日光温室番茄植株与环境传热研究

为了解植物体温度变化的原因,用热电偶测温仪和Li-cor的自动气象站测定日光温室番茄茎内和果实内部瞬态传导传热量的日变化规律,分析了茎内部传导传热量的趋势。测定了茎气温差,并根据生物传热学理论,估算了番茄植株与空气间的对流热交换量。结果表明,果实表面与中心存在温差,且有明显的日变化。果实瞬态传导传热量最大值为1.29 W,相当于晴天中午温室内太阳辐射的0.2%。不同天气条件下植株与环境对流传热有相同的日变化趋势,但白天与夜间不同。夜间失热,揭苫后失热增大,并持续到整个上午,10∶30失热量最大,达到-18.9 W/m²。下午至傍晚对流传热为得到热量,13∶30时最高,达到34.9 W/m²,这时正是一天中最高气温发生的时间。阴天对流传热日变化幅度明显减少。多云天气介于晴天与阴天的变幅之间,波动较明显。植株与环境间对流传热量比植株内部传导传热量大。     

番茄叶片和果实热容量的热平衡测定方法

为了分析植物器官体温形成机制的需要,即在植物与环境间热平衡分析时,有准确的植物器官热容量参数,该文采用热平衡法测定了番茄叶片和果实的热容量参数。考虑胁迫生态环境植物传热分析问题,也选择了侧柏等生态恢复先锋树种,以及作为参照的肉质植物芦荟的热容量参数。结果表明,番茄叶片热容为3253.7±97.10J/(kg℃),与针叶植物侧柏和肉质叶植物芦荟叶片的热容相近;番茄果实热容为3517.4±68.50J/(kg℃)。热平衡法可以用来测定植物器官的热容量;其热容量均低于水的热容量。对前人用热平衡法测定生物质热物性参数的方法,进行了改进和完善。该文既为其他生物质的热容量测定提供了试验方法,也为植物气候空间研究提供了热物性参数基础数据。     

日光温室番茄单叶净光合速率模型的温度修正

番茄单叶净光合速率模型是温室番茄环境调控中的核心模型之一,而温度修正模型对于正确解析番茄单叶净光合速率模型非常重要。试验根据前人确定的植物单叶净光合速率模型中最大光合速率的温度修正模型,通过对不同的CO2浓度、光强和温度条件下日光温室番茄净光合速率的测定,明确了日光温室番茄最大光合速率的温度修正模型中修正因子C的取值公式,并经拟合检验,结果表明在不同CO2浓度、不同光强条件下日光温室番茄最大光合速率下温度修正模型的模拟值与实测值拟合良好,说明可将这一温度修正模型作为日光温室番茄光合模型的温度影响子模型应用,从而使植物单叶净光合速率模型更好地适用于日光温室番茄生产。     

不同水分胁迫条件下温室番茄茎流和叶片水势的反应

以番茄"金粉2号"(Jingfen 2)品种为试材,设正常灌溉(T1)、轻度胁迫(T2)和重度胁迫(T3)3个土壤水分处理,观测不同土壤水分条件下番茄植株的茎流速率和叶片水势。结果表明,番茄植株茎流速率日变化呈现明显的规律性,晴天,T1和T2的番茄茎流速率呈明显的双峰曲线,中午12:00左右气孔关闭,茎流速率出现低谷。阴天,T1和T2处理番茄茎流日变化趋势总体较为平缓。不同水分处理下番茄的蒸腾量差异明显,水分胁迫处理的番茄蒸腾量均小于正常灌溉,土壤水分胁迫程度越严重,日蒸腾量越低。随着水分处理天数的增加,不同灌溉处理番茄的蒸腾量差异逐渐缩小。叶片水势随灌溉后天数增加而逐渐减少,叶片水势T1>T2>T3。相关分析表明,影响番茄茎流的主要气象因子为太阳辐射、空气温度和空气湿度。研究认为,番茄茎流与太阳辐射、空气温度和土壤水分呈正相关,叶片水势与空气相对湿度呈负相关。研究结果可为设施番茄水分管理提供科学依据。     

不同施钾量对设施栽培番茄生长及钙、镁养分吸收的影响

在日光温室条件下以番茄为供试作物,以不施钾肥为对照(CK),设置5个钾肥施用量T1(150kg/hm~2)、T2(300 kg/hm~2)、T3(450 kg/hm~2)、T4(600 kg/hm~2)、T5(750 kg/hm~2),研究钾肥用量对番茄生长及钙、镁养分吸收特性的影响,此研究将为设施条件下蔬菜平衡施肥提供理论依据与技术支撑。结果表明:1)随着施钾量的增加,番茄健康根尖数量显著增加,根系总面积、不同级别分枝数有增加趋势;2)施用钾肥后番茄在苗期株高较CK增加15.8%,根、茎、叶生物量显著增加,其中T5处理根、茎、叶生物量分别较CK增加56.8%、27.1%和33.2%;3)随着施钾量的增加产量逐渐增加,T5较CK提高了15.11%;4)随着施钾量的增加,根、茎、叶各器官中钾、镁浓度显著增加,但果实中钾、镁浓度显著降低;随着施钾量的增加,根、茎、叶、果实各器官中钙浓度均显著降低。由此可见,施钾能够显著提高番茄生物量及产量,能够增加番茄营养器官对钾、镁的吸收,但施钾显著抑制了番茄对钙的吸收及钾、钙、镁向果实的转运。     

热阻帘在日光温室墙体热量释放调节中的应用初报

日光温室昼夜温差大,北墙作为主要蓄热体对温室夜间温度调节具有重要影响。冬季凌晨时段日光温室内空气温度较低,对作物生长不利,针对这一现象本文提出在日光温室北墙内侧使用"热阻帘"以延迟墙体热量释放的时间、从而提高凌晨低温时段室内空气温度的方法。通过在北京地区冬季的试验证明,夜间热阻帘覆盖墙体内表面时(晴天16∶00-4∶00,阴天16∶00-3∶00)试验温室墙体内表面热通量比对照温室分别减小38.5%、38.9%,热阻帘卷起后的时段内(晴天4∶00-8∶30,阴天3∶00-8∶30)墙体内表面热通量比对照温室分别增大7.2%、13.5%,在此低温时段内试验温室跨中空气温度比对照温室高0.28~0.32℃。     

不同水分处理下基于辐热积的温室番茄干物质生产及分配模型

为了探讨干物质生产及分配模型在西北地区温室环境不同水分处理的使用性,以番茄为材料,于2013-2015年在陕西省杨凌区温室内进行亏水处理试验,设置全生育期充分灌水处理、仅苗期亏水50%处理、苗期开花期连续亏水50%和全部亏水50%共4种水分处理,通过2013-2014年温室试验分析不同水分处理条件下番茄茎、叶、果实和根系的动态变化,建立了基于番茄耗水量、地上部和根系分配指数、地上部各器官分配指数的番茄干物质生产及分配模型;利用2014-2015年试验数据对干物质生产及分配模型进行验证。结果表明,利用累积辐热积与干物质总量进行拟合得到的关系式,可以利用累积辐热积较为准确地模拟不同水分处理下番茄干物质总量。番茄干物质总量受累积辐热积和水分影响较大,而干物质总量在地上部、根系及地上部各器官的分配指数只随辐热积变化,不随灌水量发生显著的变化。运用番茄耗水量、累积辐热积、经验公式和经验系数得到的干物质生产及分配模型,通过该模型估算不同水分处理番茄茎、叶、果实和根系干物质的预测值和实测值拟合度较高,其绝对误差为0.24~9.46 g/株,均方根误差为0.35~10.01 g/株和决定系数为0.78~0.89,可以用该模型预测肥料充分条件下各水分处理温室番茄各器官的干物质生产及分配,为温室番茄不同水分条件下番茄生产提供理论依据。     

氮钾肥不同比例分段追施对日光温室番茄越冬长季节栽培产量与品质的影响

以尿素和硫酸钾为N、K肥源,采用有机基质进行日光温室番茄越冬长季节栽培,考察N、K肥(N:K2O)不同比例分段追施对番茄果实品质的影响。试验按追肥方案不同设分段追肥与对照两个处理,分段追肥处理追肥比例依次为座果期N:K2O=1:1(3次)、采收初期N:K2O=1:1.2(3次)、采收中期N:K2O=1:1.4(3次)、采收末期N:K2O=1:1.2(两次),对照则始终按N:K2O=1:1.2(11次)进行处理。结果表明:两种试验处理对番茄植株形态指标影响不大,分段追肥处理增加了番茄茎粗,但差异并不显著;两种处理对番茄总座果穗数影响不大,但分段追肥却显著增加了有效果穗率从而增加了番茄有效果穗数;从整个采收期来看,分段追肥处理显著增加了番茄座果数与单果重,从而显著增加了番茄产量;两种处理在采收初期对番茄果实品质影响差异不显著,分段追肥处理在采收末期显著增加了果实中Vc含量,采收末期番茄果实品质的各项指标含量均高于同处理下采收初期的指标含量。     

北方日光温室长季节番茄茎节生长模拟模型

以番茄器官生长发育的生理生态过程为基础,建立了北方日光温室长季节番茄茎节生长模拟模型,它是建立番茄叶片和果实生长模拟模型的基础。供试番茄品种为“卡鲁索”和“卡特琳娜”。确定了模型中的参数如节点最大出现速率等,并对模型进行了验证试验。结果表明：番茄茎节数模拟值与实测值的变化趋势一致,平均相对误差为0.7%～9%。用散点图法验证模拟值与实测值的相关系数达0.9964,截距为-8.8,每平方米模拟值比实测值平均偏低8.8个茎节。表明模型模拟结果较好。     

不同基质中栽培的樱桃番茄在夏季热应激下的反应比较

该文旨在比较研究不同栽培基质(土壤、泥炭、泥炭／珍珠岩(1／2)、珍珠岩和营养液循环系统)中生长的樱桃番茄在夏季受热应激时的反应。试验于2002年7、8、9月进行，番茄分别移植到3个温室中，温度设置为：25/20℃，35/25℃，>35/>25℃，分别在番茄不同生长阶段进行。测试分析了温室内环境因子的变化和气体交互作用：温室内温度与湿度(R²：0.894～0.972)、温度与CO₂浓度(R²：0.668～0.786)之间呈线性关系。测定了番茄的生长率，表明茎伸展与栽培基质密切相关。用叶水势来反映受热应激下番茄的水分状况，表明方差分析显示无论是黎明前还是正午，栽培基质和热应激对叶水势的变化有重要的作用。实验结果可正确确定热胁迫影响的生育时期，并为选择夏季番茄生产的适宜栽培基质提供依据。     

主动蓄放热加热基质与加热空气温室增温效果对比

为进一步提高日光温室内主动蓄放热热能的利用效率,该文以主动蓄放热加热基质系统(active heat storage-release substrate warming system,AHSSWS)提升栽培基质温度作为试验组,以主动蓄放热加热空气系统(active heat storage-release air warming system,AHSAWS)提升夜间气温处理作为对照组,比较了2种加温方式对基质温度、室内气温及番茄生长、产量的影响,并对2个系统的能量收支情况、设备投入、运行成本进行了比较。试验结果表明,相比主动蓄放热加热空气系统,主动蓄放热加热基质系统可提高基质温度2.5~5.3℃;与加热空气相比,加热基质处理可提高番茄株高及产量(增产43%)。连续晴天情况下,主动蓄放热加热基质系统的COP(coefficient of performance)为1.5~1.9,主动蓄放热加热空气系统的COP为3.0~4.0;连续阴天情况下,主动蓄放热加热基质系统的COP为0.5~0.9,主动蓄放热加热空气系统的COP为1.0~2.2。相对于主动蓄放热加热空气系统,主动蓄放热加热基质系统的集热效率、节能率、平均COP略低;但试验组的单位产量耗能量为0.7 k J/kg,低于对照组的单位产量耗能量(1.0 k J/kg),从单产能耗角度来讲,主动蓄放热加热基质系统更具优势,因此可根据番茄销售价格及当地电价来选择相应的加温系统。该文研究结果为主动蓄放热热能的高效利用以及主动蓄放热加热基质系统在日光温室冬春季番茄加温栽培应用提供了理论依据。     

基于三维点云的番茄植株茎叶分割与表型特征提取

针对当前温室番茄表型参数难以自动获取的问题，研究提出通过对三维点云进行配准、骨架提取以及分割从而自动获取苗期番茄植株株高、茎粗、叶倾角和叶面积参数的方法。首先通过机器人搭载机械臂在温室中自动获取多视角番茄点云，并通过配准得到完整植株点云；对番茄点云利用拉普拉斯收缩的骨架提取算法获取植株骨架，对骨架进行修正后分解为茎秆和叶片子骨架，实现茎秆叶柄分割；再通过基于区域生长的MeanShift聚类方法对叶片和叶柄进行分割；最后通过番茄点云获取株高、茎粗参数，通过骨架测量叶倾角，对叶片点云进行曲面拟合提取叶面积参数。试验结果表明，茎叶分割与叶片分割的精确率、召回率、F1分数和平均总体准确率分别为0.84、0.91、0.87、0.92和0.92、091、0.91、0.93。株高、茎粗、叶倾角和叶面积参数的提取值与人工测量值的决定系数分别为0.97、0.53、0.90和0.87，均方根误差分别为1.40 cm、1.52 mm、5.14°和37.56 cm2。结果表明该研究方法与人工测量值具有较强的相关性，可以为温室番茄的高通量自动化表型测量提供技术支持。     

蚯蚓肥对温室番茄植株抗氧化能力的影响

研究蚯蚓肥对温室番茄植株体内抗氧化能力的调节作用,为提高设施栽培条件下蔬菜抗病、抗逆能力提供理论依据和技术支撑。温室内盆栽试验,设置对照(CK)、化肥(CF)、牛粪(CM)和蚯蚓肥(EM)4个处理。观测植株表型性状(株高、茎粗、SPAD值和叶面积),并分别于番茄定植后25 d、50 d和75 d采集植株功能叶片和根系,测定防御酶活性(过氧化氢酶,CAT;过氧化物酶,POD;多酚氧化酶,PPO和超氧化物歧化酶,SOD)、根系活力及丙二醛含量(MDA)。结果表明:(1)蚯蚓肥可显著增加番茄叶面积和根系活力,对株高、茎粗、根系鲜重和叶片SPAD值以及根系丙二醛含量无显著影响;随生育期的延长,蚯蚓肥处理的根冠比呈上升趋势。(2)根系和叶片防御酶活性变化趋势相似,随生育期的延长,CAT活性呈下降趋势,POD活性呈上升趋势,PPO和SOD活性呈先升高后下降趋势。蚯蚓肥可提高番茄的CAT和POD活性,EM处理较其它处理增加21.63%～511.2%;EM处理的PPO活性较CM处理增加54.6%～163.9%,CF处理较CM和EM处理的SOD活性降低23.32%～91.67%。(3)相关性分析表明,番...     

苗期高温高湿影响番茄花芽分化进程的机理探讨

以番茄品种“寿和粉冠”为试材，于2020年4−7月在南京信息工程大学农业气象试验站进行气温、空气相对湿度、处理天数的正交试验，气温（昼温/夜温）设4个处理水平：T1(32℃/22℃）、T2(35℃/25℃）、T3（38℃/28℃）和T4（41℃/31℃）；空气湿度设3个处理水平：H1（50%）、H2(70%)和H3（90%），误差范围在±5个百分点；处理天数为2、4、6和8d。以昼温/夜温28℃/18℃、空气相对湿度45%～55%处理为对照（CK）。在番茄花芽分化各个时期分别测量顶芽内源激素、淀粉和可溶性糖含量，在现蕾期测量茎粗、单株干质量、壮苗指数和叶绿素含量，以研究苗期高温高湿影响番茄花芽分化进程的机理。结果表明：（1）随着温度升高，整个花芽分化过程随着温度的升高而延长，而空气相对湿度和处理天数对番茄花芽分化进程影响不大。（2）不同处理下番茄顶芽IAA和GA3含量随着花芽分化出现降—升—降的趋势，ZT和ABA含量出现与IAA完全相反的趋势。IAA、ZT、GA3含量均随着温度、相对湿度和处理天数的增加逐渐降低，ABA含量随着胁迫程度的增加逐渐升高。（3）番茄叶片淀粉和叶绿素含量随花芽分化进程逐渐降低，可溶性糖含量从未分化期到雄蕊分化期逐渐升高，雌蕊分化期间逐渐降低。随着胁迫程度的加深，各处理间差异显著。表明高温高湿对番茄花芽分化的抑制作用可能与内源激素含量变化、营养物质减少有关，花芽分化初期环境温度应控制在CK水平，温度越高越不利于番茄花芽分化。     

空气相对湿度对高温下番茄幼苗营养物质含量及干物质分配的影响

以番茄品种“金粉五号”为试材,于2016年4?9月在南京信息工程大学利用人工气候箱进行试验,设置温度为41℃（昼温）/18℃（夜温）,空气相对湿度（白天）分别设置为50%、70%和90%（正负误差控制在5个百分点）,并以28℃/18℃、45%～55%为对照处理（CK）,测定不同处理对植株各器官营养物质及干物质分配的影响。结果表明：（1）高温条件下,番茄幼苗各器官的可溶性糖和游离氨基酸含量均显著高于正常温湿度条件下（CK）,而蛋白质含量则显著低于CK（P<0.05）;从不同空气湿度处理来看,增加湿度至70%以上时幼苗各器官可溶性糖含量降低,且湿度越高其含量越低,处理间差异显著（P<0.05）;而游离氨基酸和可溶性蛋白含量表现为,随着空气相对湿度的增大,番茄幼苗各器官的游离氨基酸和可溶性蛋白含量明显上升。（2）高温条件下番茄幼苗叶片干物质分配比例增加,茎秆和根系干物质分配比例均降低,且湿度越低,其分配比例与CK差距越大,在50%湿度处理下,幼苗茎秆和根系干物质分配比例显著降低（P<0.05）,对植株生长极为不利。（3）在高温胁迫解除后,70%和90%湿度处理的幼苗有更高的恢复能力,在恢复处理的第12天植株营养物质含量和干物质分配比例基本恢复至CK水平。说明41℃高温环境中增加空气湿度至70%以上有效提高了番茄植株的耐热性和胁迫解除后的恢复能力。     

新疆石河子地区加工番茄里格尔87—5最适播期试验

以加工番茄里格尔87—5为材料,于2007年在石河子地区进行了分期播种试验,研究播期对加工番茄部分农艺性状、主要品质和产量的影响。结果表明,播期对番茄的株高和茎粗有着显著的影响,早播番茄的茎粗最粗,晚播番茄的株高最高,中播番茄株高和茎粗处于两者之间;播期对番茄主要品质成分的含量有很大影响,中播番茄果实中维生素C、可溶性糖、糖酸比最高,早播次之、晚播最低,随着播期的推迟,番茄中有机酸含量逐渐升高,播期对番茄果实中硝酸盐含量无明显影响;影响不同播期番茄产量的主要因子是单株果数,其次是单果重,番茄产量随播种期的延后呈先增后减的趋势。因此,里格尔87—5在新疆石河子地区最适播期为4月下旬。     

光温条件和土壤湿度对栓皮栎幼苗蒸腾潜热和叶温的影响

研究光温条件和土壤湿度对栓皮栎幼苗叶片蒸腾的影响程度,以及太阳辐射、蒸腾和对流换热对叶温形成的贡献.用盆栽遮雨和称量法,控制土壤干旱胁迫水平(体积含水量)为轻度(12.5％ ～ 14.5％)、中度(9.5％～11.5％)和重度(5.5％～7.5％),并分别在自然和人工气候箱(温度控制在25 ～ 43℃)的环境下测定蒸腾速率和气象因子;用热量分析方法,定量确定各因子对叶温差的贡献.结果表明:1)轻度干旱下,蒸腾速率与正常土壤水分下相近,重度干旱胁迫下蒸腾速率降到1.5 mmol/(m2·s)以下;2)晴天的蒸腾速率与太阳辐射关系密切,呈正相关,不同土壤水分胁迫下的斜率不同,表明太阳辐射是蒸腾的主导因子;3)多云天时,蒸腾速率与太阳辐射的线性关系明显下降,说明白天蒸腾一旦开始,蒸腾速率不因短时间的太阳辐射下降而降低;4)在3个土壤干旱水平下,气温都不是蒸腾的主导因子.人工气候箱试验条件下,蒸腾速率虽与气温线性关系明显,但蒸腾速率明显小于晴天自然条件下.同时也说明,轻度干旱不影响栓皮栎蒸腾;在静风条件下,太阳辐射是栓皮栎叶温变化的主导因子,可使叶温变化7℃左右,占叶温变化的50％～70％;蒸腾潜热和对流换热项可使叶温变化1 ～2℃左右,各占叶温变化的10％ ～20％.本研究为构建栓皮栎的WSI,以及用叶气温差诊断栓皮栎土壤水分提供理论依据.     

施用柳枝稷茎和叶对土壤有机碳与微生物量碳的影响及其分解特征

采用室内恒温(25℃)培养的方法,研究施用不同用量的柳枝稷茎、叶对土壤有机碳(SOC)和微生物量碳(MBC)的影响,柳枝稷茎、叶在土壤中分解特性。结果表明:柳枝稷茎、叶施入土壤培养90d后,随着柳枝稷茎、叶施入量的增加,SOC和MBC含量明显增加。在柳枝稷茎、叶施用量相同的条件下,施入柳枝稷叶后,土壤微生物量碳的含量高于施用茎的含量,而施用叶的土壤中有机碳的含量低于施入茎的土壤有机碳的含量。柳枝稷茎、叶在土壤中的分解率具有一定的差异,且与施用量有关。在相同的柳枝稷茎、叶施用量条件下,叶在土壤中的分解率高于茎的分解率,表明了茎中的有机碳在土壤中周转期比叶中的长,说明施用柳枝稷的茎可以有效地促进土壤有机碳的累积。