基于冠层相对湿度的日光温室黄瓜叶片湿润时间估计模型

叶片湿润时间是日光温室作物病害预警系统的关键输入,基于相对湿度的叶片湿润时间估计模型（简称RH阈值模型）是最简便的估计模型之一。为了在日光温室实际环境中对模型参数进行校准和检验,以夏末秋初的日光温室盛果期迷你黄瓜为试材,以5 min为间隔自动采集冠层相对湿度数据,采用试错法、平均值法和叶湿频率法3种校准方法对RH阈值进行校准,分别获得相对湿度RH=90%、89%和93% 3个阈值,并采用均方根误差法、回归分析法以及一系列误差分析指标对校准结果进行检验。结果表明：试错法和平均值法的预测效果要显著好于叶湿频率法,误差一般在1～2 h左右;与本试验中普遍超过3 h的叶片湿润时间相比,RH阈值模型监测效果仍然可接受;验证结果中,平均值法的效果反而好于试错法,这说明在实际应用中不能仅局限于一种校准方法。该文总结的模型校准和检验方法,以及构建的基于冠层相对湿度的叶片湿润时间估计模型,可以用于日光温室黄瓜叶片湿润时间监测,符合日光温室黄瓜病害预警系统的要求。     

日光温室黄瓜叶片光合速率模型及其参数确定的初步研究

对于属于C3作物的黄瓜,用Charles-Edwards包括光呼吸,暗呼吸和氧效应的光合模型建立其叶片净光合速率模型。并通过试验确定该模型参数。结果表明：以此模型描述黄瓜叶片的光合速率所得到的光合模型参数在一定的光合有效辐射(PAR)范围内与实测数据相符合。不同叶龄的黄瓜叶片其光合特性存在较大差异。其中叶龄为20~30 d的叶片之间光合速率及相关参数差异显著。     

自控温室黄瓜茎蔓,叶片生长与有效积温关系的研究

研究了引进自控温室荷兰黄瓜叶片、茎蔓生长规律及与温室气候环境的关系。结果表明,与黄瓜茎蔓、叶片生长进程关系最密切的因子为１２～２５℃有效积温;叶片生长对温度反应呈非线性,１３～１９节位出叶所需１２～２５℃有效积温最少,平均每长１叶仅需１０．６～１０．９℃有效积温,比定植～５叶期少１／２以上。其他各节位每出１叶所需积温分别是定值～５叶为２９．１℃,５～１０叶为１５．３℃,１０～１５叶为１１．３℃,１     

基于计算机视觉技术的温室黄瓜叶片营养信息检测

应用计算机视觉技术研究了诊断温室作物营养状态的方法。在日光条件下采集了温室黄瓜叶片图像,然后分别提取了红绿蓝(RGB)三色分量和它们的相对系数rgb,以及色度、饱和度和亮度指标(HSI)。在RGB和HSI颜色模型下分析了各分量与叶片含氮率、含磷率和含水率之间的相关特性。分析结果表明：叶片绿色分量G和色度H分量与氮含量线性相关,可用作利用机器视觉快速诊断作物长势的指标,而其它分量与氮含量没有明显的相关性;颜色各分量与磷含量和水分含量均没有表现出明显相关关系;在对单次数据进行分析和比较时发现在同一光照条件下,绿色分量G和色度H与氮含量之间存在较好的线性相关特性,而当光照条件不同时,对两变量之间的线性关系存在一些影响,需要在进一步的试验研究中通过使用人工光源和系统标定的方法改进,以提高线性回归的精度。     

渗灌灌水定额对温室黄瓜产量和水分利用效率的影响

为了解决不合理灌溉所引发的问题,采用先进的灌水技术和灌水理论,制定合理的保护地蔬菜栽培灌溉制度,即确定适宜灌水控制指标,对于节约水资源、提高产量等都具有非常重要的意义。采用保护地黄瓜栽培小区试验的方法,通过比较单次灌水量、灌水次数、水分利用效率和产量等指标,对不同灌溉计划湿润层土壤湿润比灌溉效果进行了综合评价。研究结果表明,在砂质黏壤土上,当节点式渗灌管埋深为25 cm、计划湿润层深15～40 cm（厚度25 cm）、灌水控制上限和下限分别定为土壤水吸力6 kPa（田间持水量）和30 kPa时,将灌溉计划湿润层土壤湿润比设定为前期0.37～0.38（灌水定额54～56 m3/hm2）、后期0.34～0.37（灌水定额50～55 m3/hm2）并依此进行灌溉,具有较好的高产、优质、节水效果。     

水氮耦合对日光温室黄瓜根系生长的影响

为揭示不同水氮耦合的促根机理,该文以日光温室冬春茬和秋冬茬黄瓜根系为主要研究对象,应用主成分分析法对根系生长情况进行综合评价,探索有效根直径范围内根系根长密度在土壤中的分布与不同土层间NO3--N含量之间的关系。结果表明:该文得到的综合主成分可以代表97.27%的根系信息,综合评价最高的处理为优化灌溉定额为300 m3/hm2时,冬春茬共灌溉8次,优化施氮量240 kg/hm2、秋冬茬共灌溉5次,施氮量50 kg/hm2,该水肥管理条件能够更好地促进黄瓜根系的生长,提高了日光温室黄瓜的产量,降低了氮肥及水资源的浪费,是日光温室黄瓜的优质高效施肥灌溉模式。     

黄瓜叶片物理性状对黄瓜抗蚜性的影响

为了研究黄瓜叶片表面物理性状在抗蚜性方面的作用,以黄瓜蚜虫(瓜蚜)为研究对象,在室内和田间研究了蚜虫在13个黄瓜品种上的存活率、繁殖率,以及种群趋势指数,探讨了黄瓜叶片茸毛密度、叶片维管束埋深和表面蜡质含量等物理性状与蚜虫种群趋势指数的相关关系。结果表明:取食不同品种黄瓜的若蚜存活率及单头蚜虫的产仔量存在显著差异(P0.05)。其中,蚜虫在抗虫黄瓜品种‘阿信’上的存活率最低(40.16%),在感虫品种‘pepino’上的存活率最高(55.86%);在不同的黄瓜品种上蚜虫的产仔量存在明显差异,其中在感虫黄瓜品种上蚜虫的单头产仔量均在60头以上,而在抗性品种‘EP6392’上单头产仔量仅为48.25头。不同抗性黄瓜品种叶片的茸毛密度、维管束埋深和表面蜡质含量等物理性状存在明显差异,其中感虫品种‘四川寸金’的茸毛密度(372.63根·cm 2)是高抗品种‘阿信’(190.50根·cm 2)的1.96倍,高抗品种‘阿信’叶片维管束埋深最深(0.5 mm),明显大于高感品种‘秀燕’(0.38 mm)和‘pepino’(0.40 mm),高抗品种‘阿信’叶片表面蜡质含量(4.56 mg·g 1)是感虫品种‘仪黄’(1.19 mg·g 1)的3.8倍。叶片茸毛密度、维管束埋深和表面蜡质含量等物理性状与黄瓜上蚜虫种群趋势指数的相关性分析发现,叶片茸毛密度与瓜蚜种群趋势指数存在显著正相关关系,其回归方程为:Y=8.312 1x+10.700 0(r=0.819 8,P=0.000 6);而叶片维管束埋深和表面蜡质含量分别与瓜蚜种群趋势指数呈显著负相关,其回归方程分别为:Y=0.004 2x+0.557 1(r=0.682 9,P=0.010 1)、Y=0.181 0x+8.286 8(r=0.752 7,P=0.003 0)。种群趋势指数(Y)和叶片茸毛密度(X1)、维管束埋深(X2)及表面蜡质含量(X3)3个因素的多元逐步回归方程为:Y=38.624 6+0.043 1X139.165 3X21.044 3X3(r2=0.830 7),通径系数分别为P茸毛密度→Y=0.414 2,P维管束埋深→Y=0.166 0,P蜡质含量→Y=0.206 7,表明在叶片的这些物理性状中,维管束埋深对黄瓜抗蚜性的影响最大,是黄瓜品种抗蚜性的重要因素之一。     

自控温室黄瓜茎蔓、叶片生长与有效积温关系的研究

研究了引进自控温室荷兰黄瓜叶片、茎蔓生长规律及与温室气候环境的关系。结果表明,与黄瓜茎蔓、叶片生长进程关系最密切的因子为12～25℃有效积温;叶片生长对温度反应呈非线性,13～19节位出叶所需12～25℃有效积温最少,平均每长1叶仅需10.6～10.9℃有效积温,比定植～5叶期少1／2以上。其他各节位每出1叶所需积温分别是定植～5叶为29.1℃,5～10叶为15.3℃,10～15叶为11.3℃,15～20叶为10.82℃,20～25叶为12.9℃,各生育期所需12～25℃有效积温较为稳定。在上海地区气候条件下建议采用变温管理方式以提高温度,通过气候环境的合理调控,实现黄瓜低成本生产和增产增收。     

北京地区温室大棚黄瓜生长期作物潜在病害的发生概率

在北京大兴区选择一普通温室大棚,观测正常管理方式下黄瓜生长期（2012年10月12日-2013年4月26日）温室大棚内的空气温、湿度数据,根据病菌侵染适宜的空气温度、相对湿度和叶片湿润时间,分析作物潜在病害的发生概率.结果表明,88.1％的潜在病害发生在凌晨和夜间,加强凌晨和夜间时段的温室管理是减少温室大棚病害发生的关键;潜在病害发生天数占观测周期内总天数的22.8％,2-4月潜在病害发生概率占全生育期的97.7％,其中3月最严重,占总量的53.3％,3月份温室大棚作物的食品安全潜在风险可能最大.研究结果可为北京地区温室大棚作物病害的管理提供科学依据.     

不同光质补光对日光温室黄瓜产量与品质的影响

本试验采用不同的光质灯(蓝光、红光、UV-A、UV-B)对温室内黄瓜进行定时补光,研究不同补充光质对黄瓜果实Vc、蛋白质、还原糖含量及产量的影响。结果表明UV-B、红光条件下黄瓜Vc含量较UV-A与蓝光高;各处理蛋白质含量顺序为蓝光>UV-A>UV-B>红光;蓝光照射下还原糖含量较红光、UV-A与UV-B高;日光温室内补充UV-A可明显地增加黄瓜的产量。     

温室黄瓜叶片光合速率的类卡方模型

为了精确模拟不同光照下温室黄瓜光合作用的变化规律,提出了一种类卡方模型（QCSM）进行建模。使用Li-6400便携式光合测定系统测定了温度分别为16℃、20℃、24℃、26℃、28℃、30℃和光量子流通量密度（PPFD）为0～ 2000 μmol/(m2?s)动态条件下温室黄瓜叶片净光合速率（Pn）,以Pn测定值为基础对QCSM参数进行了模拟。结果表明：QCSM拟合得到的黄瓜叶片净光合速率估计值 与实测值Pn相符。经过前一年的数据验证,模型精度较高,拟合优度达0.9908,残差标准误差（RSE）为0.4537。与负指数模型（ME）相比,QCSM净光合速率估计值与实测值较接近,同时,QCSM能得到包括光饱和点、补偿点、最大光合速率、暗呼吸、表观量子效率等在内的五个光合作用参数值。与非直角模型（NRH）相比,由QCSM估计的光饱和点、补偿点、暗呼吸与实际较接近。     

中国连栋温室黄瓜周年生产能耗分布模拟

温室作物周年生产单位产量的能耗是进行温室投资风险评估和优化温室气候控制的重要指标。为明确中国温室作物周年生产单位产量能耗分布规律,该文以Venlo型连栋温室和温室主栽作物黄瓜为研究对象,选取中国有代表性的224个气象观测站点25 a（1981－2005年）每日平均气候资料（每日最高最低气温、水汽压、日照时数和平均风速）,利用温室能耗预测模型和作物生长模型,模拟预测在商业化生产中常用的两种不同的温室温度（白天和夜间温度控制目标分别为控制策略一：24℃与19℃,控制策略二：20 ℃与15℃）和CO2体积分数（增施：1000 mL/L,自然通风不增施：350 mL/L）控制策略下,连栋温室黄瓜周年生产所需的能耗和黄瓜的潜在产量。在此基础上,进一步计算每单位黄瓜产量所需要的能耗,并利用GIS技术及反距离权重插值方法获得空间上连续分布的栅格数据,得到中国连栋温室黄瓜周年生产单位产量能耗分布图。结果表明,中国温室周年生产黄瓜单位产量能耗总体趋势是从低纬度地区向高纬高海拔的寒冷地区增加。两种温度控制策略下各地的黄瓜单位产量能耗差异在8%以内,但增施CO2可以降低各地的黄瓜单位产量能耗达29%～67%,低纬度地区降低幅度大于高纬高海拔区。中国温室能耗主要受室外气候和温室温度控制目标影响;在两种温室温度控制策略下,黄瓜潜在产量主要受室外光照条件和室内CO2浓度影响。增施CO2能够大幅提高黄瓜产量,是增加温室作物产量和提高能耗利用率的有效手段。该研究结果可为中国不同区域连栋温室投资风险评估和从能耗角度优化温室环境调控提供支持。     

Comparison of Penman-Monteith and non-linear energy balance approaches for estimating leaf wetness duration and apple scab infection

Leaf Wetness Duration (LWD) is the main parameter involved in the apple scab development in apple orchards. LWD values can be inferred from weather conditions by solving a non-linear energy balance equation. Such energy balance equation is usually linearized leading to the Penman-Monteith equations. However this approximation leads to significant errors in the evaporative term and by consequence in the LWD computation. In this work, consequences of the use of the Penman-Monteith equations instead of the exact solution were firstly investigated on single droplets and compared to experimental values obtained in controlled and constant conditions. For these studies, the LWD is overestimated by 12% when Penman-Monteith equations were used. The ability of LWD estimate from the linearized energy balance equation to forecast risk infection of a leaf by V. inaequalis conidia was investigated. For some conditions, the error in LWD estimate by Penman-Monteith approached 6 h, leading to an incorrect risk assessment of apple scab development.     

Precipitation and dew in a soybean canopy: Spatial variations in leaf wetness and implications for Phakopsora pachyrhizi infection

With the occurrence of soybean rust (Phakopsora pachyrhizi) now a seasonal problem in the United States, increased research is needed to ascertain the potential transmission of this disease among soybean (Glycine max L.) in major growing regions throughout the nation. The fungal disease spores are deposited on leaves in the lower region of the canopy through rain events or wind transport from nearby plants during the growing season and must then have moist conditions on the lower trifoliolates for several hours in order to infect the plant. These moist conditions can be achieved through any form of wetness. This wetness was measured in a soybean canopy at West Lafayette, IN, during the summer of 2007 using resistance-grid wetness sensors located at three heights representative of the top, mid-level, and lowest trifoliate of the canopy. Temperature, relative humidity, wind speed, and precipitation measurements were used to determine the cause of wetness. Over the course of the experiment, wetness events were classified as dew, rain, or neither. The dew events were then compared to rain events with an emphasis on differences in vertical and horizontal duration of wetness. Dew events were found to be the dominant wetness source in the upper canopy. Rain events were the most dominant cause of wetness in the lower canopy. Upper canopy wetness events had the longest duration. Horizontal variation in wetness and wetness duration was large.     

基于自然光照反射光谱的温室黄瓜叶片含氮量预测

利用便携式光谱辐射仪测量了自然光照条件下温室黄瓜叶片的光谱反射率,并计算了反射率光谱的一次微分光谱。反射率光谱以及一次微分光谱与叶片含氮量的相关分析表明,温室内光谱特性与叶片含氮量相关性最大的敏感波段分别是505～664 nm和685～722 nm。当利用原始光谱进行分析时,通过变量筛选得到了4个敏感波长,分别是568、596、640和664 nm。偏最小二乘回归分析(PLSR)以及归一化颜色指数(NDCI)分析都表明,建模时的相关系数R_C>0.800,模型验证时的相关系数R_V>0.700。对微分光谱进行的相关分析结果表明,利用单一敏感波长520 nm就可获得理想模型,建模时的相关系数为0.880,模型验证时的相关系数为0.787。对比原始光谱的PLSR模型与一阶微分光谱的一元线性回归模型可以得知,原始光谱以及一阶微分光谱都可用于温室内叶片含氮量的预测,而且一阶微分光谱在一些特殊的波长处具有更高的预测能力,这些模型将成为开发便携式作物长势诊断仪器的技术基础。     

基于大型称重式蒸渗仪的日光温室黄瓜蒸腾规律研究

为探索在日光温室条件下黄瓜蒸腾规律,利用大型称重式蒸渗仪对其开展相关研究。研究发现,在试验采用的种植模式下,黄瓜全生育期（105 d）蒸腾量为147.74 mm,其中：苗花期、盛果期和尾果期蒸腾耗水量分别为14.06 、102.85和30.84 mm,日均蒸腾强度为1.41 mm/d,盛果期的蒸腾量占到蒸腾总量的69.6％。各生理指标、气象因子与蒸腾强度的相关性依次为：净辐射>相对湿度>水面蒸发量>叶面积指数>温度。经回归分析,建立了多个日光温室迷你黄瓜蒸腾经验模型,可用以估算蒸腾量。     

不同营养液浓度对温室黄瓜叶片光合特性的影响

为了探究不同电导率（electrical conductivity,EC）的营养液对温室黄瓜叶片光合特性的影响,该文于2009年10月至2010年7月在江苏大学Venlo型温室中进行试验,采用4种EC值的营养液浇灌黄瓜,对4种EC值条件下温室黄瓜叶片的光合速率、叶绿素荧光、叶绿素含量及产量进行了测定,并对EC对黄瓜叶片叶绿素仪读数、光合速率和最大电子传递速率的影响及其之间的关系进行了分析。研究结果表明,营养液的电导率值对温室黄瓜下部叶片的叶绿素仪读数值、最大光合速率、光能初始利用率和电子传递速率有较大的影响,中部叶、上部叶片的叶绿素仪读数值、最大光合速率、光能初始利用率、电子传递速率和产量在不同处理间无论是秋冬茬还是早春茬均表现为：营养液的电导率为2.5 dS/m和营养液的电导率为2.2 dS/m差异不显著,但显著大于营养液的电导率为1.5 dS/m和营养液的电导率为0.036 dS/m;构建了最大光合速率与叶片叶绿素仪读数值、光能初始利用率与叶片叶绿素仪读数值的关系模型;光合速率与电子传递速率之间呈幂指数函数关系。该研究为通过叶片光合速率进行营养液管理提供了理论依据。