溫室滴灌條件下土壤--作物系統(tǒng)水熱傳輸與模擬.pdf

1、本文針對華北地區(qū)日光溫室由于灌溉不科學(xué)帶來的水資源浪費、產(chǎn)量和品質(zhì)下降等問題，以優(yōu)化溫室滴灌作物灌溉制度、提高水分利用效率、改善溫室生態(tài)環(huán)境和實現(xiàn)控水、提質(zhì)、增效為目標，探索溫室內(nèi)水熱通量變化規(guī)律、灌溉對作物生理生態(tài)以及產(chǎn)量品質(zhì)的綜合影響，明確不同尺度蒸發(fā)蒸騰變化特性以及溫室作物蒸發(fā)蒸騰估算模型，為發(fā)展成為健康型溫室產(chǎn)業(yè)體系提供理論支撐與技術(shù)儲備。以日光溫室滴灌番茄為研究對象，參考20 cm標準蒸發(fā)皿的累積蒸發(fā)量（Ep），設(shè)置3種蒸發(fā)皿

2、系數(shù)0.9、0.7和0.5(0.9Ep，0.7Ep，0.5Ep)，采用稱重式蒸滲儀、莖流計系統(tǒng)、LI-6400光合儀、全自動氣象監(jiān)測系統(tǒng)等先進儀器，于2015～2016年在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院新鄉(xiāng)綜合試驗基地，對日光溫室滴灌番茄水熱通量進行了系統(tǒng)研究與定量模擬，取得成果如下:
　　(1)系統(tǒng)分析了不同生育期溫室內(nèi)外環(huán)境特征、水熱通量變化規(guī)律及其對環(huán)境因子的響應(yīng)。溫室內(nèi)外太陽輻射、溫濕度和水汽壓差具有較好的相關(guān)性，利用通風(fēng)口的通風(fēng)量可建立

3、溫室內(nèi)外風(fēng)速的關(guān)系式。凈輻射(Rn）和潛熱通量(λET)在幼苗期最小，盛果期最大，λET/Rn在盛果期最大，幼苗期最小，而感熱通量(H)/Rn和土壤熱通量(G)/Rn則相反。影響溫室番茄小時和日尺度λET的環(huán)境因子依次為凈輻射、水汽壓差、風(fēng)速、氣溫、相對濕度、地表溫度和表層含水率。
　　(2)定量研究了不同空間尺度蒸散發(fā)變化規(guī)律及其主控因子，得到了溫室番茄不同階段的作物系數(shù)。不同水分處理葉片蒸騰（Tr)、單株莖流（Tp）和群體蒸散

4、量(ET)均表現(xiàn)為:0.9Ep＞0.7Ep＞0.5Ep，凈輻射在葉片、單株和群體尺度上的影響均顯著，估算Tp和ET時，需考慮風(fēng)速的影響;水分脅迫條件下，考慮變量葉溫可提高Tp和ET的估算精度。在群體尺度以下的蒸散量轉(zhuǎn)換中，LAI和水汽壓差是實現(xiàn)ET尺度轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵參量。全生育期土壤蒸發(fā)(E)占總ET的25％，E/Epan與LAI和0～5 cm含水率的關(guān)系均表現(xiàn)為e指數(shù)函數(shù)。0.9Ep和0.5Ep的作物系數(shù)在幼苗期和花果期均為0.45和0.

5、89，盛果期和采摘期0.9Ep分別為1.06和0.93，0.5Ep分別為0.87和0.41。
　　(3)探討了Penman-Monteith(PM)模型、Shuttleworth-Wallace(SW)模型和雙作物系數(shù)法(DK)估算溫室番茄ET的適用條件和不足，并對PM和SW模型進行了改進。PM模型結(jié)合本文建立的表面阻力模型和混合對流條件下的空氣動力學(xué)阻力參數(shù)可準確估算溫室ET;當(dāng)0.5＜LAI＜2.7時，SW模型具有較高的模擬精

6、度，通過引入水分脅迫參數(shù)后，可提高SW模型在幼苗期的估算精度;DK模型的模擬精度優(yōu)于PM和SW模型，尤其在土壤濕潤和水分脅迫條件下?；谑彝鈿庀筚Y料估算了室內(nèi)番茄的蒸騰量，其中室內(nèi)外氣象關(guān)聯(lián)法和能量平衡法均低估了中午12:00-16:00的蒸騰量，全生育期內(nèi)，氣象關(guān)聯(lián)法低估了總蒸騰量的1.7％，而能量平衡法低估了6.3％。
　　(4)結(jié)合溫室滴灌番茄根系實際吸水特性，采用UZFLOW-2D軟件對滴灌番茄根區(qū)土壤水熱動態(tài)進行了模擬。