水肥调配施用对温室滴灌番茄产量及水分利用效率的影响

通过对温室滴灌条件下的番茄进行不同的灌水、施氮组合试验，分析了不同水、氮施用水平对番茄耗水量、产量构成及水分利用效率的影响，为豫北地区温室滴灌番茄的节水、高产、高效栽培提供了适宜的灌水、施肥模式。     

基于LightGBM的温室番茄冠层CWSI预测模型研究

为研究温室内番茄冠层作物水分胁迫指数（CWSI）问题,通过布设多参数传感器,实时获取温室内外各环境参数。利用灰度关联分析,计算各环境参数与番茄冠层CWSI的关联度,根据关联度对环境参数进行排序,同时考虑对模型精度的影响,最终从9个环境参数中选取7个作为模型输入,建立基于LightGBM的温室番茄冠层CWSI预测模型。结合贝叶斯算法优化其中的关键参数,将模型预测结果与通过Jones经验公式计算出的CWSI做相关性分析,在相同的运算环境下,分别与GBRT和SVR模型对比。试验结果表明,基于贝叶斯优化LightGBM模型的决定系数（R2）、平均绝对误差（MAE）、均方根误差（RMSE）和运算时间分别为0.9601、0.0218、0.0314和0.0518s,与GBRT和SVR模型相比,其R2分别提高2.14%和14.05%,MAE分别降低0.0093和0.0612,RMSE分别降低0.0097和0.0591,时间分别缩短0.0459s和0.0612s。表明本研究提出的LightGBM模型性能更有效地提高了温室番茄冠层CWSI的预测精度,为实现温室番茄按需灌溉提供了参考。     

基于CWSI诊断温室草皮水分胁迫的实验研究

通过观测夏季温室不同灌溉条件下草皮的冠层温度、气温、大气湿度以及土壤含水量等因素,利用Isdo经验模式确定了冠气温差的下限方程。通过观察不同水分处理条件下草皮CWSI的日变化,得出了利用CWSI诊断草皮水分状况的最佳时机。研究分析了作物水分胁迫指数与其他一些反映作物水分状况的指标,包括土壤含水量、叶片蒸腾速率以及叶片含水量之间的关系,CWSI验理论模式与上述这些指标关系良好,表明其很好地反映了作物的水分胁迫特征。     

基于Meta分析的灌溉模式 对温室番茄产量和水分生产力的影响

通过Meta分析研究温室番茄的灌溉量和灌溉方式对番茄产量和水分生产力的影响,试图找到提高番茄产量和水分生产力的关键因素。以2000-2015年间在中国知网和万方数据库发表的中国各地研究温室番茄种植的文献作为数据来源,对纳入研究的43篇文献进行Meta分析的结果表明:温室番茄高产和高水分生产力的灌溉量范围为3 500～4 500 m~3/hm~2,最佳灌溉方式为管灌。该结果与其他田间试验研究结论具有可比性,为区域温室番茄选择灌溉用水和灌溉方式,提高温室番茄的种植水平、提高水分利用效率、减少水资源浪费提供理论支持和实践指导。     

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...     

追肥方式对温室滴灌番茄产量和水分利用效率的影响

通过2年的温室小区番茄栽培试验,研究了覆膜滴灌条件下滴灌追肥和刨穴追肥对番茄土壤水分利用率和产量的影响。结果表明,不同追肥方式对番茄产量有较大影响,滴灌追肥可以显著地增加番茄产量、提高水分利用效率。并从田间土壤水分时空变化、土壤养分有效性方面分析了引起差异的可能原因。     

水分胁迫对番茄幼苗生理特性的影响

为了探讨番茄苗期生理特性在水分胁迫胁迫下的响应,试验设置充分灌溉的对照(T)和轻度(T1)、中度(T2)、重度(T3)水分胁迫处理.在试验开始的第5,10,15和20 d,测定各处理番茄幼苗的叶绿素荧光参数、气孔特征及抗氧化酶等指标.与对照相比,不同程度水分胁迫条件下,随胁迫程度的增大,各处理番茄幼苗的PSⅡ光化学效率(Fv/Fm)、光化学淬灭(qP)及电子传递速率(ETR)均有所下降,且由大到小基本表现为T,T1,T2,T3;处理T1,T2和T3的气孔密度、长度及宽度均有所减小,重度水分胁迫条件下,气孔关闭;叶片中的超氧化物歧化酶、过氧化物酶及过氧化氢酶活性随着水分胁迫的加重而增加.轻度水分胁迫番茄幼苗各生理指标与对照差异较小,故可在番茄苗期进行50%~60%田间持水量的参考灌溉制度.     

基于茎直径变化监测番茄水分状况的机理与方法

该研究以春季温室番茄为试验材料,以筒栽和小区相结合的方法探索了番茄茎直径变化的机理与规律、外界环境因素对茎直径变化的影响以及如何消除气象因子对实测日最大收缩量（MDS）数值干扰等问题,目的在于为基于茎直径变化监测作物水分状况、实现自动灌溉的技术提供理论和实践依据。试验结果表明,番茄茎直径变化落后于叶水势变化,二者存在很好的相关性。番茄茎直径收缩过程是由韧皮部及木质部收缩同步构成,而恢复过程则是不同步的,木质部恢复较快。番茄盛果期蒸腾强度大于花果期蒸腾强度,蒸腾强度越大一天中最小茎直径出现的时间越晚,而其茎直径开始恢复的临界气孔导度值越小。番茄MDS的变化趋势和日均辐射的变化趋势一致,但变化幅度由土壤水分决定。当土壤相对含水率由田间持水率降至50%时,MDS随土壤水分的下降而变大,天气晴好时MDS能够很好的反映出土壤水分的差异;而当土壤相对含水率小于50%后,MDS随土壤水分的下降而变小。通过统计分析,由实测MDS与参照MDS相比的相对日最大收缩量（RMDS）指标基本上可以消除气象因子对监测结果的影响,稳定的反映土壤水分状况。     

温室樱桃番茄水分效应及水分生产函数

以温室樱桃番茄为试验材料,通过对全生育期5个土壤水分水平的控制,研究了不同灌水水平对日光温室樱桃番茄产量?品质及水分利用效率的影响。结果表明,樱桃番茄的产量?品质与土壤水分含量密切相关,土壤相对水分含量为50%～60%、60%～70%、80%～90%和90%～100%的产量与70%～80%的相比,分别减少了39.70%、22.53%、3.43%和20.30%。土壤水分适宜(70%～80%)不仅可以提高樱桃番茄的产量,而且可以提高水分利用效率,水分利用效率随灌水量的增加先增加后降低,且在70%～80%水分利用效率最高。     

叶面施硒与土壤水分互作对温室番茄生长和水分利用效率的影响

【目的】探索叶面喷施外源硒与土壤水分互作对温室番茄植株生长、产量及水分利用效率的影响。【方法】以温室番茄(京番404)为研究对象,设置4种外源硒(硒源：Na₂SeO₃)喷施质量浓度(S0：清水对照,S2.5:2.5mg/L,S5:5 mg/L和S10:10 mg/L)和3种灌溉控制水平(灌水下限分别控制为田间持水率的50%(W1：重度干旱)、田间持水率的65%(W2：轻度干旱)、田间持水率的80%(W3：充分供水))的盆栽试验,研究土壤水分和叶面外源硒喷施质量浓度对温室番茄植株与果实生长、含硒量、产量和水分利用效率的影响。【结果】随着灌溉控制水平的增大,株高、茎粗及果实平均生长速率均显著增大,且显著影响了叶片含硒量。叶面喷施外源硒对株高及番茄生长速率的影响达到了显著水平(p<0.01),极显著地影响了叶片和果实含硒量(p<0.001),且随外源硒喷施质量浓度的增大显著增大,与S0处理相比,叶面喷施外源硒处理的平均果实含硒量增加了3.5～14.3倍。平均单果质量、单株产量和水分利用效率均随灌溉控制水平的增大而增大,随叶面外源硒喷施质...     

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。     

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。     

灌溉方法对保护地土壤耗水量与番茄水分利用效率的影响

渗灌、滴灌和沟灌3种灌溉条件下土壤水分分布不同,灌水1d后渗灌土壤含水量最大值出现在30cm深处;滴灌出现在20cm深处,而沟灌0～40cm各土层土壤含水量相差较小,但明显高于渗灌和滴灌。沟灌耕层土壤蒸发损失的水分大于滴灌大于渗灌。渗灌、滴灌有助于番茄植株形态指标的建成,为后期产量的形成奠定了基础,致使渗灌、滴灌番茄产量分别显著和极显著地高于沟灌。     

水分亏缺对温室番茄生长发育及生理特性的影响

基于温室盆栽番茄试验,设计了重度、中度和轻度水分亏缺处理(土壤相对含水率分别为田间持水率的50％～60％、60％～70％、70％～80％),研究了水分亏缺对番茄生长发育及生理特性的影响.结果表明,轻度的水分亏缺不会显著影响株高茎粗的增长,而中度和重度水分亏缺抑制了番茄植株的生长发育.水分亏缺增加了叶片的叶绿素、丙二醛及脯氨酸质量分数,且随着水分亏缺程度的加重,各个质量分数均呈增加的趋势,复水后,各质量分数均明显下降,表现出一定的补偿效应.水分亏缺降低了根系活力,加速了根系的衰老.     

温室远程监控系统人机交互与番茄识别研究

为提升设施农业远程监控系统的数据可视化与信息化程度,设计了一种温室远程监控系统,该系统主要由巡检机器人、移动通信网络、云服务器与远程监控中心组成,实现了温室端与远程监控中心端之间的文本、图像、视频3类数据传输。综合应用机器学习、深度学习算法实现人机交互与温室端番茄识别任务。基于Haar级联算法与LBPH算法实现了管理员人脸识别,识别成功率达90%;基于YOLO v3与ResNet-50算法分别识别手部与手部关键点,单手、双手的识别置信度分别为0.98与0.96;基于提取的食指指尖坐标与左右手部候选框中心点坐标实现了手指交互与图像尺寸缩放的功能。应用Swin Small+Cascade Mask RCNN网络模型,针对农业数据集有限的问题,对比分析了应用迁移学习方法前后的番茄检测效果。试验结果表明,应用迁移学习方法后,模型收敛速度有所提升且收敛后的损失值均有所下降;同时,IoU为0、0.5、0.75时的平均精度（mask AP）分别提升了7.8、 6.4、7.2个百分点,模型性能更优。     

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。     

水分亏缺对番茄生理特性及水分生产效率的影响

根据番茄的生长发育特点,分别以50%、60%、75%田间持水量作为苗期、开花坐果期、结果期的土壤水分下限,每个生育期的土壤水分上限设置3个水分水平,研究不同生育期水分亏缺和亏缺程度对番茄生长发育及生理特性的影响。结果表明,不同生育期的水分亏缺对番茄株高、茎粗、叶绿素相对含量、日光合及蒸腾速率变化等均有不同程度的影响,呈现明显的生长与生理补偿效应,水分胁迫处理的日光合速率峰值提前出现,蒸腾速率随水分亏缺程度的增加而减少,这有助于调控番茄无用的蒸腾耗水。通过对番茄不同生育期的灌水量和产量关系的研究得出,当全生育期灌水量为4025.80 m3/hm2时,番茄可以获得最高产量12.84×104kg/hm2。     

温室番茄生态指标对隔沟灌溉水氮耦合的响应

为了探索温室番茄在隔沟灌溉方式下优化水氮耦合模式的理论依据,试验于2011年设置固定隔沟灌溉和交替隔沟灌溉两种灌水方式与推荐施氮量(N1)、2/3推荐施氮量(N2)两个氮素水平的耦合,研究了不同水氮耦合模式对温室番茄生态指标的影响。结果表明:氮肥是影响番茄株高、茎粗、株高与茎粗的相关性以及主要根数的主要因素;氮肥对番茄株高、茎粗的影响大于灌溉方式,而对番茄株高与茎粗相关性的影响则相反,交替隔沟灌溉具有极显著的相关性。适当的提高氮肥使用量有利于番茄的生长发育。灌溉方式与氮共同影响番茄的根茎叶的生物量分配比例,根在根茎叶生物量中所占的比例最小,茎与叶所占比例相当。