日光温室小气候时空分布研究及模拟模型验证

【摘要】：日光温室是我国的主流温室,研究日光温室环境分布是为了实现温室环境控制,优化作物生长,预测温室病害发生。本文在不同茬口黄瓜日光温室内进行了温室环境参数的多点测量,利用普通克里格插值法模拟了日光温室内太阳辐射、温湿度的空间分布,利用能量守恒和温室内水分动态平衡原理构建了日光温室温湿度模拟模型,进而预测日光温室黄瓜霜霉病的发生。研究结果如下：1.不同茬口不同天气条件下温室内太阳辐射分布自上而下逐渐降低,其中不同季节晴天温室内太阳辐射值达到500 w/m2,阴天时温室内太阳辐射值低于100w/m2。温室内太阳辐射水平梯度呈“M”型,在同一冠层高度时,温室南北位置太阳辐射值高于温室中央。2.不同茬口不同天气条件下黄瓜日光温室温度空间分布规律不同。不同茬口温室夜间温度分布均匀,差异不显著。春季晴天和阴天13点时,温度水平梯度分布由东向西逐渐降低,多云天气温室内最高温度分布在温室冠层中部中央位置,雨天温室内不同冠层高度温度分布均匀,无显著差异性。夏季13点时,不同天气条件下不同冠层高度温度分布趋势相同,均为由东南角向北方向逐渐降低。秋季黄瓜日光温室13点时,无论是晴天、多云、还是雨天天气,温室冠层上方温度分布均由南向北逐渐降低；冠层中部中央温度向东西两边逐渐降低；冠层底部温度中央向两边逐渐升高。冬季13点时,晴天和多云天气冠层上方温度由北向南逐渐升高,冠层中部和底部为中央向两边逐渐降低。3.不同茬口不同天气条件下黄瓜日光温室湿度空间分布规律不同。春夏茬黄瓜日光温室夜间湿度分布差异不显著,春季夜间湿度在60%以上,夏季夜间湿度在80%以上。秋冬茬黄瓜日光温室夜间湿度分布差异显著,秋季不同天气条件下,温室冠层上方与中部湿度水平梯度差值为2%,冠层底部湿度最大差值为10%,湿度分布由南向北逐渐降低；冬季夜间温室靠南位置出现90%较高湿度值,不同天气条件下冠层底部湿度水平梯度差值为5%,冠层上方在雨天时水平梯度差值为6 %,可能是由于薄膜滴水引起湿度分布差异增大。4.构建了黄瓜日光温室夜间冠层叶片温度和空气相对湿度估计模型。利用2014年9月、10月的温湿度监测数据进行模型验证,日光温室内实际温度值与预测温度值的均方根误差(root-mean-square deviation, RMSD)为0.016℃和0.024℃,湿度值的RMSD为0.15%和0.13%。结合温室叶片温度和湿度模型与黄瓜霜霉病初侵染和潜育期预警模型,预测了日光温室黄瓜霜霉病的发生,为日光温室灾害预警提供了温湿度数据。黄瓜霜霉病病害预测发生日期与田间实际调查日期相吻合。在目前中国实际生产条件下,温室环境监测大多数只测量温室某一点的环境参数值。由于日光温室属于封闭或半封闭设施,小气候变化规律独特,温室环境存在空间差异性,某一点的环境测量值不能代表整个温室环境的真实值。利用空间插值法模拟温室内不同冠层高度的温湿度分布情况,不仅可以准确直观的了解温室内环境分布情况,而且通过多方位的环境监测,还可以及时预测温室病害的发生。