温室内不同湿热环境变化规律及其对作物腾发量的影响.pdf

文章编号 1007 4929 2020 02 0001 07 温室内不同湿热环境变化规律 及其对作物腾发量的影响 葛建坤1 刘艳飞1 罗金耀2 刘增进1 李小平2 1 华北水利水电大学 郑州450046 2 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室 武汉430072 摘 要 针对不同湿热环境下 温室内土壤 空气温湿度和作物腾发量的变化规律进行研究 以期揭示三者之间 的相互影响机理 为温室栽培的湿热环境调控 保温保墒和节约水资源提供理论依据 以温室盆栽番茄为研究对象 设置了3种不同的湿热环境处理 即温室内正常开放式环境 T1 温室内加设包裹式全封闭塑料小棚环境 T2 及温 室内加设顶开式半封闭塑料小棚环境 T3 实测3个处理的微气候变化 土壤墒情及作物腾发量 并对其变化规律进 行对比分析 结果表明 在秋冬季 土壤湿度的变化趋势与作物腾发量在整个生育期内基本一致 土壤温度与作物 腾发量在开花坐果期呈相反的变化趋势 在开花坐果期内 空气湿度与作物腾发量同增减 而在成熟采摘期 腾发 量增加时 空气湿度变化幅度反而较小 且空气温度和湿度呈相反的变化规律 在整个生育期内 土壤湿度与空气 湿度表现出一致的变化规律 土壤温度与空气温度的变化趋势 变化幅度在开花坐果期内基本一致 而采摘后期 其 变化幅度有较明显的差异 空气温度较土壤温度大 在整个生育期内 3个处理的作物腾发量变化趋势基本一致 但T2变化幅度较T1 T3大 且受土壤 空气温度的影响较大 T2处理作物腾发量的修正P M模拟值与实测值拟合度 较高 R2为0 851 4 封闭式温室环境空气和土壤的温湿度较适宜冬季作物生长 其保温保墒效果良好 且水分得到了 较为充分的利用 节约了一定的水资源 为温室管理提供参考 关键词 湿热环境 温湿度特征 作物腾发量 节约水资源 中图分类号 S275 6 S626 5 文献标识码 A Variation Law of Different Humid and Hot Environment in Greenhouse and Its Effect on Crop Evapotranspiration GE Jian kun1 LIU Yan fei1 LUO Jin yao2 LIU Zeng jin1 LI Xiao ping2 1 North China University of Water Resources and Electric Power Zhengzhou 450046 China 2 State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science Wuhan University Wuhan 430072 China Abstract This experiment studied the variation law of soil air temperature and humidity and crop evapotranspiration in greenhouse under different humid and hot environments in order to reveal the interaction mechanism among them and provide theoretical basis for regulating and controlling the humid and hot environment preserving moisture and saving water resources in greenhouse cultivation In this experiment the greenhouse potted tomatoes were used as study material Three different kinds of humid and hot environmental treatments were set up namely normal open greenhouse environment T1 encapsulated fully enclosed plastic shed environment T2 and top semi enclosed plastic shed environment T3 in greenhouse The micro climate change soil moisture and crop evapotranspiration of the three treatments were measured The law of change was compared and analyzed The results were as following In autumn and winter the change trend of soil moisture was basically the same as that of crop evapotranspiration in the whole growth period and the change trend of soil temperature and crop evapotranspiration was opposite in the flowering and fruit setting period During the flowering and fruit setting period air humidity 收稿日期 2019 05 14 基金项目 国家自然科学基金资助项目 51709110 51809094 51779093 河南省科技计划项目 162300410138 河南省高等学校重点科研项目 计划项目 18A570005 河南省高校创新团队支持计划项目 19IRTSTHN030 作者简介 葛建坤 1983 男 副教授 硕士生导师 主要从事节水灌溉理论与技术研究 E mail 54012012 通讯作者 刘增进 1961 男 教授 硕士生导师 主要从事节水灌溉理论与技术研究 E mail 2024692826 1节水灌溉 2020年第2期 and crop evapotranspiration increased and decreased while in the mature harvesting period air humidity changed slightly and air temperature and humidity changed in the opposite way During the whole growth period soil moisture and air humidity showed the same change rule The change trend and range of soil temperature and air temperature were basically the same during flowering and fruit setting period but in the later period of harvesting the change range was obviously different Air temperature was larger than soil temperature During the whole growth period the trend of crop evapotranspiration of the three treatments was basically the same but the change range of T2 was larger than that of T1 and T3 and was greatly affected by soil and air temperature The modified P M simulation value of crop evapotranspiration of T2 treatment was better than the measured value and R2 was 0 851 4 It can be concluded that the temperature and humidity of air and soil in enclosed greenhouse are more suitable for winter crop growth The effect of heat preservation and moisture conservation is good and the water is fully utilized which saves a certain amount of water resources and provides reference for greenhouse management Key words hot and humid environment temperature and humidity characteristics crop evapotranspiration water conservation 水资源危机已经成为影响全球经济持续发展的核心问题 之一 水资源不足严重制约农业的可持续发展 目前 农业生产 采用的常规灌溉方式 节水效果有限 农业水资源的循环利用 在一定程度上可以缓解农业水资源不足的问题 1 大气中的 水具有流动性 难以将其固定在一个封闭的空间内 因此 回收 利用大气水蒸气有一定的困难 如果可以将水蒸气固定在一 个封闭的空间内 利用昼夜温差将水蒸气液化后 自动回归土 壤和作物 可实现水资源的循环利用 2 常规日光温室具有的 封闭性特点 可使土壤蒸发和作物蒸腾产生的水蒸气大部分被 封闭在有限的空间内 通过温室的封闭循环 在一定程度上可 实现蒸散发水的循环利用 3 在北方秋冬季 气候干燥寒冷 温室内气温较低 水分较少 不宜于作物生长发育 设置封闭 的小温室在循环利用蒸散发水的情况下还可以起到保温保墒 的作用 不仅有助于作物在冬季生长 生产 而且可以减少人工 补温 封闭式温室环境最直接的影响是室内温湿度变化和耗 水过程 作物生长 发育对生长环境的温湿度变化极为敏感 温 湿度的变化直接或间接影响作物的产量和品质 因此 为解决 农业水资源不足 调控室内湿热环境等问题 探明温室内蒸散 发水循环利用对空气和土壤温湿度变化规律及耗水过程的影 响尤为重要 近年来 有关温室内湿热环境变化规律的研究 屡见不鲜 但多集中在空气温度 湿度或土壤温度 湿度单因素方面 而空 气温湿度和土壤温湿度之间的变化规律及二者之间的交互影 响关系 研究者较少 塔娜等 4 对不同含水率下土壤温度变化 规律进行了模拟拟合 以期实现寒冷干旱地区的土壤温度控 制 徐景花 5 研究的大棚温湿度变化规律对作物生长的影响 局限于数据的单一观测 且需大量人工补温 范士杰等 6 通过 设置地膜覆盖和绿肥的不同处理 进行了其对马铃薯田间土壤 耕层温度的影响研究 路海东等 7 研究了黑色地膜对玉米根 区土壤水温环境水分利用效率的影响 Qiu Rangjian等 8 进行 了不同灌溉方式对温室辣椒能量分配的研究 Yuan Hongbo 等 9 提出了基于温度积分算法的温室环境控制方法 利用温度 积分原理对每一时间叶片的温度调节点进行计算 根据得到的 温度调节点结合当前实际温度进行环境控制 李国师等 10 通 过对温室内每日最低气温的连续观测 运用数理统计方法对温 室保温性能进行了分析 提出了温室最低地温与最低气温的简 单线性关系 Kittas等 11 提出了一个温室能量模型 通过一个 方程把温室室温与室外的环境变量以及温室的特性等联系起 来 SHARMA等 12 ABBES等 13 针对不同结构的温室 建立 了能够定量描述温室内的对流换热 蒸腾蒸发凝结等物理过程 的温湿度动态机理模型 可见 温室内温湿度的变化对作物蒸 腾蒸发有很大的影响 然而前人多以单一因素来进行研究 故 空气和土壤的温度 湿度之间的变化关系值得探讨 耗水量是温室节水灌溉研究的关键性因素 是温室管理制 度制定的主要参考依据 耗水过程关乎试验的研究意义及试验 方案的设计 植物耗水量受自身生理特性和温室环境因子的共 同影响 14 水是农业的命脉 是植物进行一切生理活动的主 要成分和载体 其中95 99 的水分用于蒸腾作用 15 其是 植物水分关系中起支配作用的一个过程 具有多种生理功能 是植物生长发育和适应环境的基础 郭占奎等 16 通过大型称 重式蒸渗仪实测覆膜滴灌条件下樱桃西红柿蒸腾量 分析了温 室微环境气象条件及水面蒸发量的变化规律 邱让建等 17 应 用双作物系数模型估算了温室番茄耗水量 研究表明温室生产 中植株蒸腾为耗水最主要部分 可见 温室内作物蒸腾规律的 研究受到广泛重视 能否准确快速地测定作物蒸腾量将直接影 响作物水分管理的精确控制 故本试验对温室盆栽番茄腾发 量变化进行探讨 以期为温室灌溉制度提供理论依据 因此 本文以探明温室环境湿热变化特征 改善温室湿热 环境为目标 明确温湿度变化规律和耗水过程 使得作物水分 得以充分利用 节约水资源 可为冬季温室栽培采取保温保墒 等环境调控措施提供参考 为缓解农业水资源不足等问题提供 理论依据 1 材料与方法 1 1 试验区概况 试验于2017年10月 2018年1月在华北水利水电大学智 能温室 34 16 34 58 N 112 42 114 14 E 海拔75 m 内 进行 年平均降雨量640 9 mm 年平均气温在14 14 3 之间 无霜期220 d 全年日照时间约2 400 h 属于北温带大陆性季风 气候 试验温室坐北朝南 跨度9 6 m 长度56 m 开间4 m 为 钢架结构 温室四周及顶部均是玻璃材质 温室南北面各安装 了两台大型排风扇可保证内外空气交换 温室内装有大型管道 式供暖设备 试验区土壤为壤土类 0 60 cm的平均容重 田 间持水率和凋零系数分别为1 49 g cm3 0 32和0 09 cm3 cm3 1 2 试验设计 试验设计3个不同湿热环境处理 即温室内正常开放式环 2温室内不同湿热环境变化规律及其对作物腾发量的影响 葛建坤 刘艳飞 罗金耀 等 境 T1 温室内加设包裹式全封闭塑料小棚环境 T2 及温室 内加设顶开式半封闭塑料小棚环境 T3 每个处理20个盆栽 将3个处理中长势一致的植株任意选取3株并做好标记作为 观测对象 取三者均值进行分析 栽盆均采用口径23 cm的花 盆 每一株挂有吊线以便吊挂植株 使其保持直立生长 番茄 品种均为 金顶新星 于2017年9月育苗 10月移栽 采用滴灌 方式灌水 滴头间距30 cm 滴头流量为2 0 L h 灌水时间0 5 h 确保滴头与植株一一对应 温室内安装有 80 cm蒸发皿 待累积蒸发量达到20 2 mm时进行灌水 将两次灌水相隔的 天数作为一个灌水周期 3个处理的灌水量保持一致 有研究 表明 18 19 盆栽表层土壤的温湿度动态变化明显 对腾发量的 影响很大 本试验就表层土壤的温湿度进行重点研究 且由于 试验需要 苗期不作为主要研究内容 为防止好湿性病原菌感 染作物 T2处理每隔7 d空气置换一次 试验起止时间分别 为 苗期 2017年9月25日 10月25日 开花坐果期 2017年 10月26日 12月20日 和成熟采摘期 2017年12月21日 2018年1月25日 10月20日开始数据测量 周期为97 d 1 3 试验观测项目 1 3 1 气象资料 温室内外气象因子由小气候自动监测系统记录 在日光温 室中间位置安装有气象自动监测系统 该系统包括净辐射 NR LITE2 Kipp Zonen Delft Netherlands 总辐射 LI200X Campbell Scientific Inc USA 和温湿度 CS215 Campbell Sci entific Inc USA 所有气象数据每隔30 min由CR1000数据采 集系统 Campbell USA 自动记录 水面累积蒸发量采用E601 蒸发皿于每日7 00 8 00之间进行测量 1 3 2 土壤表层温湿度 采用澳作生态仪器有限公司生产的Hydra土壤水分 盐 分 温度测试仪 精度为水分 3 vol 标定后 0 5 vol 盐分 20 标定后 2 温度 0 6 测定0 10 cm土壤表层 的温湿度 并同时采用地温计测定10 cm深度的土壤温度加以 校正 每次的测点保持一致 以防对土壤结构造成严重损害 1 3 3 空气温湿度 采用挂壁式温湿度计9013测定距地面0 5 m和2 m处的 空气温度以及空气湿度 1 3 4 作物腾发量测定 采用深圳市成功信诺普电子有限公司生产的TCS 150型 电子秤 精度为0 02 kg 测定被标记盆栽的质量 测量的 两次之差为土壤蒸发量和植物蒸腾量 1 4 数据处理 试验数据采用Excel软件进行处理 分析并绘制图表 采用 IBM SPSS数据处理软件进行方差分析 采用邓肯新复极差法 进行显著性检验 2 结果与分析 2 1 不同温室环境土壤温度 湿度的变化特征 图1为不同温室环境下表层土壤温度的变化规律 结果表 明 3个处理的温度变化趋势相似 整个生育期内呈现下降趋 势 T2土壤温度处于T1和T3之间 相应的最高温度和最低温 度随着生育期呈现总体减小的变化趋势 土壤温度的变化较大 程度上影响着作物腾发量的形成 在整个生育期内3个处理 土壤温度的变化幅度明显不同 T1和T2的土壤温度变化幅度 明显比T3大 T2的温度基本保持在20 T3的温度则在20 以下 灌水后 T1温度变化的幅度明显 变幅为6 T2次 之 为4 5 T3变化缓慢 为3 在相同的太阳辐射下 晴 天时T1和T3温度日变化量为2 3 T2为3 5 阴天时 T1和T3的温度日变化量在1 左右 T2在2 左右 可见 密闭微环境在光照条件相对较弱的情况依然可以保持较适宜 的土壤温度 其保温效果明显 有效改善了温室湿热环境 图1 土壤温度变化曲线 图2为不同温室环境下表层土壤湿度变化规律 可以看 出 在整个生育期内3个处理的土壤湿度变化趋势基本一致 但变化幅度有明显的差异 12月2日之前 T1 T3 T2 12月2 日之后 T1 T2 T3 灌水后 T2 T1 T3 但当光照加强温度升 高时 T2湿度变化率较快而且11月12日最低值为3 11月 21日为5 阴天时 由于隔间的保墒作用 T2土壤湿度有突 变增大的趋势 说明 冬季温室设置的密闭微环境可以改变土 壤水分的变化趋势 降低水分的消耗速率 从而使更多的水分 保留在土壤中 即有助于作物的生长又节省了水量 20 较大程 度上减少了土壤蒸发 使得作物水分得到充分利用 保墒效果 较好 图2 土壤湿度变化曲线 2 2 不同温室环境土壤温度与作物腾发量关系对比 图3为不同温室环境下土壤温度与作物腾发量之间的变 化关系曲线 可以看出 秋冬季 在开花坐果期内3个处理的土 壤温度与腾发量之间呈相反的变化关系 即土壤温度升高时 3温室内不同湿热环境变化规律及其对作物腾发量的影响 葛建坤 刘艳飞 罗金耀 等 作物腾发量减少 土壤温度降低时 作物腾发量增加 但土壤 温度最高值与作物腾发量最小值在时间上存在差异 并非一一 对应 即T1最高地温在10月26日 为27 5 最低地温在1 月25日 为11 6 而最低腾发量在11月22日 为1 88 mm d 最高腾发量在12月23日 为5 65 mm d T2最高地温在10 月26日 为28 4 最低地温在1月25日 为10 8 而最低 腾发量在12月10日 为1 13 mm d 最高腾发量在12月29 日 为5 65 mm d T3最高地温在10月26日 为28 7 最低 地温在1月25日 为10 5 而最低腾发量在12月13日 为 1 51 mm d 最高腾发量在12月29日 为5 65 mm d 可见 对 于温室盆栽作物而言 土壤温度的变化在一定程度上对作物腾 发量有较大的影响 但与此相比 作物腾发量的形成以作物蒸 腾为主 土壤蒸发次之 故空气温湿度对腾发量的影响相对更 大 对空气温湿度的变化特征及其之间的变化关系进行研究 有助于制定适宜的温室湿热环境调控制度 图3 T1 T2和T3处理土壤温度与作物腾发量关系曲线 2 3 不同温室环境空气温度 湿度的变化特征 通过对3个不同温室环境不同空间位置空气温度的比较 分析 图4 可知 在整个生育期内距地面0 5 m处T1和T3处 理气温变化规律及幅度无明显的差异 变幅均在15 25 范围 内 T2波动范围在20 左右 较T1 T3波动范围小 距地面2 m处3个处理气温变化规律基本一致 在成熟采摘后期 T2处 理与T1 T3存在一定的差异 从变幅来看 3个处理波动范围 均较大 T1处理最低温度达到11 最高温度则达到了30 T3处理的温度变化为12 29 而T2处理基本保持在15 30 之间 相对于T1 T3较高 3个处理中T2空气温度的均值较 大 为21 且气温在盛果采摘期变幅明显大于开花坐果期 可见 全封闭式环境的较高温度使得作物腾发量增加 待夜间 温度降低 利用昼夜温差可回收较多的水分 提高作物利用效 率 另外 T2处理对作物开花坐果期和作物底层有很好的保温 作用 而在作物盛果期和采摘期以及作物冠层 保温效果不是 很明显 因此 由于后期作物叶片萎蔫 蒸腾速率减小且防止病 虫害 可适当调整塑料薄膜的封闭时间 图4 距地面0 5 m和2 m处的空气温度变化曲线 图5为不同温室环境下空气湿度的变化规律 结果表明 3 个处理的空气湿度在整个生育期内也呈现出一致的变化趋势 湿度均在60 90 之间 开花坐果期空气湿度变化幅度较大 变化范围在20 90 之间波动 而成熟采摘期空气湿度变化 幅度较小 变化范围在50 90 之间波动 T1和T3空气湿 度无较大差异 T2湿度在苗期较T1 T3小 而开花坐果期和成 熟采摘期较T1 T3大 特别在成熟采摘期最高可达99 湿度 较大 可见 在相同的灌溉条件下 设置的封闭式环境有较多 的水分分布在空气中 因此 在冬季干燥的情况下起到保湿的 作用 而且可利用昼夜温差将水蒸气液化并回归土壤 进而达 4温室内不同湿热环境变化规律及其对作物腾发量的影响 葛建坤 刘艳飞 罗金耀 等 到节约水资源的效果 在改善温室湿热环境的情况下起到了保 温保墒的效果 但在成熟采摘后期 T2处理由于空气湿度相 对较高 作物蒸腾在一定程度上减缓 导致腾发量减少 可见 较高的空气湿度不利于作物腾发 故 在成熟采摘期应加强温 室通风 降低温室湿度 有助于作物生长发育 图5 空气湿度变化曲线 2 4 不同温室环境空气温度与湿度关系对比 图6分别为T1 T2 T3处理下空气湿度和温度之间的变化 关系曲线 可以看出 在相同处理下 3个处理的空气湿度与距 地面2 m处空气温度和距地面0 5 m处空气温度均呈相反的变 化趋势 且距地面0 5 m处的温度远小于距地面2 m处的温度 但在整个生育期内 3个处理的空气湿度最大时 空气温度却不 是最小 反而相对较高 当空气湿度最小时 空气温度也并非最 高 反而相对较低 且在整个生育期内 空气湿度相对较高所 占的天数为T2 T1 T3 相反空气温度相对较高所占的天数为 T3 T1 T2 空气湿度相对较低所占的天数为T3 T1 T2 距地 面0 5 m处空气温度相对较低所占的天数为T2 T3 T1 距地面 2 m处空气温度相对较低所占的天数为T3 T2 T1 可见 在 温室湿热环境下 空气湿度和温度之间不仅受到彼此的影也受 到其他因素的影响 比如太阳辐射 土壤温湿度 作物光合蒸腾 能力等 故探明空气温湿度之间的变化特征及其对作物腾发量 和土壤温湿度的交互影响机理 对温室湿热环境进行合理调控 具有重要意义 2 5 不同温室环境作物腾发量的变化特征 图7为不同温室环境下作物腾发量的变化特征 结果表 明 3个处理作物腾发量在开花坐果期变化幅度比成熟采摘期 大 在整个生育期内 T1作物腾发量的变化范围在1 88 5 65 mm d之间 T2在1 13 5 65 mm d之间 T3在1 51 5 65 mm d之间 T2变化幅度明显较T1 T3大 与土壤温度和空气温度 的变化特征保持一致 灌水后 3个处理的作物腾发量明显增 大 T2处理最为明显 在灌水后一个周期内 腾发量波动范围 基本保持在2 0 5 0 mm d之间 变化幅度较为稳定 作物腾发 量的变化特征与空气湿度和土壤湿度变化特征保持一致 但在 成熟采摘期 腾发量与空气湿度略有差异 这可能是后期作物 叶片萎蔫 腾发量以土壤蒸发为主的原因 并且由于封闭式处 理 导致空气湿度较大 腾发量减少 故 全封闭式小温室内 作 物腾发量在开花坐果期变化明显 水分得到了较为充分的利 用 在成熟采摘期需加强温室内外的空气流通 置换出多余的 水分 有利于提高作物果实产量和品质 可为温室管理提供一 图6 T1 T2和T3处理空气温湿度关系曲线 图7 作物腾发量变化曲线 定的参考 综上所述 温室中设置全封闭式环境 土壤和空气温湿度 相对开放式环境温湿度较高 保温保墒效果明显 且蒸腾蒸发 产生相对较多的水蒸气 可充分利用水蒸气液化成的水分 在 冬季温室盆栽中可节约一定量的水资源 为了更好说明本研 5温室内不同湿热环境变化规律及其对作物腾发量的影响 葛建坤 刘艳飞 罗金耀 等 究中湿热环境调控的可应用性 本文运用前人的研究成果对 T2处理的作物腾发量进行模拟 并与实测值进行相关性分析 对修正P M模型可行性进行验证 以期为日后相关研究提供 参考 2 6 修正P M公式可行性验证 P M公式是计算参考作物的蒸发蒸腾量乘以一定的需水 系数 得到实际作物的蒸发蒸腾量 它以能量平衡和水汽扩 散理论为基础 既考虑了作物的生理特征 又考虑了空气动力 学参数的变化 有较充分的理论依据和较高的计算精度 P M 方程式 21 ET0 Rn G Cp es ea ra 1 rs ra 1 式中 ET0为参考作物腾发量 mm d 为作物系数 Rn为地表 净辐射 MJ m2 d G为土壤热通量 MJ m2 d es为饱和水 汽压 kPa ea为实际水汽压 kPa 为饱和水汽压曲线斜率 kPa 为干湿表常数 kPa 该公式分为两部分 前一部分为辐射项 ETrad 后一部分 为空气动力学项 ETaero 温室中风速u 0时 空气动力学阻抗ra P M公式 可简化为 ET0 0 408 Rn G r 2 由式 2 可知 空气动力学项 ETaero 为零 层流副层和冠 层之间相当于一个电容模型 即显热通量P和蒸发耗能 ET0 均为零 Rn G 此时 太阳净辐射全部消耗于增加土壤的热 能 显然 这和实际情况是相矛盾的 22 因此 式 2 是否适用 于温室环境 还有待进一步研究 为了避免风速为零时计算结 果和实际相矛盾的问题 需将P M公式进行修正后应用 修正 P M公式 23 为 ET0 P M修正 0 408 Rn G 1 713 es ea T 273 1 64 3 通过对T2处理作物腾发量模拟值和实测值的对比分析 如图8所示 在本试验中 修正后的P M公式计算结果与实测 值的变化特征在整个生育期内基本保持一致 部分生育期稍有 差异 比如苗期 模拟值较实测值大 而成熟采摘后期部分模拟 值较实测值小 可能是苗期植株较小 腾发量主要以土壤蒸发 为主且由于封闭式环境中湿度相对较大 盆栽腾发能力相对减 小 而成熟采摘期 植物开始萎蔫 茎叶中的水分大量损失 加 之后期灌水周期变长 盆栽中水分较大程度减少的缘故 从整个生育期来看 T2处理的作物腾发量模拟值和实测 值的变化趋势基本保持一致 且通过对腾发量模拟值与实测值 的相关性分析 如图9所示 二者呈线性正相关关系 R2 0 851 4 其相关性相对较高 可见 模拟结果与本试验所设置的 封闭式温室环境黏合度较高 虽然在个别生育阶段存在差异 但对于本试验而言 修正P M模型是可行的 修正P M模型 可正常发挥其数值估算的作用 且能较好地反映本试验中作物 腾发量的变化特征 可见 全封闭式环境下作物蒸腾蒸发过程 正常 保温保墒效果良好 关于存在的差异 可能由于温室内 图8 T2处理作物腾发量模拟值与实测值变化曲线 设置了不同形式的小温室影响了室内主要气象因子变化的缘 故 其详因还需进一步的研究 图9 T2处理模拟值与实测值相关性分析 3 讨 论 1 研究得出封闭式环境保温保墒效果较好 土壤温湿度 能在一定时间段内保持较好适宜作物生长的湿热环境 与王思 倩等 24 研究结果相似 主要原因是冬季土壤干旱 温度较低 通过塑料薄膜密闭处理减少了内外热量和水分交换 研究中 密闭温室土壤所能增加的水热量有待进一步分析 土壤动态保 墒过程和由蒸发所节约的水量可以进一步研究 2 研究得出全封闭式环境中空气温湿度相对无任何处理 的开放式温室环境较高 且有较多水蒸气生成 可利用昼夜温 差将水蒸气液化回收利用 与李天来等 25 和Piscia等 26 针对 温室内大量水蒸气 提出夜间将温室密闭空间内的水蒸气凝结 在薄膜上 使水分重返土壤的研究结果一致 主要原因是温室 密闭 减少了空气流通 作物蒸腾和土壤蒸发产生大量的水蒸 气保留在温室内 研究中 密闭温室内湿热之间的交互机理有 待进一步分析 密闭温室内湿热空间分布情况和可循环利用的 水分含量有待进一步研究 3 研究得出封闭式环境作物腾发量较无任何处理的开放 式温室环境高 且变化幅度较大 与Yuan Hangbo等 3 研究结 果相似 主要原因是密闭微环境空气温度较高 土壤湿度较大 作物蒸腾速率加快 从而蒸腾量相对较大 研究中 作物气孔 导度和蒸腾速率以及微环境对其影响有待进一步分析 蒸腾量 对封闭式环境温湿度的响应机制有待进一步研究 4 研究得出修正P M模型相对较好地模拟了封闭式环 境作物腾发量 其与实测值相关性较高 这与Liu Hao等 27 和 6温室内不同湿热环境变化规律及其对作物腾发量的影响 葛建坤 刘艳飞 罗金耀 等 Li F等 28 研究结果相似 修正P M模型可正常发挥其数值估 算的作用 且能较好地反映本试验中作物腾发量的变化特征 研究中 可能由于本试验不同温室环境处理的原因 作物腾发 量模拟值与实测值在一定程度上存在差异 具体原因还需在完 善优化试验的基础上做进一步的研究 4 结 论 本文通过设置不同封闭形式的温室环境对秋冬季日光温 室不同湿热环境下盆栽番茄的土壤 空气温湿度和作物腾发量 的变化规律及三者之间的相互影响机理进行了研究 得出以下 结论 1 在整个生育期内 土壤湿度的变化趋势与作物腾发量 的变化趋势基本一致 土壤温度的变化趋势与作物腾发量的变 化趋势呈现出相反的规律 即作物蒸腾 蒸发量增加时土壤温 度反而降低 开花坐果期 此规律较为明显 2 在整个生育期内 空气温度的变化直接影响着腾发量 的变化 温度较高时 作物腾发量随之增大 在开花坐果期 空 气湿度与作物蒸腾量同增减 而在成熟采摘期腾发量增加 空 气湿度变化幅度反而较小 空气湿度增大幅度尤为明显 且空 气温度 湿度之间呈现相反的变化规律 3 在开花坐果期内 土壤温度与空气温度的变化趋势 变 化幅度均基本一致 采摘后期其变化幅度有较明显的差异 土 壤湿度与空气湿度在整个生育期内表现出相似的变化规律 在 开花坐果期和成熟采摘期 T2处理的土壤湿度和空气湿度均 明显增大 密闭式温室环境起到保墒作用的同时也增加了温室 湿度 4 全封闭式温室环境保温保墒效果较好 作物蒸腾量较 大 水蒸气充分利用效果明显 但在成熟采摘期 温室内湿度较 大不利于果实成熟 需加强通风及时置换温室内外空气 进而 降低温室湿度 通过运用修正P M模型对作物腾发量进行可 行性分析 在部分生育期 修正P M公式模拟值与实测值存在 一定的差异 但从整个生育期而言 本试验运用修正P M模型 进行温室作物腾发量的数值模拟效果较好 相关性相对较高 参考文献 1 ZHANG B Z XU D LIU Y et al Multi scaleevapotranspiration of summer maize and the controlling meteorological factors in north China J Agricultural and Forest Meteorology 2016 216 5 1 12 2 李 霞 解迎革 薛绪掌 等 温室内密闭小环境降温除湿效果 及蒸腾水循环利用 J 农业工程学报 2010 26 8 254 259 3 YUAN H B WANG H H PANG S J et al Design and experiment of closed culture system for solar greenhouse J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE 2013 29 21 159 165 4 塔 娜 五十六 马文娟 等 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