌)对温室环境和番茄生长和灌溉水利用系数的影响。试验结果表明:在秋冬茬口的日光温室内,与膜下沟灌和传统覆膜畦田灌溉比较,覆膜滴灌一定程度降低了温室湿度,保持了土壤水分一直处于较高的水势范围,使番茄产量和灌溉水利用效率达到最高。另外,采用覆膜滴灌时,灌水周期为3d,蒸发皿系数取1.0时,产量和灌溉水利用效率最高,推荐作为该茬口的灌溉制度技术指标。     

不同水分条件下温室番茄土壤呼吸变异性分析

利用日光温室田间试验的方法,研究了不同时期不同土壤相对含水率对樱桃番茄土壤呼吸的影响。结果表明,土壤含水率为90％～100％田持时,番茄在生长季大部分时间的土壤呼吸速率较高,当土壤温度下降到20℃后,水分处理土壤呼吸速率差异不显著;变水处理对土壤呼吸存在后效应,高水变低水处理的土壤呼吸速率与恒水处理和低水变高水处理差异...     

温室番茄栽培技术的应用

介绍了温室番茄栽培技术,包括生产技术措施、栽培管理措施、田间管理措施和常见病害与防治方法。     

无公害樱桃番茄温室栽培技术

无公害樱桃番茄温室栽培经济效益高,在榆次区试验获得成功。为了能在当地广泛推广种植樱桃番茄,介绍了品种选择、育苗定植、肥水管理、病虫害防治等方面的栽培技术。     

基于RF-GRU的温室番茄结果前期蒸腾量预测方法

针对温室番茄无法按需灌溉问题,提出了随机森林(Random forest,RF)结合门控循环单元(Gated recurrent unit,GRU)神经网络的温室番茄结果前期蒸腾量预测方法,并开发了一套基于番茄蒸腾量的智慧灌溉系统.基于物联网实时获取数据,采用RF算法对影响温室番茄蒸腾量的变量进行特征重要性排序,选取作...     

温室番茄滴灌灌水指标试验研究

研究了日光温室中番茄的需水量、需水规律、产量与耗水量的关系。对日光温室番茄进行了滴灌灌水制度的研究。根据番茄不同生育期的生理特性及其需水特性确定其相应适宜的土壤含水率范围（占田间持水量的百分比）为：苗期45％～55％，开花坐果期55～75％，坐果期65-85％。不同生育期的灌水定额为：苗期10～15mm，开花坐果期15-25mm，结果期20-30mm。     

无土栽培下的番茄种植技术研究

针对当前我国番茄种植现状,提出将现代农业技术应用到番茄种植中,利用无土栽培、番茄换头、科学精准施肥、促进番茄生根等技术,提高番茄的产量、质量和口感.无土栽培种植番茄不仅可以很好地实现空间资源的利用,促进现代农业的可持续发展,而且更有利于培育新型农民,增加农民经济收入.     

不同时间尺度节水灌溉水稻腾发量特征与影响因素分析

利用自制小型蒸渗仪系统在江苏省昆山市试验研究基地测定了2015年水稻生育期稻田蒸散量和土壤蒸发量,分析了节水灌溉稻田蒸散量、水稻蒸腾量和土壤蒸发量在水稻生育各期的日变化规律和稻季逐日变化趋势及分配特征,分别讨论了不同时间尺度上蒸腾量和蒸发量与净辐射(Rn)、叶面积指数(LAI)、饱和水汽压差(D)、空气温度(Ta)、风速(V)和表层土壤含水率(W)的相关关系。结果表明,节水灌溉稻田蒸散量(ET)与水稻蒸腾量(T)均呈明显的倒U型单峰变化趋势,变化规律也基本保持一致。土壤蒸发量(E)在水稻生育前期也呈倒U型单峰变化,之后没有明显的日变化特征。夜间蒸腾量正负波动,水汽凝结对蒸渗仪的测量产生了不可忽视的影响。水稻生育期的T与ET逐日变化趋势及波动状况也都基本一致,总体上为先增加后减小,高峰期出现在分蘖后期。以分蘖后期为界,之前稻田蒸散以蒸发为主,之后以蒸腾为主。从水稻移栽到乳熟,E/ET从接近1逐渐减小至0.19,黄熟期略有增加。在小时和日时间尺度上,影响节水灌溉稻田蒸腾量与蒸发量的主要因素不完全相同,影响程度也不相同。Rn和LAI分别是小时和日尺度上水稻蒸腾量最主要的影响因素,而LAI和D则分别是两尺度上土壤蒸发量最主要的影响因素。在所有因素中,LAI对两时间尺度蒸腾量和蒸发量均有显著影响(α0.001)。尺度差异的分析对田间水分管理及水转化研究都有重要的现实意义。     

日光温室不同栽培季节番茄的需水特性研究

【目的】研究日光温室不同栽培季节番茄(Lycopersiconesculentum Mill.)的需水特性,探明水分需求与环境条件、植株生长发育的关系,为精准灌溉提供依据。【方法】基于番茄对土壤含水率的生理需求,用称质量法和水量平衡法计算需水量,同时观测植株生长及环境因子变化,分析水分需求及其影响因素,构建了水分需求模型。【结果】冬春茬和秋冬茬番茄植株日需水量均呈先升高后降低趋势,秋冬茬需水高峰期出现时间早于冬春茬,但全生育期需水量低于冬春茬;冬春茬番茄日需水量变化主要与植株生长因素有关,包括叶面积和鲜生物量,而秋冬茬番茄日需水量与环境条件相关更密切,主要是日平均光强和空气相对湿度;分别建立冬春茬和秋冬茬番茄的日需水量模型,二者拟合效果均较好。【结论】冬春茬和秋冬茬番茄需水特性存在差异,主要影响因子分别源于植株生长状况和环境条件,冬春茬番茄需水特性主要与叶面积指数和鲜质量有关,而秋冬茬番茄主要与日均光照强度和空气湿度有关。     

日光温室番茄栽培不同灌溉方法节水效果的比较

采用日光温室小区栽培番茄的试验方法,对沟灌、膜下滴灌和普通渗灌、节点渗灌4种灌溉方法耗水特点进行研究,探讨了不同方法灌溉灌水量与番茄产量、水分利用效率之间的关系,分析了不同灌溉方法耗水差异产生的机理;得出沟灌、膜下滴灌和普通渗灌、节点渗灌灌水量分别为1473.99、1181.66、1168.078、89.91 m3/hm2,水分利用效率分别为42.00、53.96、54.557、0.37 kg/m3,结果表明,节点渗灌具有灌水量少、水分利用效率高、灌水后对地温影响小等优点,应在日光温室番茄栽培中优先选用。另外,温室内水面蒸发量可以用来指导灌溉,作为判断灌水量的参考。     

不同灌溉水温对日光温室番茄幼苗生长影响

以日光温室番茄幼苗为试验材料,研究不同灌溉温度幼苗生长的影响,探讨促进番茄幼苗生长的最佳灌溉水温。结果表明：25-45℃的水温灌溉范围内均在不同程度上促进番茄幼苗生长,提高生长势。用35℃温水灌溉处理效果最佳,与对照相比,茎高、茎粗、叶面积、根系数、叶绿素含量、叶片含氮量、单位鲜重的干物质量、根冠比和壮苗指数分别提高了23．09％、44．74％、35．15％、96．64％、11．36％、8．04％、60．00％、92．31％和189．32％,效果明显。     

不同配比沼肥在日光温室番茄种植中的应用比较

在日光温室番茄种植过程中,笔者设计了5组肥料配比对比试验、5组沼液喷施对比试验,筛选出了沼渣作基肥时的最佳沼渣化肥使用配比及使用量,沼液作喷施肥时的最佳使用浓度.     

温室滴灌条件下水分亏缺对番茄生长及生理特性的影响

为确定温室滴灌条件下番茄高产高效的适宜土壤水分控制指标,采用小区试验方法,在温室滴灌条件下研究了不同时期水分亏缺对番茄生长发育及生理特性的影响。研究结果表明,任何生育阶段发生水分亏缺均会降低番茄叶片光合速率及气孔的开度,进而影响干物质的累积和运转,但不同时期水分亏缺的影响形式及程度有所不同;苗期水分亏缺会抑制番茄的正常生长发育,但水分过高会使植株徒长,不利于光合产物向产量的运移;开花坐果期水分亏缺不仅抑制了番茄的生长发育,而且降低了干物质的累积,并最终影响到产量的形成;成熟采摘期水分亏缺会加速番茄植株的老化,降低最终干物质量,对番茄产量的形成影响最为明显。在不影响番茄植株正常生长发育及生理需水情况下,适度水分亏缺(T1处理)可实现高产与高效用水的统一。