我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉研究現(xiàn)狀及發(fā)展

1、我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉研究現(xiàn)狀及發(fā)展1伍德林1, 2,毛罕平11.江蘇大學(xué)江蘇省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇鎮(zhèn)江 (2120132.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院,合肥(230061E-mail:maohp摘要:在溫室土壤-作物-環(huán)境連續(xù)體中,作物水分損耗、吸收和水分利用一直是研究的熱點(diǎn)。在溫室內(nèi),作物精量灌溉必須要考慮何時(shí)灌和灌多少兩個(gè)方面的問題。對(duì)溫室作物需水規(guī)律研究、溫室作物灌溉決策的定量指標(biāo)研究、作物需水信息檢測(cè)裝置研究和溫室設(shè)施濕度控制策略研究方面對(duì)我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉研究的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。最后,初步提出了進(jìn)一步研究的建議。關(guān)鍵詞:溫室;節(jié)水灌溉;需水規(guī)律;需水信息;濕度控制1. 引言農(nóng)業(yè)發(fā)

2、展進(jìn)入了從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化的新階段,優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。在這一過程中,設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)揮著重要作用。我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)面積雖居世界首位,目前全國(guó)設(shè)施園藝面積已超過210萬公頃,但產(chǎn)量?jī)H為世界先進(jìn)水平的1/3。其中的一個(gè)重要原因是設(shè)施內(nèi)灌溉技術(shù)落后,嚴(yán)重影響設(shè)施內(nèi)的環(huán)境狀況,使其未能充分發(fā)揮節(jié)水增產(chǎn)的巨大作用。設(shè)施內(nèi)的水分調(diào)控必須依據(jù)作物種類、品種和各生育期對(duì)設(shè)施內(nèi)空氣濕度和土壤濕度的要求進(jìn)行適時(shí)、適量的調(diào)節(jié)控制。Hillel指出,節(jié)水灌溉理論研究的根本目的并非單純節(jié)約用水,而是通過供水和其它環(huán)境變量的優(yōu)化提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。從這個(gè)意義上,國(guó)外更多把節(jié)水灌溉稱為如何高效用水。節(jié)水農(nóng)業(yè)

3、的最終目的是提高單位水資源的農(nóng)業(yè)產(chǎn)出效率,在農(nóng)田尺度上就是提高作物對(duì)土壤水分的利用效率,即消耗單位土壤水量而獲得的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。灌溉是溫室作物栽培中唯一水分來源,灌溉用水消耗量大。溫室設(shè)施是一個(gè)半封閉體系,與大田作物栽培相比較,濕度高,室內(nèi)風(fēng)速度較低,水分-土壤-植物-空氣有著獨(dú)特的封閉性特點(diǎn)。因此,在充分利用灌溉水效率基礎(chǔ)上,按需精量灌溉策略成為設(shè)施園藝作物水分管理的重要內(nèi)容,在一天中,根據(jù)環(huán)境條件決策灌多少(即灌溉量、根據(jù)作物需水信息決策什么時(shí)候灌(即灌溉時(shí)機(jī)是溫室作物生產(chǎn)灌溉管理中需要確定的兩大基本問題。因此研究溫室設(shè)施中作物節(jié)水灌溉理論與技術(shù),同時(shí)結(jié)合溫室濕度控制策略,有效控制實(shí)施溫室作物

4、灌溉量,緩和溫室高濕環(huán)境的矛盾,這對(duì)指導(dǎo)溫室作物精量灌溉與按需灌溉,進(jìn)一步提高灌溉水的利用率和生產(chǎn)效率,改善溫室作物的生長(zhǎng)環(huán)境,以及改善作物品質(zhì)與提高產(chǎn)量均具有十分重大的意義。2. 溫室作物需水規(guī)律研究研究設(shè)施栽培條件下作物需水量及其變化規(guī)律,是做好設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉、精量按需灌溉的前提和基礎(chǔ)。溫室目前主栽蔬菜(如黃瓜、蕃茄等需水量的研究工作起步較晚,相對(duì)大田作物而言,沒有一套成熟的計(jì)算方法。隨著節(jié)水灌溉理論研究的進(jìn)一步發(fā)展,國(guó)內(nèi)學(xué)者開始對(duì)溫室栽培作物的灌水上限進(jìn)行試1本課題得到基金項(xiàng)目:高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目(20040299004、江蘇大學(xué)博士創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目的資助。驗(yàn)研究,

5、并提出了不同蔬菜的灌水上限。賀忠群等1采用水分張力計(jì)控制滴灌系統(tǒng)對(duì)溫室黃瓜開花結(jié)果期適宜灌溉土壤水分上限進(jìn)行了研究,確定適宜的灌溉上限、灌溉次數(shù)和灌溉量。認(rèn)為秋延后溫室黃瓜栽培在滴灌條件下,開花座果以灌水上限為90%,灌水次數(shù)10次,總灌溉定額為1934.76m3/hm2為宜。王紹輝等2對(duì)不同土壤含水量對(duì)日光溫室黃瓜生理特性影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究,結(jié)果表明,當(dāng)土壤含水量為飽和含水量的85-90%時(shí),根系活力較高,光合速率較強(qiáng),氣孔阻力較小;當(dāng)土壤含水量達(dá)到飽和含水量的55-60%時(shí),黃瓜植株容易發(fā)生水分脅迫。部分學(xué)者3,4,5也研究了溫室-作物-環(huán)境體系中水熱耦合問題,討論了溫室中影響作物生長(zhǎng)的水

6、分和熱量在溫室中的流動(dòng)和作物的需水規(guī)律和灌溉指標(biāo)。因此,通過試驗(yàn)研究和分析,確定節(jié)水灌溉條件下作物的灌溉指標(biāo)是溫室設(shè)施作物節(jié)水灌溉理論研究需要解決的首要問題。但局限的是,大多數(shù)學(xué)者均是針對(duì)作物某一具體生長(zhǎng)階段進(jìn)行試驗(yàn)研究,缺乏對(duì)全生育期內(nèi)作物的需水規(guī)律進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,并建立作物的需水量與環(huán)境參數(shù)之間的變化關(guān)系;同時(shí)由于地域和氣候差異,缺乏不同地域和不同棚型的數(shù)據(jù)驗(yàn)證,從而局限了節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣。將作物水分生理調(diào)控機(jī)制與作物高效用水技術(shù)緊密結(jié)合開發(fā)出諸如調(diào)虧灌溉(RDI、分根區(qū)交替灌溉(ARDI和部分根干燥(PRD等作物生理節(jié)水技術(shù),可明顯地提高作物和果樹的水分利用效率。陳新明、蔡煥杰等6提出了

7、局部控水灌溉溫室大棚番茄需水耗水信息研究,比較了正常灌溉和局部控水灌溉情況下,研究了番茄的根須數(shù)量、氣孔導(dǎo)度、葉水勢(shì)和蒸騰速率變化,并比較了番茄生育期的耗水量和產(chǎn)量,認(rèn)為局部灌溉雖然減少了番茄的根須數(shù)量,降低了番茄葉片光合速率蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和葉水勢(shì),但提高了番茄的根系吸水力和根冠比,抑制了番茄的無效生長(zhǎng),同時(shí)可以降低溫室內(nèi)濕度,增加了土壤的通透性,減少了作物病蟲害,可以使番茄的品質(zhì)得到明顯改善,提高了水分生產(chǎn)率,實(shí)現(xiàn)以水調(diào)質(zhì)功效,從而為研究適合不同地區(qū)的非充分灌溉制度提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支撐。作物調(diào)虧灌溉的發(fā)展和實(shí)施對(duì)溫室農(nóng)業(yè)的發(fā)展和精確農(nóng)業(yè)的應(yīng)用具有重要意義。3. 溫室作物灌溉決策的定量指標(biāo)研

8、究在溫室設(shè)施內(nèi),考慮土壤-作物-大氣連續(xù)體(SPAC,用于灌溉決策的定量指標(biāo)有3種: 1根據(jù)土壤水分狀況確定灌溉時(shí)間和水量,考慮的因素包括不同作物適宜水分上下限、不同土壤條件、土壤水量平衡方程及參數(shù)選擇等;2根據(jù)作物對(duì)水分虧缺的生理反應(yīng)信息來確定是否需要灌溉,常用的指標(biāo)包括作物冠層溫度相對(duì)環(huán)境溫度的變化、莖果縮漲微變化、莖/葉水勢(shì)、莖流變化等;3根據(jù)作物生長(zhǎng)的小環(huán)境氣象因素的變化確定灌溉的時(shí)間和作物的灌水量,通過氣象因素確定作物的蒸騰蒸發(fā)量來進(jìn)行灌溉決策。3.1 土壤指標(biāo)利用土壤信息控制作物灌溉量可以間接得出作物的需水信息。包括土壤含水量和土水勢(shì)兩方面。用土壤含水量診斷作物缺水已較為成熟,主要

9、包括稱重法、電阻法、時(shí)域反射儀、射頻反射儀等,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分。目前在溫室設(shè)施內(nèi)應(yīng)用較多的是采用時(shí)域反射儀(TDR、張力計(jì)進(jìn)行土壤水分和水勢(shì)監(jiān)測(cè)。以土壤水分運(yùn)動(dòng)和平衡為中心的土壤-作物-大氣系統(tǒng)模擬,從簡(jiǎn)單的水均衡模型到復(fù)雜的水動(dòng)力學(xué)模型,但在模擬作物生長(zhǎng)和蒸騰與土壤水分有效性方面較差,且基本上不考慮地上部分作物生長(zhǎng)以及光合作用對(duì)地下根系生長(zhǎng)和吸水的影響。3.2 作物指標(biāo)同土壤水分的變化相比,作物生長(zhǎng)器官如葉、莖、果等的形態(tài)或生理變化,則可以更直接、快速、靈敏地反應(yīng)植物體內(nèi)水分狀況,合理的灌溉應(yīng)以作物的生長(zhǎng)情況和需水信息指標(biāo)為依據(jù)。主要包括植株外觀形態(tài)指標(biāo)(如葉面積系數(shù)、葉片顏色和厚度、葉片卷

10、曲等、根-莖-葉水勢(shì)、莖流、冠層-氣溫差、圖像紋理和光譜特征指標(biāo)、莖稈、果實(shí)微收縮量、植株電特性等方面7。對(duì)水勢(shì)的研究上,主要是考慮在不同的水分處理?xiàng)l件下,研究水勢(shì)隨時(shí)間和空間的變化規(guī)律,同時(shí),結(jié)合作物葉面積指數(shù)、葉綠素及作物干物質(zhì)積累及水分利用效率等參數(shù)進(jìn)行比較,確定土壤適宜的含水量8,9。賀忠群等10采用水分張力計(jì)控制滴灌系統(tǒng)對(duì)溫室黃瓜開花結(jié)果期適宜灌溉土壤水分上限進(jìn)行了研究,分析了不同水分處理?xiàng)l件下葉水勢(shì)的變化關(guān)系。鮑一丹等11結(jié)合葉片電特性(電容與葉水勢(shì)對(duì)玉米植株進(jìn)行了缺水度的實(shí)驗(yàn),能較好地反映植株干旱程度的變化?？到B忠等12研究了主要農(nóng)作物不同生育期對(duì)不同程度水分脅迫的反應(yīng),以土壤基

11、質(zhì)勢(shì)代替葉水勢(shì)作為調(diào)虧灌溉 (RDI 的指標(biāo),同時(shí)認(rèn)為葉水勢(shì)對(duì)土壤含水量有一明顯的閾值反應(yīng)。在溫室作物灌溉控制系統(tǒng)中,莖流不單獨(dú)作為一個(gè)指標(biāo)進(jìn)行研究,一般與作物冠層的蒸騰速率結(jié)合在一起研究作物的需水信息。謝華等13通過田間試驗(yàn)和理論計(jì)算, 用莖流計(jì)研究了冬小麥的蒸騰規(guī)律。彭致功等14系統(tǒng)地研究了日光溫室內(nèi)茄子的莖流變化規(guī)律及其與環(huán)境因子之間的關(guān)系。伍德林15、李國(guó)臣等16分析了不同供水條件下的黃瓜莖流日變化規(guī)律及環(huán)境因素對(duì)莖流變化的影響,提出了基于作物莖流變化的作物虧水診斷方法。根據(jù)莖直徑變化來反映作物水分狀況因?yàn)榫哂胁黄茐闹仓杲M織、適合長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn),在自動(dòng)灌溉領(lǐng)域已引起廣泛的關(guān)注17,

12、18。國(guó)內(nèi)以作物莖、果的微變化信息作為檢測(cè)方法,采用位移傳感器研究植株莖、果形態(tài)微變化作為作物需水信息進(jìn)行自動(dòng)控制灌溉的可行性已得到廣泛研究17-22。由于各種作物在形體、生理等方面有較大差異,種類作物對(duì)水分虧缺的響應(yīng)不同,同時(shí)作物的生理變化不僅僅只與水分相關(guān),同時(shí)取決于溫室設(shè)施內(nèi)微環(huán)境因子的變化和土壤肥力及病蟲害等,從而作物各種水分指標(biāo)在實(shí)際應(yīng)用中有很大的變異性、適用性和局限性。3.3 氣象指標(biāo)以影響作物生長(zhǎng)的溫室內(nèi)氣溫、空氣濕度、光照等基本的氣象信息為輸入變量,計(jì)算溫室內(nèi)蒸發(fā)蒸騰量,以判斷作物需水量。溫室中蒸騰速率是反映作物需水狀況的基本信息,一般與土壤含水率一起,作為傳統(tǒng)的作物虧水指標(biāo),

13、來反映作物需水程度和土壤的供水強(qiáng)度。在蒸騰速率的計(jì)算尺度上,目前溫室內(nèi)作物的蒸騰計(jì)算主要局限于單株作物的葉片或者是冠層的蒸騰強(qiáng)度計(jì)算,以及植株蒸騰的日變化規(guī)律。計(jì)算公式一類是采用參考作物騰發(fā)量( ET0乘以作物系數(shù),另一類是采用能量平衡法如Penman-Monteith模型來模擬計(jì)算溫室作物蒸騰速率的研究23,24。由于室內(nèi)風(fēng)速一般小于0.5m/s,空氣混合并不均勻,導(dǎo)致室內(nèi)溫度、濕度空間分布差異較大,植株不同位置的蒸騰強(qiáng)度變化也大,在采用該指標(biāo)用來判斷作物缺水度時(shí)需注意這種差異性。近年主要探討作物蒸騰與其它指標(biāo)的相互影響關(guān)系。溫室環(huán)境條件下,這種基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立作物蒸騰量從而估計(jì)作物需水量的

14、建模方法,對(duì)作物的水分和營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)來說,實(shí)質(zhì)是一種開環(huán)控制,沒有考慮室外氣候參數(shù)以及室內(nèi)半封閉環(huán)境條件發(fā)生變化對(duì)作物蒸騰帶來的影響。這導(dǎo)致在對(duì)作物蒸騰速率進(jìn)行估算進(jìn)而安排作物灌溉量時(shí)會(huì)帶來一定的誤差。4. 作物需水信息檢測(cè)裝置研究目前,在以下作物需水信息與精量控制灌溉技術(shù)方面進(jìn)行了嘗試和探索:1研究作物對(duì)水分虧缺信息的感受、傳遞與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程,建立作物水分信號(hào)診斷指標(biāo)體系,獲得利用作物莖桿變形測(cè)量、作物電特性等指標(biāo)診斷作物缺水狀況的新技術(shù)與新產(chǎn)品;2研究作物水分區(qū)域分布監(jiān)測(cè)技術(shù)和作物蒸騰過程快速監(jiān)測(cè)技術(shù),提出區(qū)域土壤水分空間變異性與最佳動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方式和區(qū)域土壤墑情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù),獲得土壤水分動(dòng)

15、態(tài)快速測(cè)定與預(yù)報(bào)技術(shù)及新產(chǎn)品;3以土壤墑情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、作物水分動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息與作物生長(zhǎng)信息的結(jié)合為基礎(chǔ),研究運(yùn)用模糊人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立具有監(jiān)測(cè)、傳輸、診斷、決策功能的作物精量控制灌溉系統(tǒng),研制開發(fā)智能化的灌溉信息采集裝置和智能化的灌溉預(yù)報(bào)與決策支持軟件25。如李國(guó)臣等26開展了作物莖流變化規(guī)律的分析并應(yīng)用到作物水分虧缺應(yīng)用上;楊世鳳等27通過檢測(cè)作物蒸騰量的變化速率和聲發(fā)射的變化關(guān)系檢測(cè)作物水脅迫的程度并應(yīng)用于作物的視情節(jié)水灌溉方面;張兵等28以太陽輻射、空氣濕度、風(fēng)速、空氣溫度為決策變量建立了作物需水量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)系統(tǒng),又以作物需水量和土壤濕度建立了作物灌水量模糊推理系

16、統(tǒng)。Zhang Naiqian29對(duì)土壤濕度無線傳感器進(jìn)行研究,采用頻率響應(yīng)測(cè)定了土壤的濕度和鹽分,并應(yīng)用該無線傳感器開發(fā)了一套土壤濕度監(jiān)控系統(tǒng)。近年來國(guó)內(nèi)相繼開展了作物葉片圖像特征和光譜特征與作物缺水度之間的關(guān)系,利用圖像特征和光譜特征來判別作物的需水程度,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建溫室作物水肥灌溉控制系統(tǒng)。1989年,Hashimoto30就提出了SPA (Speaking Plant Approach 的控制新思想。實(shí)現(xiàn)SPA 控制的關(guān)鍵是利用先進(jìn)的傳感器,實(shí)時(shí)準(zhǔn)確采集作物生長(zhǎng)信息。開發(fā)視覺傳感器和控制系統(tǒng),采集溫室作物生長(zhǎng)信息也已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。目前在國(guó)內(nèi),利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)進(jìn)行溫室作物

17、生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)方面的研究才剛剛展開31。趙杰文等32對(duì)蔬菜葉片的近紅外圖像的紋理特征值與其含水率之間的關(guān)系進(jìn)行了一些基礎(chǔ)性的研究。張憲法等33粗略的觀察葉片的顏色、仰角來作為灌溉的形態(tài)指標(biāo)。滕光輝等30利用量測(cè)葉冠投影面積來對(duì)黃瓜幼苗進(jìn)行生長(zhǎng)檢測(cè),取得了比較好的效果。溫室作物灌溉策略研究,目前主要開展了溫室作物灌溉的決策支持系統(tǒng),即在實(shí)際的溫室作物生產(chǎn)過程中,針對(duì)不同的溫室環(huán)境因子,選擇合適的灌溉需水信息指標(biāo),智能決策出灌溉量理論值,從而實(shí)現(xiàn)溫室設(shè)施內(nèi)的節(jié)水灌溉和精確灌溉。黃紅霞34、胡宏劫35等開發(fā)了溫室黃瓜灌溉量的決策支持系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室內(nèi)黃瓜蒸騰速率的日變化和季節(jié)變化、不同葉位蒸騰速率的變

18、化以及不同環(huán)境因子條件下蒸騰速率變化提供決策支持,同時(shí),可以對(duì)不同季節(jié)條件下溫室黃瓜栽培灌溉量提供決策支持。在溫室設(shè)施作物節(jié)水灌溉控制策略和智能管理方面進(jìn)行了有益的嘗試。5. 溫室設(shè)施濕度控制策略研究隨著無公害作物生產(chǎn)發(fā)展的需要,溫室設(shè)施環(huán)境調(diào)控由以溫度調(diào)控為核心逐漸向溫、濕度控制并重的方向發(fā)展。在灌溉實(shí)施和管理過程中,應(yīng)該考慮作物生長(zhǎng)濕度要求以及灌溉對(duì)設(shè)施濕度的影響程度。目前,溫室中濕度控制主要涉及兩個(gè)方面:為了避免作物葉片表面結(jié)露,而這一點(diǎn)很容易滋生作物真菌類病害;為了防止作物非常低的蒸騰速率,過低的蒸騰速率會(huì)導(dǎo)致作物中鈣元素的虧缺從而會(huì)引起作物發(fā)育的異常36。前者取決于室內(nèi)空氣的含濕量、

19、RH的值與葉片表面結(jié)露量(與葉片溫度有關(guān),后者主要與VPD大小有關(guān),相關(guān)濕度量的變化取決于溫室的濕度控制策略。5.1 濕度設(shè)定值控制策略在環(huán)境控制過程中,根據(jù)作物在不同生長(zhǎng)階段生長(zhǎng)發(fā)育的濕度要求,限制含濕量(或者是RH,或者是VPD參數(shù)在預(yù)先設(shè)定值內(nèi),以設(shè)定值作為控制的邊界條件,通過控制系統(tǒng)相配套的運(yùn)行裝置來對(duì)溫室生產(chǎn)的環(huán)境因子溫、光、濕、氣、水和風(fēng)等進(jìn)行綜合調(diào)控,國(guó)內(nèi)設(shè)施溫室控制一般均采取這種策略37。一般對(duì)濕度的調(diào)節(jié)是通過加熱或者是通風(fēng)操作來實(shí)現(xiàn),缺乏直接的方法去控制溫室內(nèi)的濕度狀況,這往往會(huì)增加溫室的能耗與生產(chǎn)成本。5.2 蒸汽壓差控制策略控制作物-空氣之間的蒸汽壓差或者是冠層-空氣之間

20、的蒸汽壓差既能減少植株水分消耗,同時(shí)能維持葉片氣孔一定開度以保證CO2和水分的交換速率。一種方法是直接設(shè)定溫室內(nèi)環(huán)境的蒸汽壓差;另一種可行的方法是,對(duì)于不加濕條件下,由于作物蒸騰過程是溫室內(nèi)主要水汽源,可以通過限定作物的蒸騰速率來控制灌溉量和調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度狀況。選擇合適的蒸騰速率計(jì)算公式,把RH(或者是VPD表達(dá)成蒸騰速率的函數(shù)關(guān)系,通過設(shè)定的蒸騰速率,轉(zhuǎn)化成對(duì)濕度的設(shè)定要求。在計(jì)算作物蒸散量模型中,有把白天或夜里的氣孔阻力考慮成常數(shù)的傾向38,這會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)精度和準(zhǔn)確性降低。而且在模型建立過程中,對(duì)于不同的假設(shè)將導(dǎo)致在預(yù)測(cè)濕度和蒸散強(qiáng)度時(shí)出現(xiàn)很大的差異,但這種差異性缺乏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。對(duì)于不同的作物和

21、作物生長(zhǎng)的不同階段,如何選取合適的VPD值甚為關(guān)鍵。5.3 基于過程的濕度控制策略首先,確定溫室內(nèi)栽培的作物與濕度相關(guān)的生理和生態(tài)過程:作物水分脅迫,鈣缺乏,作物生長(zhǎng)發(fā)育,通過空氣傳播的真菌類病害等方面。其次,確定每一過程中影響的主要濕度量,即是含濕量,是RH還是VPD。最后,針對(duì)每一過程中,根據(jù)控制的要求,確定相應(yīng)的濕度閾值。這種策略比單純的固定的RH設(shè)定值控制要節(jié)能的多,同時(shí)作物總的光合產(chǎn)物量要明顯增加39。6. 結(jié)論與建議溫室內(nèi)作物灌溉決策主要是解決兩方面問題,即何時(shí)灌和灌多少。合理灌溉技術(shù)的關(guān)鍵是以適量的水進(jìn)行適時(shí)灌溉,既能滿足作物對(duì)水的需要,又不致造成溫室土壤含水量和空氣濕度過大。目

22、前,設(shè)施農(nóng)業(yè)中作物栽培以蔬菜和花卉為主,目前對(duì)它們的需水規(guī)律的研究比較零散,還沒有取得可供推廣應(yīng)用的成果40。表征作物水分信息的眾多指標(biāo),因基本原理和操作可行性有其特定的適用性和局限性,在選取合適的作物需水信息指標(biāo)和灌溉決策指標(biāo)上,多數(shù)只是考慮了土壤-植物-空氣-環(huán)境連續(xù)體中某一個(gè)因素或某兩個(gè)因素進(jìn)行作物水分研究和旱情診斷,缺乏多指標(biāo)的綜合。環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)中只注重光照、溫度環(huán)境因子調(diào)節(jié),濕度對(duì)作物生長(zhǎng)、品質(zhì)的影響及調(diào)控重視不夠。因而,在灌溉決策中對(duì)作物、土壤、氣象復(fù)合系統(tǒng)做出綜合性的分析和判斷, 將是今后溫室作物灌溉管理工作中的難點(diǎn)和新點(diǎn)。即在溫室設(shè)施內(nèi),將土壤、作物和設(shè)施環(huán)境作為一個(gè)連續(xù)體40

23、,研究作物根系吸水、水分在作物體內(nèi)的傳輸和水分蒸騰散失過程,從系統(tǒng)角度研究溫室設(shè)施內(nèi)水分遷移規(guī)律,同時(shí)考慮在灌溉實(shí)施過程中作物對(duì)灌溉的響應(yīng)以及對(duì)溫室內(nèi)微環(huán)境的影響,從而真正實(shí)現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的按需灌溉,實(shí)現(xiàn)溫室設(shè)施作物栽培過程中環(huán)境控 制、節(jié)水、增產(chǎn)和降低能耗并行之目的。同時(shí)進(jìn)行農(nóng)學(xué)、植物生理、環(huán)境控制、工程技術(shù)等 學(xué)科知識(shí)相互結(jié)合，有效開展溫室設(shè)施作物試驗(yàn)測(cè)試裝置和研究方法的創(chuàng)新。 參考文獻(xiàn) 1 賀忠群，鄒志榮，陳小紅，等.溫室黃瓜節(jié)水灌溉指標(biāo)的研究J.西北農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版，2003， 31(3 ：77-80. 2 王紹輝，張福墁.不同土壤含水量對(duì)日光溫室黃瓜生理特性的影響J.中國(guó)蔬菜，2

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33、h Progress of Water-Saving Irrigation of Greenhouse in China Wu Delin1,2，Mao Hanping1 1Jiangsu Provincial Key Laboratory of Modern Agricultural Equipment and Technology， Jiangsu University，Zhenjiang，JiangSu ( 212013 2Engineering College，Anhui Agricultural University，Hefei（230061） Abstract In soil-crop-enviro