基于修正双作物系数模型估算温室黄瓜不同季节腾发量

为估算温室黄瓜植株蒸腾与土面蒸发,该研究基于FAO-56推荐的双作物系数模型,应用温室内实测微气象、叶面积指数(LAI)及土壤水分数据,对模型中基础作物系数(Kcb)和土面蒸发系数(Ke)进行修正,并基于修正后FAO-56Penman-Monteith(P-M)模型,确定温室参考作物蒸发蒸腾量(ET0),进而估算温室黄瓜蒸发蒸腾量(ETc)和植株蒸腾(Tr)。基于Venlo型温室内黄瓜不同种植季节(春夏季和秋冬季)Lysimeter和茎流计观测的黄瓜ETc和Tr,对修正后的双作物系数模型预测结果进行验证。结果表明,应用修正后的双作物系数模型估算的温室黄瓜ETc和Tr与实测值具有较好地一致性,春夏季温室黄瓜全生育期ETc估算值与实测值的日均值分别为3.05和2.94 mm/d,秋冬季分别为2.53和2.76 mm/d。修正后的双作物系数模型估算春夏季温室黄瓜日ETc的决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和模型效率系数(Ens)分别为0.95、0.41 mm/d和0.93;估算秋冬季ETc的误差计算结果依次为0.91(R2)、0.48 mm/d(RMSE)和0.90(Ens)。修正后的双作物系数模型估算春夏季日平均Tr与实测值分别为2.37和2.19mm/d,秋冬季分别为1.43和1.34 mm/d。研究结果还显示,不同种植季节温室黄瓜全生育期日平均Tr占ETc的比例分别为64.62%(春夏季)和68.59%(秋冬季)。该研究成果不仅为制定准确的温室黄瓜灌溉制度提供了理论依据,而且对实现温室环境智能化控制及减少温室内无效的土面蒸发具有重要意义。     

黄瓜气孔导度、水力导度的环境响应及其调控蒸腾效应

以营养生长期温室黄瓜为研究对象,通过四元二次正交旋转组合设计,分析稳态流条件下土壤相对含水率、空气温度、空气湿度和光合有效辐射对气孔导度、土壤植物系统总水力导度的影响及其调控蒸腾效应。结果表明,4个环境因子对气孔导度、总水力导度均有正效应,对其影响最大的环境因子分别是空气湿度、空气温度;土壤相对含水率与光合有效辐射、空气温度与空气湿度对气孔导度和总水力导度存在明显的交互作用;空气湿度对气孔导度、总水力导度的单因子效应为开口向上的抛物线函数,其他环境因子的单因子效应皆趋近于线性递增函数;各因子的边际效应分析表明,空气湿度是气孔导度的主要调控途径,除光合有效辐射外,其他因子均可有效调控总水力导度。采用通径分析方法研究了环境因子、气孔导度、总水力导度调控蒸腾效应,结果表明,空气温度、光合有效辐射和气孔导度均主要通过增强总水力导度对蒸腾作用产生间接正效应,其次是对蒸腾作用的直接正效应;土壤相对含水率主要通过增强总水力导度和气孔导度对蒸腾作用产生间接正效应;空气湿度的直接影响为负效应,但其主要影响途径为通过增强总水力导度和气孔导度对蒸腾作用的正效应;气孔导度与总水力导度响应环境因子变化并相互作用,协同调控蒸腾作用。     

柱状苹果树生长生理与蒸散特征对水分的响应研究

通过研究不同灌水量和地表覆膜条件对柱状苹果树的生长生理及蒸散特征的综合影响,探寻适合苹果树生长且水分利用效率高的灌水量和保水措施。通过遮雨棚下可称量式蒸渗桶试验,设置4个灌水水平:60%ETC(W1)、80%ETC(W2)、100%ETC(W3)和120%ETC(W4);地表覆膜处理分别为有覆盖(M)和无覆盖(NM),分析柱状苹果树的干物质量、光合速率、蒸腾速率和阶段耗水情况对不同灌水量和地表覆盖条件的响应规律。结果表明,干物质量随灌水量增加而增加,且M处理可促进干物质量的积累;净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均随着灌水量的增加而升高。不同生育期净光合速率和蒸腾速率由大到小依次均为:果实膨大期、果实成熟期、开花座果期、叶变期。相同灌水量和地表覆盖处理条件下,不同时刻净光合速率由大到小依次为10:00、13:00、08:00,蒸腾速率由大到小依次为13:00、10:00、08:00,气孔导度由大到小依次为10:00、08:00、13:00。瞬时水分利用效率(LWUE)最大值和最小值分别出现在W2处理10:00(4.52μmol/mmol)和W4处理13:00(2.62μmol/mmol);全生育期总蒸散量随着灌水量增加而增加,NM处理较M处理增加11.02%~16.35%。开花座果期、果实膨大期、果实成熟期和叶变期的耗水强度分别为3.29~4.36 mm/d、2.40~4.85 mm/d、0.83~1.79 mm/d和0.77~1.53 mm/d,耗水模数分别为19.34%~27.40%、55.99%~61.41%、8.62%~12.63%和5.85%~7.24%。最终得出120%ETC灌水量和地表覆膜条件有利于改善柱状苹果树的生长和生理状况,但80%ETC处理水分利用效率最高。地表覆膜不仅促进苹果树生长而且降低了土壤蒸发量,具有一定的保水作用。因此,MW2处理为相对节水的灌溉模式。     

基于BP-NN的温室膜下滴灌茄子蒸腾速率预测模型

通过田间试验,对温室膜下滴灌茄子冠层叶片蒸腾速率的变化规律进行了深入研究。通过分析温室内地面温度、相对湿度、植株冠层温度、气压、水面蒸发、太阳辐射等6个环境参数与茄子蒸腾速率的综合影响关系,确定了网络拓扑结构为6-9-1。并应用MATLAB软件,选择Levenberg-Marquardt(L-M)优化算法,建立了基于Back Propagation(BP)神经网络的温室膜下滴灌茄子蒸腾速率预测模型。经模型验证得出,BP神经网络模型预测值与蒸腾速率实测值间拟合效果较好,平均相对误差为0.029 8,达到预测精度要求。该研究成果对温室膜下滴灌作物需水规律及需水量研究具有较好的参考价值。     

调亏灌溉对温室番茄生长发育及其产量和品质的影响

明确作物各生育期水分需求,并制定合理灌水制度是节水增产的重要途径。本文以华北地区日光温室番茄为研究对象,设置3种水面蒸发系数,分别在开花坐果期轻度(k_(0.7)k_(0.9))或中度(k_(0.5)k_(0.9))水分亏缺,成熟采摘期轻度(k_(0.9)k_(0.7))或中度(k_(0.9)k_(0.5))调亏控水,以充分灌水(k_(0.9)k_(0.9))为对照,对番茄生长发育及其产量和品质进行了分析。结果显示:k_(0.7)k_(0.9)和k_(0.5)k_(0.9)植株生长速率分别较k_(0.9)k_(0.7)和k_(0.9)k_(0.5)弱,开花坐果期水分亏缺会导致产量降低1.2%,WUE降低11.2%;对比各个处理,k_(0.9)k_(0.9)产量最高,为141.07t/hm~2,但WUE偏低,仅为47.99kg/m~3,与产量相差不大的k_(0.9)k_(0.7)相比,k_(0.9)k_(0.9)灌水量增加29mm,WUE却降低6.8%。品质方面,除果实硬度外,番茄在成熟采摘期亏水50%可显著提高果实营养品质。最后,提出适合华北地区温室滴灌番茄的经济耗水指标,即全生育期灌水量约为230mm时可达到节水高产和高效的统一。     

Effect of silicon on photosynthetic gas exchange,photosynthetic pigments,cell membrane stability and relative water content of different wheat cultivars under drought stress conditions

This study aims to explain the effects of silicon (Si) foliar application on gas exchange characteristics, photosynthetic pigments, membrane stability and leaf relative water content of different wheat cultivars in the field under drought stress conditions. The experiment was arranged as a split-split plot based on randomized complete block design with three replications. Irrigation regime (100%, 60%, and 40% F.C.), silicon (control and Si application) and wheat cultivars (Shiraz, Marvdasht, Chamran, and Sirvan) were considered as main, sub and sub-sub plots, respectively. This study was carried out at the Research Farm of the Collage of Agriculture, Shiraz University, Iran, during 2012–2013 growing season. The results showed that foliar application of silicon increased the leaf relative water content, photosynthesis pigments (chlorophyll a, b and total chl and carotenoids), chlorophyll stability index (CSI) and membrane stability index (MSI) in all wheat cultivars, especially in Sirvan and Chamran (drought tolerant cultivars), under both stress and non-stress conditions. However, more improvement was observed under drought stress as compared to the non-stress condition. In contrast, these parameters decreased under drought stress. Si significantly decreased electrolyte leakage in all four cultivars under drought stress conditions. Furthermore, the intercellular carbon dioxide (CO₂) concentration (C_i) increased under drought stress. Si application decreased C_i especially under drought stress conditions. Net photosynthesis rate (A), transpiration rate (E) and stomatal conductance (g_s) were significantly decreased under drought conditions. Under drought, Si applied plants showed significantly higher leaf photosynthesis rate, transpiration rate, and stomatal conductance. Intrinsic water use efficiency (WUEi) and carboxylation efficiency (C_E) decreased in all cultivars under drought stress. However, the silicon-applied plants had greater WUEi and C_E under drought stress. The stomatal limitation was found to be higher in stressed plants compared to the control. Exogenously applied silicon also decreased stomatal limitation. Overall, application of Si was found beneficial for improving drought tolerance of wheat plants.     

上海地区8种落叶阔叶树夏季光合蒸腾特性研究

为了定量评价移栽大苗在夏季光合作用与蒸腾耗水规律,使用LI-6400XT光合仪测定了上海市8个阔叶落叶树种的光合作用特征,对其水分利用效率和光能利用率、主要环境因子、主要光合作用参数日变化、光合生理参数及环境因子的相关显著性等进行比较分析,并揭示其主要影响机理。结果表明:8个树种夏季净光合速率（P_n）日变化均为双峰型,具有明显的“光合午休”现象,峰值分别出现在11:30、15:30,无患子、白玉兰、鹅掌楸具有较高的日均净光合速率,栾树日均净光合速率较低,白玉兰、无患子、榉树、三角枫具有较高的蒸腾速率,栾树蒸腾速率相对较低;8个树种气孔导度日变化在测定时段均为双峰型,胞间CO₂浓度日变化呈“W”形;榉树、栾树、白玉兰、鹅掌楸午间P_n的下降为气孔限制,无患子、三角枫、悬铃木、银杏在午间的P_n下降为非气孔限制;鹅掌楸、无患子、银杏、白玉兰具有更高的水分利用效率,分别为4.173、3.976、3.742、3.638 μmol·mmol^-1,无患子、白玉兰和鹅掌楸光能利用效率较高,分别为0.767%、0.699%、0.525%;在树种配置时,白玉兰、无患子光和蒸腾作用较强,可作为优选绿化树种,栾树较弱,可适量引种并注意与其他树种的搭配,同时要注意绿化树种特殊观赏特性的应用与植物景观的时间与空间搭配。     

皇甫川流域单株本氏针茅的蒸腾模型

采用快速离体称重法,测定皇甫川流域本氏针茅每日6:00-19:00蒸腾强度的日动态;用自动气象站同步连续监测太阳总辐射、空气温度、空气相对湿度、风速、10 cm处土壤温度等环境因子;用LI-6400便携式光合系统同步测定本氏针茅每日6:00-19:00的叶蒸腾速率、气孔导度等因子,并用Excel 2003,Visual C++6.0和SPSS 13.0处理所测定数据.通过分析本氏针茅每1 h单株蒸腾量与环境因子以及植物特性因子之间的关系,建立了皇甫川流域单株本氏针茅瞬时蒸腾量数学模型.通过对模型评价指标进行计算及分析,认为该模型拟合优度较好,可以获得满意的数值模拟结果.在此基础上,建立了单株本氏针茅的日蒸腾量数学模型.     

不同pH值缓冲液对玉米叶片蒸腾速率和相对含水量的影响

利用磷酸缓冲液和人造缓冲液(artificialsolution,AS)研究了玉米去根地上部分和离体叶片的蒸腾速率。结果表明,不同pH处理能够显著影响蒸腾速率,同一缓冲液不同pH值下的蒸腾速率差异较大;不同缓冲液影响下的蒸腾速率更是不同。不同pH值AS缓冲液对玉米离体叶片的相对含水量(RWC)有不同影响,pH7.5时的RWC较低。