基于气候阻力的温室黄瓜蒸腾速率模拟

在北方地区玻璃温室内,观测黄瓜生长期叶温与温室内微气象因子,利用基于能量平衡方程和水汽扩散理论的叶-气温差方程计算植株气孔阻力(ri),结合同期气候阻力(r^*)和边界层阻力(re)进行分析,结果发现：不同天气条件下ri/re的比值与r^*/re比值之间呈极显著正相关关系,晴天时：ri/re=1.207(r^*/re)-0.326(n=328,r=0.8055),阴天时：ri/re=0.169(r^*/re)+0.278(n=222,r=0.8076)。根据此拟合方程,以r^*/re代替ri/re代入修正后的P-M公式中计算温室黄瓜的蒸腾速率,与直接代入ri值的计算结果比较,结果晴天与阴天条件下的相对误差均<10%,一致性指数达0.96以上,说明利用拟合方程建立的模型模拟效果很好。此模型能够直接利用气象数据计算温室作物气孔阻力并进而计算蒸腾速率,使温室作物蒸腾速率的计算更简单方便,该文结果对同类温室和作物有参考价值。     

土壤──植物系统中水流阻力的变性

本文依据生长箱内模拟试验资料，借助于瞬态流方程，从蒸腾速度的日变化和长期变化两个方面，分析了冬小麦和玉米水流阻力的变性。     

极端干旱区葡萄SPAC系统水流阻力规律研究

在极端干旱条件下,以成龄无核白葡萄为研究材料,采用滴灌技术研究不同水分处理下气孔阻力连日变化及其与蒸腾速率、土壤水势、叶水势的关系,并分析水流阻力的分布及变化规律。结果表明：各水分处理在灌水后均随着时间的推移,蒸腾速率缓慢下降,其中高水处理的蒸腾速率最大,低水居中,中水最低,气孔阻力与蒸腾速率的变化趋势相反,表现为随灌水时间的延伸而增大;气孔阻力随着叶水势的减小而增大,呈显著负相关关系,且在高水与中水处理中,气孔阻力仅与20cm土层以上土壤水势呈极显著相关,而低水处理气孔阻力与20-30cm土层土壤水势呈极显著相关;在各水流阻力中,叶-气系统水流阻力最大,占该连续体中水流总阻力的98.8%～99.0%,植株体内水流传输阻力次之,占该连续体中水流总阻力的1.0%～1.2%。不同水分处理SPAC系统中的水流阻力变化规律一致,均为叶-气系统水流阻力最大,植株体内水流传输阻力次之,而土壤阻力最小,占该连续体中水流总阻力的比例小到可忽略不计。     

土壤-刺槐系统水流阻力对水分胁迫的响应

为探究土壤-刺槐系统水流阻力对水分胁迫的响应情况,通过盆栽试验方法设置8个水分梯度(田间持水量的30%～100%),研究了两年生刺槐在生长季内的蒸腾速率、根水势、叶水势及土壤-刺槐系统水流阻力等的变化。结果表明:(1)刺槐蒸腾速率、根水势及叶水势随水分含量的增加表现出先增大后保持稳定的趋势。蒸腾速率在30%～70%的田间持水量范围随水分含量的增加而迅速增大,根、叶水势在30%～50%的田间持水量范围增长最快,此后基本稳定;(2)土壤阻力、根系总阻力、植物传导阻力及叶-气阻力均随水分含量的增加而减小,均在30%～50%的田间持水量范围减小最快,其在生长季内大小为7月>10月>8月>9月;(3)土壤-刺槐系统总阻力的变化趋势与叶-气阻力相近,是由于叶-气阻力占总阻力的96.0%以上,并对总阻力的调节起主导作用。根据我们的研究结果推测刺槐在大于50%田间持水量范围,可保持健康、可持续生长。     

干旱季节不同耕作制度下红壤-作物-大气连续体水流阻力变化规律

确定水流阻力不仅有助于定量土壤栕魑飽大气连续体（SPAC）描述的水分传输过程，而且对建立减少水流阻力的节水农业措施，解决红壤区季节性干旱有重要意义。本文研究了不同耕作制度下作物气孔阻力日变化及其与蒸腾速率、土壤基质势、作物叶水势的关系，并分析了水流阻力的分布及其日变化规律。结果表明气孔阻力和蒸腾速率受作物种类和耕作制度影响，气孔阻力随着70cm土层以上土壤基质势的变化而变化；SPAC中叶气系统水流阻力为109～1010S，是作物体水流阻力的1000倍，而后者又是70cm以上土层土壤水流阻力的100倍；作物体水流阻力大小顺序为：大豆＞花生＞玉米＞甘薯，除甘薯外，其它作物体水流阻力有明显的日变化；此外，耕作制度也影响作物体水流阻力。     

温室防虫网通风局部阻力试验研究

防虫网显著增大温室通风系统阻力，但迄今缺少对其定量的测定数据。该文测试并分析了不同网孔密度的防虫网在不同气流速度下的局部通风阻力特性，并通过回归分析得到了几类计算防虫网的阻力经验公式，给出了它们的阻力系数计算取值的建议，可供温室通风设计计算中使用参考。     

土壤-植物系统中稳态水流阻力和瞬态水流阻力的差异性

本文以田间试验和生长箱内的模拟试验资料，分别讨论了土壤－植物系统（含冬小麦和玉米）中稳态水流阻力和瞬态水流阻力的差别，结果指出，在瞬变环境条件下，用稳态流来近似是不准确的，瞬态流的描述应受重视。     

黄淮海平原优质专用小麦“8901-11-14”拔节期光合特性及多元数值模拟

对优质专用小麦“890 1 11 14”拔节期光合生理特性的观测分析结果表明 ,该小麦品种拔节期光合速率、蒸腾速率与CO2 吸收值有极显著相关性 ,而与光合有效辐射、CO2 初始浓度、气孔阻力等相关性相对较小。并建立了优质小麦“890 1 11 14”光合速率数值模型 ,经检验证明该模型可较好地表现拔节期优质专用小麦“890 1 11 14”光合速率日变化动态     

植物根系轴向水流阻力的研究

本文以泊潇叶定律为基础,提出了测定植物根系轴向水流阻力的降水头法,并用此法对鹰嘴豆根系的轴向阻力进行了不测定.结果表明:降水头法其测定可靠性是令人满意的,尤其适用在较短时间内测定根系的轴向阻力.根轴向水流阻力的泊潇叶公式计算值与实测值的比较结果表明:对鹰嘴豆根系来说,实测值总大于计算值:二者的比值随根导管调和平均直径的减少而增加.所有不同直径根轴向阻力测定平均值为计算值的3.8倍.     

温室作物模型与环境控制管理研究

阐述了国内外作物模型研究现状 ,温室园艺作物模型研究进展以及温室作物模型在现代化农业环境控制管理中的重要作用 ,并简介了温室番茄作物模拟系统研制开发现状及其进展     

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。     

长江中下游Venlo型温室番茄蒸腾模拟研究

该文针对目前国际上计算作物蒸腾速率的通用Penman-Monteith方程(P-M方程)存在的所需参数即作物叶片气孔阻抗不易获取的问题,首先通过春季和冬季Venlo型温室小气候和番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)叶片气孔阻抗以及植株蒸腾量的实验观测,分析并量化番茄叶片气孔阻抗与温室小气候因子之间的关系。然后将其与P-M方程结合,模拟计算了春冬两季温室内番茄作物的累积蒸腾量,并用实测植株蒸腾量检验了模拟的效果。结果表明,在长江中下游地区的春季,两个供试番茄品种叶片气孔阻抗r_s与光合有效辐射PAR的关系为11205/(5.28+PAR)。将该函数关系与P-M方程相结合模拟计算的春冬两季温室内番茄的蒸腾量与实测值的吻合度较高。春季番茄蒸腾量模拟值与实测值之间的决定系数为0.97,标准误为5.50 mm,冬季番茄蒸腾量的模拟值与实测值之间的决定系数为0.99,标准误为1.21 mm。本研究建立的番茄叶片气孔阻抗与太阳辐射的定量关系,解决了在长江中下游地区用P-M方程计算番茄蒸腾速率时所需模型参数(叶片气孔阻抗值)难以获取的困难,为P-M方程在温室番茄水分管理中的实际应用奠定了基础。     

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。     

基于虚拟仪器技术的温室覆盖材料传热系数测试系统

利用虚拟仪器技术设计了温室覆盖材料的热工性能测试台的测试系统TMS(Thermal Measurement System),阐述了系统的测试原理和方法,给出了硬件组成、软件设计和传感器的选用,以及数据处理优化算法的实现。该系统可完成测试台的温度、风速、加热功率参数的采集及覆盖材料传热系数的计算,应用该系统既提高了测试精度又节省劳动力,提高了测试效率。     

填闲作物对日光温室土壤环境作用效果比较研究

为了探讨温室土壤可持续利用的栽培模式,以连作3年黄瓜的日光温室土壤为研究对象,连续两年在夏季温室休闲期间引入甜玉米、大葱、菜豆(毛苕子)、速生叶菜等几种填闲作物,研究了其对土壤环境的影响.结果表明:在温室夏季休闲期种植大葱后,0～30 cm土层土壤中的细菌和放线菌数量明显增加,细菌和真菌的比值(B/F)显著增大,土壤微生物总量增加,且土壤微生物生物量增加,同时抑制了黄瓜致病菌镰刀菌的繁殖.土壤中的线虫总量、根结线虫数量、寄生性线虫数量受到抑制;在温室休闲期间种植速生叶菜和甜玉米后,土壤中的速效养分含量大量减少,土壤EC值减小.从本试验的结果来看,在温室夏季休闲期种植大葱可以明显改善土壤的生物环境,种植速生叶菜和甜玉米可显著降低土壤的养分积累,减缓次生盐渍化的形成.     

基于现场总线思想的分布式温室智能控制系统

温室自动控制系统是提高温室生产经济效益的关键之一。参照自动控制系统的发展趋势，开发了基于现场总线思想的分布式温室自动控制系统；系统硬件由上位机、智能控制器和智能节点3层组成，采用485总线作为层间通信网络。系统软件应用了实时数据库、智能控制、开放的通信协议、实时决策及模型更新和双向看门狗技术。大约1年多的实际运行效果显示，系统功能完善、可靠性高，适合在温室生产中推广应用。     

基于生长模型的温室小型西瓜栽培管理专家系统(ESWCM)的研究和建立

运用知识工程和信息技术原理,将温室小型西瓜生长模型与AIP1.0专家系统平台相结合,建立了基于生长模型的温室小型西瓜栽培管理专家系统(ESWCM),包括知识库(KB)、模型库(MB)、数据库(DB)、推理机(IE)和人机界面。系统综合运用推理、预测、解释等机制帮助用户设计栽培管理方案,解答栽培技术问题,以及动态模拟和预测温室小型西瓜的生育进程。基于生长模型的温室小型西瓜栽培管理专家系统将模型的预测功能与专家系统的逻辑推理相结合,提高了温室小型西瓜的栽培管理水平。     

日光温室墙体传热特性的研究

为提高日光温室的节能效果、探索能有效提高温室热环境的墙体材料及组成，对结构相同、墙体材料不同的温室温度环境进行了测试，用频率响应法对不同材料组成的600 mm厚墙体的传热特性分别进行了理论分析。测试结果表明：在同一温室内，复合异质墙体夜间内表面温度比纯砖墙内表面温度平均提高3.7℃；在相同室外温度环境条件下，复合异质墙体温室内夜间空气温度比夯实土墙温室的室内温度平均提高3.0℃。理论分析结果显示：复合异质墙体对室外温度扰量的衰减倍数是聚苯乙烯泡沫塑料板(以下简称聚苯板)墙体的12.3倍、是纯砖墙的9.5倍；单位面积复合异质墙体全天向室外传热量是纯砖墙的1/17。理论分析及试验都证明聚苯板作为墙体的隔热材料、砖作为墙体的蓄热材料是合理的。该文给出了最佳墙体的组成。