【摘 要】
:
日光温室作为农业生产过程中主要设施之一,由保温蓄热墙体、高透光率薄膜和一定的围护结构所构成,可通过后墙的蓄放热来保证温室夜间的温度,从而实现农作物越冬栽培生长的目的,是一个国家现代化农业发展水平的重要体现。随着对日光温室的深入研究,农业研究者已经意识到温室内温度是影响室内作物产量和品质的主要原因之一,温度过高或过低都不利于作物的正常生长。因此,探究日光温室内温度的空间分布规律,建立了温度梯度分布模
【基金项目】
:
陕西省科技创新引导专项项目(编号:2021QFY08-01);
论文部分内容阅读
日光温室作为农业生产过程中主要设施之一,由保温蓄热墙体、高透光率薄膜和一定的围护结构所构成,可通过后墙的蓄放热来保证温室夜间的温度,从而实现农作物越冬栽培生长的目的,是一个国家现代化农业发展水平的重要体现。随着对日光温室的深入研究,农业研究者已经意识到温室内温度是影响室内作物产量和品质的主要原因之一,温度过高或过低都不利于作物的正常生长。因此,探究日光温室内温度的空间分布规律,建立了温度梯度分布模型,合理调节和改善冬季温室作物的生长环境显得尤为重要,这对农业和农民收入的稳步增长都有着重要意义。本文在总结现有日光温室温度研究的基础上,以陕西杨陵西北农林科技大学园艺场土后墙日光温室为研究对象,通过采集室内温度和室外气象数据,分析了供试温室温度的日变化规律和空间分布规律。并以此为基础,通过引入了协整理论和误差修正模型等相关知识,建立了室内平均温度预测模型和空间温度分布模型,并通过模型计算值与实际值对比,验证了模型的有效性,得出如下主要结论:(1)线性回归分析是一种常用的日光温室温度预测方法,本研究针对预测过程中可能出现的伪回归问题提出了改进方法,即可以通过引入滞后变量来改进模型,消除残差自相关性,从而建立误差修正模型。(2)土后墙日光温室,其室内温度与室外温度的变化趋势基本一致,总体上呈现出一个“一升二降”的趋势。太阳辐射是引起室内温度变化最重要的一个因素,无论晴天还是阴天,室内温度与室外太阳辐射强度都成正比。当保温棉被揭开过后,室内温度快速上升,阴天在12:00左右到达最大温度,晴天在13:00左右到达最大温度,随后温度会快速下降,并在覆盖保温棉被后趋于平稳。(3)晴天和阴天状况下的日光温室室内温度空间分布规律基本一样。东西向温度呈现从西到东逐渐上升趋势,晴天最大温差为3.0℃,阴天最大温差为2.0℃。同一高度上,夜间南北向温度呈现出由后墙到前膜温度逐渐降低的趋势,且变化幅度较小,不超过1.0℃;白天南北向温度大致可归纳为南高北低,该趋势晴天状况下最为明显,温室南侧和中部的温度明显高于北侧。竖直向温度分布比较复杂,不同的天气和时间,分布趋势均不相同,夜晚时基本呈均匀分布,竖向温差很小;晴天白天时,由于受太阳辐射的影响较大,其室内温度由地面向上逐渐升高,但在过了温室后墙上的通风口后,温度又开始下降。而阴天白天,竖向总体呈现一个从低到高温度逐渐上升的趋势,但该变化幅度非常小,两端点间最大温差仅为0.5℃。(4)本研究通过室外气象数据与室内温度的变化关系,建立了一个基于协整理论的室内温度预测模型,可利用室外温度、湿度、前一日最低、最高温和太阳辐射等室外气象环境因子实现对日光温室内平均温度的预报。结果显示,误差修正模型的预测精度较高,显著优于常用的传统线性回归模型。阴天条件下误差修正模型的均方根误差和平均绝对误差分别为0.42℃和0.36℃,相较于传统线性回归模型的0.58℃和0.50℃分别降低了16.0和14.0个百分点。晴天条件下误差修正模型的均方根误差和平均绝对误差分别为1.59℃和1.36℃,相较于传统线性回归模型的1.95℃和1.80℃分别降低了35.0和44.0个百分点。说明本文提出的基于协整理论的日光温室温度预测方法具有较高的预测精度。(5)通过分析室内空间温度分布变化规律,建立了一个日光温室空间温度分布模型。通过对典型晴天天气下9:00和13:30两个时间点实测值和计算值的比较,得出模型对9:00的预报精度最高,最大绝对误差为0.69℃,均方根误差为0.37℃;对13:30的预报效果略差,最大绝对误差为1.30℃,均方根误差为0.73℃。总体上通过模型计算得到的日光温室空间上某一点的温度值较为准确,可用于温室空间温度的初步分析计算。综上所述,本文提出的日光温室室内平均温度预测模型和空间温度分布模型,丰富了温室温度测算体系且预测精度较高,可为日光温室内的温度调控提供一定的决策依据和参考意义。
其他文献
在气候和环境变化情况下,从区域到全球的碳循环过程也在随之发生变化。黄土高原在退耕还林(草)等植被持续建设措施的恢复和治理之下,流域的植被种类、密度和覆盖度明显提升,流域碳密度和碳储量也在发生改变。因此,以泾河流域为例,全面评估流域碳循环过程中碳密度和碳储量累积,全面分析流域碳固存过程的时空变异规律,探究影响碳循环过程的主要驱动因素,对于泾河流域生态保护以及固碳管理有重要作用。本文以RHESSys生
土壤盐渍化和干旱缺水严重制约了干旱和半干旱地区农业可持续发展。在新疆盐碱化棉田中,为了保证棉花健康生长,常在冬(春)季实施大定额地面灌溉洗盐,而棉花生育期采用膜下滴灌。这种灌溉洗盐方式既浪费了水资源,还要可能造成土壤养分的流失。因此,探索免冬春灌条件下棉田生育期灌溉洗盐一体化对棉花生长和土壤水盐运移的影响,对盐碱化棉田节水控盐和棉花高效生产具有重要意义。本文通过2020-2021年大田棉花灌溉实验
滴灌是当前灌水效果最好的节水技术之一。滴头对于滴灌系统的高效运行至关重要,压力补偿式滴头属于其中的一种,它可通过改变不同压力下水流经过流道的长度或过流面积来调节流量,使流量在一定的压力范围内保持稳定。由于压力补偿式滴头具有补偿性能好、适用范围广、水分利用效率高等优点而被广泛应用于节水灌溉工程。弹性片和流道结构是压力补偿式滴头的主要组成部分,对滴头水力性能影响重大。但目前,关于弹性片和流道结构与滴头
我国黄土高原的苹果种植面积达130万hm~2,占全球的25%,是世界上最大的苹果集中栽培地区,其中80%为旱作果园。与刺槐等生态林不同,苹果树在营养生长和生殖生长阶段表现出显著不同的耗水特征,显著地影响土壤水分运移与分布,加之降雨不足导致了严重的土壤干燥化问题。近20年黄土高原苹果栽植面积的迅猛增加不仅改变了苹果园土壤水文过程,也深刻影响着区域关键带水循环。同时黄土区干旱少雨且土质疏松多孔,汽态水
甘肃是我国春玉米主要的粮食生产基地,采用合理的密度进行种植、科学施用肥料是制约春玉米生长、产量形成的重要手段。本文选用先玉335为试验品种,设置了3个种植密度,分别为35000株/hm~2(D1)、55000株/hm~2(D2)、75000株/hm~2(D3);4个氮肥施量,分别为0 kg/hm~2(N1)、180 kg/hm~2(N2)、225 kg/hm~2(N3)、270 kg/hm~2(N
农业生产是一个高耗水过程,随着全球人口不断增加,需要消耗更多的水资源用于粮食生产。与此同时,作物需水量和产量会随生育期内高温事件发生的等级和持续时间而发生改变。作物生产水足迹是评价作物生产用水特征的综合指标,可为评估高温事件对作物耗水及产量影响提供有效工具。论文基于中国黄淮海地区85个气象站点1997-2017年的气象数据,分析了该地区高温事件的分布规律,设置了实际温度情景(S1)、玉米穗期高温情
浅沟侵蚀是发生在陡坡耕地上一种线性侵蚀方式,在黄土高原坡沟侵蚀系统中起着承上启下的作用。目前对于浅沟的研究多集中于室内模拟试验和野外坡面单元定位试验。随着遥感技术的不断发展,遥感影像已逐渐应用于浅沟研究中,然而基于遥感影像进行浅沟空间位置识别的方法多为目视解译和机器学习等方法,关于深度学习进行浅沟识别的报道鲜有见闻。本研究以2009~2021年高分辨率遥感影像为数据来源,采用深度学习图像语义分割模
适宜的土壤含水率是保证作物正常生长发育的基本条件。当前,具备高机动性和及时性等优势的无人机遥感技术已经成为监测土壤含水量的一个热门研究方向。然而目前在使用无人机遥感监测不同下垫面条件的土壤含水率时并没有一个相对规范的光谱信息采样窗口大小及其选择方法。为了解决这一问题,本文以河套灌区内的三块典型田块为研究区域,分别在裸土期和植被覆盖期获取土壤含水率数据和研究区域的无人机多光谱遥感影像。使用不同窗口大
玉米是我国种植面积最大的粮食作物,其产量直接关系到我国粮食供应安全。籽粒灌浆过程是提高产量的关键,弱势籽粒灌浆不良是限制玉米产量的重要难题。为了提高产量,农民往往采取过度施氮以及频繁耕作等措施,导致土壤质量下降、氮肥利用率低、农田碳排放增加等各种经济和环境问题。另外,黄土高原地区水资源有限、年际降雨量分布不均和严重的蒸发损失(1500 mm)使土壤水成为限制该地区农业可持续的重要因素。保护性耕作措
参考作物蒸散量(ETo)是农业水循环和水量平衡的重要组成部分。准确估算ETo对于农业水资源管理、作物需水量估算和灌溉优化调度都具有重要意义。联合国粮农组织(FAO)推荐的FAO-56 Penman-Monteith模型被认为是计算ETo的标准模型,能够得准确估算ETo。然而,许多地区缺乏该公式所需的完整气象数据,导致其应用受到很大限制。为了探究在有限气象数据输入条件下替代FAO-56 Penman