溫室環(huán)境因子驅(qū)動(dòng)番茄與甜瓜水分運(yùn)移的機(jī)理及模擬.pdf

1、溫室土壤-植物-大氣系統(tǒng)水流運(yùn)動(dòng)不僅是水循環(huán)的環(huán)節(jié)，也是能量傳輸和物質(zhì)遷移的活躍過程。通過溫室環(huán)境調(diào)控實(shí)現(xiàn)水分運(yùn)移過程中“源-流-匯”的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系，是保證植株正常水分狀況和生理功能的基礎(chǔ)。大量研究集中于評(píng)估各種灌溉制度的“源”節(jié)水效應(yīng)，溫室環(huán)境因子與“源-流-匯”的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系研究仍較為薄弱。本研究以溫室水分傳輸過程為主線，系統(tǒng)探討了番茄、甜瓜水分運(yùn)移對(duì)溫室環(huán)境的響應(yīng)過程，闡明了溫室環(huán)境因子和生理過程驅(qū)動(dòng)水分傳輸?shù)膭?dòng)力學(xué)機(jī)制，旨在為通

2、過溫室環(huán)境調(diào)控挖掘節(jié)水潛力，提高溫室水分利用效率奠定理論基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)量化了溫室環(huán)境因子對(duì)甜瓜水分傳輸?shù)尿?qū)動(dòng)和調(diào)控效應(yīng)。定量分析了葉片和單株尺度上環(huán)境因子對(duì)甜瓜水分傳輸?shù)闹餍?yīng)、單因子效應(yīng)、邊際效應(yīng)和交互作用。除空氣相對(duì)濕度外，土壤相對(duì)含水量、空氣溫度和光輻射量對(duì)蒸騰速率均為正效應(yīng)，其中相對(duì)含水量和溫度的單因子效應(yīng)趨近線性函數(shù)，光輻射量和空氣相對(duì)濕度的單因子效應(yīng)分別為開口向上和向下拋物線函數(shù);相對(duì)含水量和溫度

3、的邊際效應(yīng)隨編碼值的遞增變化較平緩，且在試驗(yàn)編碼范圍內(nèi)均為正效應(yīng)，光輻射量和相對(duì)濕度對(duì)蒸騰的邊際效應(yīng)隨編碼值的增加分別呈顯著遞增和呈遞減趨勢(shì)。
　　(2)闡明了溫室環(huán)境因子驅(qū)動(dòng)甜瓜水分傳輸?shù)臅r(shí)空變異及尺度效應(yīng)。不同時(shí)間和空間尺度下，溫室甜瓜蒸騰主導(dǎo)影響因子不同，各因子對(duì)蒸騰調(diào)控存在協(xié)同交互作用:曰變化進(jìn)程中，各環(huán)境因子、氣孔導(dǎo)度和水力導(dǎo)度均對(duì)葉片蒸騰和單株耗水具有重要影響，但隨著時(shí)間尺度的提升，這些因子與作物蒸騰的相關(guān)性均逐漸減弱

4、;在較長時(shí)間尺度的甜瓜耗水進(jìn)程中，作物單株總?cè)~面積為單株耗水調(diào)控的主導(dǎo)因子;作物冠層導(dǎo)度和單株水力導(dǎo)度與光合同化能力顯著相關(guān)，在長時(shí)間尺度上通過影響作物葉面積而間接影響單株水平上作物耗水量。
　　(3)構(gòu)建了溫室環(huán)境因子驅(qū)動(dòng)的甜瓜葉片和單株尺度上水分傳輸模型。以植物氣孔行為與水汽擴(kuò)散理論為主線，在微觀水平和瞬時(shí)尺度上研究氣孔對(duì)環(huán)境的響應(yīng)機(jī)理，建立了溫室環(huán)境因子驅(qū)動(dòng)的葉片水分傳輸速率模型，可較好的應(yīng)用于溫室復(fù)雜環(huán)境下蒸騰速率模擬，預(yù)

5、測(cè)誤差小于20％;在長時(shí)間尺度上，利用輻熱積模擬了作物系數(shù)動(dòng)態(tài)變化，耦合Penman-Monteith公式構(gòu)建了生長參數(shù)與環(huán)境因子協(xié)同驅(qū)動(dòng)的單株耗水模型，預(yù)測(cè)誤差為12.3％。
　　(4)理論解析并試驗(yàn)驗(yàn)證了調(diào)控溫室飽和水汽壓差實(shí)現(xiàn)番茄水分傳輸節(jié)流效應(yīng)的潛力。以統(tǒng)一能量指標(biāo)解析了水分運(yùn)移系統(tǒng)不同界面層驅(qū)動(dòng)力的相對(duì)重要性，大氣蒸發(fā)能力與“源-流-匯”的動(dòng)態(tài)平衡和作物水分生產(chǎn)力的關(guān)系。溫室夏季生產(chǎn)中，葉-氣界面層蒸騰拉力過大，大氣蒸發(fā)