第1章 绪论 1

1.1 研究意义与目的 1

1.2 相关概念及说明 3

1.2.1 我国主要栽培设施类型 3

1.2.2 温室大棚内节水灌溉技术 4

1.3 温室栽培中存在的主要问题 6

1.4 国内外研究现状与进展 8

1.4.1 膜下滴灌的节水效应 8

1.4.2 温室大棚内的微气候环境 9

1.4.3 膜下滴灌土壤水分运动及水肥调控 9

1.4.4 温室大棚内灌溉制度 10

1.4.5 温室作物需水规律和需水量 12

1.5 主要研究内容和方法 18

1.5.1 主要研究内容 18

1.5.2 研究方法 19

第2章 温室作物需水量田间试验 21

2.1 试验区基本情况 22

2.1.1 试验温室的结构特性 23

2.1.2 温室滴灌系统简介 24

2.1.3 试验作物品种 25

2.2 田间试验方案 25

2.2.1 试验设计 25

2.2.2 暗管排水布置 27

2.2.3 简易测坑布置 28

2.2.4 观测内容及仪器布置 29

2.3 试验主要仪器 30

2.3.1 时域反射仪 30

2.3.2 植物生长监测仪 31

2.4 水量平衡法推求温室膜下滴灌作物需水量 33

2.4.1 温室滴灌系统灌水利用系数确定 34

2.4.2 TDR实测土壤含水量计算原理 36

2.4.3 温室膜下滴灌土壤实际浸润深度计算方法 36

2.4.4 温室番茄膜下滴灌需水量计算方法确定 37

第3章 基于PLS的温室作物蒸腾速率预测模型 39

3.1 试验资料和方法 40

3.1.1 环境因子与蒸腾速率测量 40

3.1.2 快速称重法 40

3.2 温室番茄蒸腾速率的变化规律 41

3.2.1 温室番茄蒸腾速率的长系列变化 41

3.2.2 温室番茄蒸腾速率的日变化 42

3.2.3 温室番茄蒸腾速率与环境因子间的相关性分析 43

3.3 基于PLS的温室番茄蒸腾预测模型 46

3.3.1 偏最小二乘回归方法简介 46

3.3.2 偏最小二乘回归的建模步骤 50

3.3.3 温室番茄蒸腾速率的PLS预测模型 51

3.3.4 PLS回归模型的检验与分析 54

3.4 本章小结 56

第4章 水面蒸发法需水量计算模型 57

4.1 水面蒸发和需水量的变化规律 57

4.1.1 蒸发量、需水量的变化趋势 57

4.1.2 蒸发量、需水量的主要影响因子分析 58

4.1.3 蒸发量、需水量间相关性分析 59

4.2 水面蒸发法需水量计算模型验证 61

4.2.1 拟合结果 61

4.2.2 误差分析 63

4.3 本章小结 63

第5章 作物系数法需水量计算模型 65

5.1 需水量和作物系数年变化规律分析 65

5.1.1 作物需水量 65

5 .1.2 作物系数 67

5.2 需水量和作物系数月变化规律分析 69

5.3 作物系数法需水量计算模型验证 74

5.3.1 拟合结果 74

5.3.2 误差分析 74

5.4 本章小结 75

第6章 神经网络理论和MATLAB神经网络工具箱 77

6.1 神经网络简介 77

6.1.1 人工神经网络概述 77

6.1.2 人工神经网络模型 78

6.1.3 神经网络激活函数 79

6.1.4 神经网络模型分类 80

6.2 误差反向传播网络 81

6.2.1 BP网络结构 81

6.2.2 BP网络原理 81

6.3 Elman动态回归神经网络 84

6.3.1 Elman动态同归神经网络结构 85

6.3.2 Elman网络原理 86

6.4 MATLAB神经网络工具箱 88

6.4.1 MATLAB简介 89

6.4.2 BP网络的神经网络工具箱函数 91

6.4.3 MATLAB中BP网络的训练过程 93

6.4.4 Elman神经冈络工具箱函数 94

第7章 基于BP网络的温室作物需水量预测模型 97

7.1 BP网络算法 97

7.1.1 BP网络的限制与不足 97

7.1.2 BP网络的改进算法 98

7.2 基于L M算法的BP网络温室作物需水量预测模型 99

7.2.1 BP网络层数的确定 100

7.2.2 试错法确定隐含层神经元个数 100

7.2.3 网络学习参数的选取 100

7.2.4 BP网络设计 101

7.2.5 样本数据的处理 102

7.3 BP网络温室作物需水量预测模型的应用 103

7.3.1 温室茄子需水量预测 103

7.3.2 温室番茄需水量预测 111

7.3.3 温室黄瓜需水量预测 112

7.4 本章小结 113

第8章 基于Elman网络的温室作物需水量预测模型 115

8.1 Elman网络模型的原理 116

8.2 Elman网络设计 116

8.3 Elman网络温室作物需水量预测模型的应用 117

8.3.1 温室茄子需水量预测 117

8.3.2 温室番茄需水量预测 119

8.3.3 温室黄瓜需水量预测 120

8.4 BP网络模型和Elman网络模型对比 121

8.5 本章小结 121

第9章 基于GA-BP网络的温室作物需水量计算模型 123

9.1 GA-BP网络模型 123

9.1.1 BP网络的不足与优化 123

9.1.2 遗传算法简介 124

9.1.3 遗传算法在神经网络巾的应用 127

9.2 GA-BP网络在温室作物需水量预测模型中的应用 129

9.2.1 样本数据的处理 129

9.2.2 网络结构的确定 130

9.2.3 遗传算法优化网络参数 132

9.2.4 GA-BP网络模型的训练 133

9.2.5 模型的拟合与检验 134

9.3 本章小结 136

第10章 结论与展望 137

10.1 主要结论 137

10.2 创新点 139

10.3 展望 139

参考文献 141 2100433B

本书介绍温室膜下滴灌作物需水量计算方法，主要内容包括：温室作物需水量田间试验，温室番茄叶片蒸腾速率的变化规律及基于PLS的蒸腾速率预测模型，基于水面蒸发法的温室作物需水量计算模型，作物系数法需水量计算模型，基于BP， Elman和GA-BP等神经网络的温室作物需水量计算模型等。

概述

isoline map of crop evapotranspiration

在地图上由作物需水量等值点的连线所形成的需水量分布图。

一、作物需水t定义及影响因素 1.作物需水量定义 国内及国际对作物需水量比较统一的定义是:在充分供水条件下作物获得较好产量时消耗在植物蒸腾和棵间土壤蒸发的水量之和。对于一些特定的作物,如水稻,还把生长期正常渗漏,盐碱土壤种植作物的洗盐用水也计算在需水量之内。随着灌水技术的改进,栽培技术的提高,一种环境需水也在形成之中,例如:作物在高温下光合强度减弱,为了提高光合作用强度,需要降温,这样又增加了改变环境的用水量。如此可将以上叙述写成公式: E二E。十E。十E。“…① 式中:E—作物需水量 E。一一植物蒸腾量 E。一一裸间土壤蒸发量 E。一一该善环境用水量 早田在一般情况下,E。值等于零;水田等于渗漏量。E。的用量随环境变化有很大不同,很难用某一规律来描述,需把E。值另作处理,所以通常称它为加大需水量。2100433B

测定不同条件下农田的蒸发蒸腾量和稻田渗漏量，并观测有关的气象因素、作物生长发育及土壤性状，分析、确定各因素对作物需水量的影响和需水量的时空变化规律以及计算方法。蒸发蒸腾量用设置于田间试验小区中的蒸渗器测定。用称重法或传感器测出一定时段内蒸渗器的总重量下降值，即为该时段内蒸发蒸腾量。或者，测定蒸渗器中土壤含水率下降值，计算出蒸发蒸腾量。对于水稻，同时测定试验小区水层深度下降值,以此减去蒸渗器中所测得的蒸发蒸腾量,即得渗漏量。

前言

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 涡动仪观测农作物需水量研究进展

1．3 涡动仪观测农作物需水量未来研究方向

1．4 涡动观测农作物需水量研究的意义

参考文献

第2章 云南省高原农作物涡动观测区特征

2．1 观测区概况

2．2 观测区的选取

2．3 涡动观测区的自然特征

2．4 涡动观测区水土资源供需平衡分析

2．5 涡动观测区农作物灌溉特性

2．6 小结

参考文献

第3章 涡动观测设备及观测内容

3．1 涡动观测设备及技术参数

3．2 涡动观测内容及方法

3．3 涡动相关法的基本原理

3．4 涡动观测设备安装调试

3．5 小结

参考文献

第4章 涡动观测农作物试验数据特性评价

4．1 油菜观测试验数据特性

4．2 水稻观测试验数据特性

4．3 蔬菜观测试验数据特性

4．4 小结

参考文献

第5章 观测区农作物需水量特性

5．1 农作物需水量的概念

5．2 农作物需水量的分析方法

5．3 农作物需水量特性

5．4 小结

参考文献

第6章 观测区农作物节水灌溉制度研究

6．1 农作物灌溉制度的内涵和确定方法

6．2 油菜节水灌溉制度研究

6．3 水稻节水灌溉制度研究

6．4 蔬菜节水灌溉制度研究

6．5 小结

参考文献

第7章 涡动仪观测农作物需水量研究应用对策和前景分析

7．1 应用条件与对策

7．2 应用前景分析

7．3 效益分析

7．4 小结

参考文献2100433B