Контрол на напоителните системи в оранжерията с помощта на фитомониторинг

Контрол на напоителните системи в оранжериите с помощта на фитомониторинг Дисертация за получаване на академична степен доктор rerum horticulturarum (Dr. rer. Hort.) Предоставено в Земеделския и градинарски факултет на Университета Хумболт в Берлин от Dipl.-Agr. Евантия Екзарху р. 25 декември 1971 г. в Солун Президент на Университета Хумболт в Берлин проф. Д-р. Юрген Млинек Декан на Факултета по земеделие и градинарство проф. Д-р Уве Йенс Нагел Рецензент: 1. проф. Д-р Уве Шмит 2. Проф. Д-р Зигфрид Клайзингер 3. Проф. Д-р Matthias Langensiepen Ден за устен изпит: 23.03.2006 г.

напоителните

5 5. ДИСКУСИЯ - ЗАКЛЮЧЕНИЯ. 135 5.1. ФИТОМОНИТОРИНГ ТЕХНОЛОГИЯ В ОПТИМИЗАЦИОННИЯ ПРОЦЕС НА ПРОИЗВОДСТВОТО. 135 5.2. ОЦЕНКА НА ИЗБРАНАТА ИЗМЕРВАЩА ТЕХНОЛОГИЯ. 136 5.2.1. Контрол на напояването с помощта на тензиометъра. 136 5.2.2. Определяне на оборота на зеленчуковата вода чрез дебита на сока. 138 5.2.3. Измерване на директна транспирация по метода на газообмен. 140 5.2.3.а Представителност и точност на измерените стойности. 140 5.2.3.b Дългосрочна проверка на точността на процеса на измерване. 142 5.3. КОНТРОЛ НА ПОЛЯНЕТО СЪГЛАСНО ИЗМЕРЕНОТО ТРАНСПИРАНЕ SUM144 5.3.1. Контрол при силно облъчване при северноевропейски парникови условия. 144 5.3.2. Контрол при силно облъчване при парникови условия в Южна Европа. 147 5.3.3. Напояване според нуждите без натрупване на сол в субстрата. 148 5.4. ОПТИМИЗАЦИОННИ ПОДХОДИ НА НЕОБХОДИМ КОНТРОЛ ЗА НАПРАВЯВАНЕ. 151 РЕЗЮМЕ. 156 РЕЗЮМЕ. 159 СПИСЪК НА ЛИТЕРАТУРАТА. 162 ПРИЛОЖЕНИЕ А: СПИСЪК НА ИЛЮСТРАЦИИТЕ. 176 ПРИЛОЖЕНИЕ Б: СПИСЪК НА ТАБЛИЦИТЕ. 182 ПРИЛОЖЕНИЕ В: ТАБЛИЦИ И ФИГУРИ ЗА НАСТРОЙКА НА ЕКСПЕРИМЕНТА. 185 ПРИЛОЖЕНИЕ Г: СПИСЪК НА ИЗПОЛЗВАНИТЕ РАЗМЕРИ И СЪКРАЩЕНИЯ. 193 ИЗКЛЮЧЕНИЕ. 198 БЛАГОДАРЯ. 200

8 ВЪВЕДЕНИЕ, физиологичните процеси и размерите на растението могат да се записват директно и да се използват за оптимизиране на растителната среда. Следователно като част от дисертационния проект се търсят възможни методи за управление на напоителните системи според измерените растителни реакции. Следните фокусни точки са определени за работа по тази тема: Оценка на съществуващите методи за измерване, които служат за контрол на напояването в оранжерията. Представяне на моделните подходи за определяне на водния оборот на растителните запаси. Възможности за събиране на данни за централата с цел записване на оборота на водата. Използване на нов измервателен инструмент за измерване на транспирацията. Изследвания на новия метод за измерване на транспирацията върху различни зеленчукови култури с висока конверсия на вода в различни субстрати. Разработване на поливен контрол, базиран на принципа на фитоконтрола. Изследвания за приложимостта на новия метод за декоративни растения в региони с висок воден оборот. Изследвания върху динамиката на хранителните вещества с напояване, основано на нуждите. Изследвания за ефективността на използването на водата при новия метод за контрол.

ИЗИСКВАНИЯ ЗА НАПОЛВАНЕ 21 1.4.1. Интегриране на WUE Стойностите на WUE на различните култури на определено място се различават значително както през деня, така и през годината. По време на деня текущата стойност на WUE се определя от съдържанието на водни пари между листата и околния въздух и от фотосинтетично активната радиация. Сезонните вариации през годините са свързани с онтогенетичното развитие на съответната култура (време на цъфтеж, развитие на плодовете) и сезонните вариации на климата (LARCHER, 1994). Фиг. 2: Дневен ход на текущия WUE Ph, нетната фотосинтеза и изпотяването в Cucumis sativus

28 ВОДЕН ПОТОК В ПРОСТРАНСТВОТО на почвата са кривите на водното напрежение или pf кривите, които показват връзката между водното напрежение и водното съдържание като кумулативна крива на водните пропорции с нарастващ воден потенциал. Максималното съдържание на вода се достига, когато цялата порна порция се напълни с вода (BECK, 2000). Следователно наличната в растенията вода в почвата не зависи толкова от абсолютното количество вода в почвата, а от енергийните усилия, необходими за освобождаване на водата от почвената матрица. Фиг. 5: Зависимост на водния потенциал на пясъчна и глинеста почва от водното съдържание в почвата (LÖSCH, 2001) Ако вече няма разлика в водния потенциал между почвата и растението (типично за зората), в растението преобладава водният потенциал на предзори, което определя общото състояние на водоснабдяването Характеризирано местоположение. 2.2. Воден поток в растението Общият воден потенциал Ψ ​​W на растителна клетка се получава от следното уравнение на водния потенциал: (-) Ψ W = (-) Ψ π + (+) Ψ P (6) С отрицателен воден потенциал Ψ ​​W на растителна клетка, в сравнение с нейния

34 ВОДЕН ПОТОК В ПРОСТРАНСТВОТО Фиг. 8: Електрически аналогичен модел на транспирационния масов поток вътре в листа (SCHMIDT, 2002) 2.2.2. Стоматно регулиране на интензивността на транспирацията Промените в климатичните условия в областта на макроклимата (външен въздух) променят градиента на водния потенциал в микроклиматичната зона на растението или насаждението (пасивни растителни реакции). Ендогенни, както и екзогенни фактори, които влияят на осморегулаторните процеси в растението, задействат активните растителни реакции. Фотоактивните и хидроактивните движения на устицата са свързани с осмотични размествания (LÖSCH, 2001). Фактори като глобалната радиация, съдържанието на CO 2, влажността на въздуха и температурата влияят на поведението на отваряне на устицата, с ефект върху транспирацията и асимилацията на CO 2 (BAKKER, 1991). Доколкото движенията на устицата се модифицират от VCD l-b, ние говорим за хидропасивни движения (фиг. 9). Размерът на тези устични реакции се различава при различните видове растения и е различен в зависимост от местоположението. Затварянето на устицата се случва, когато има високо парциално налягане на CO 2, воден стрес и наличие на абсцизова киселина и поливалентни катиони (SCHMIDT, 1989).

СЕНЗОРИ И МОДЕЛИ 59 се осъществява след достигане на предварително избрана обща радиация и за предварително определен период от време. Предимството е, че в реколтата не са необходими сигнални линии, които затрудняват работата в оранжерията. Въпреки че определянето на нуждите от вода е лесно, този метод не винаги показва високопроцентна корелация между радиационните стойности и потребностите от вода.През зимните месеци влиянието на глобалната радиация е ограничено и нуждите от вода се определят главно от други фактори като влажност, стадий на растеж на растението и др (Фиг. 12). Дори през лятото корелацията между нуждите от радиация и вода е най-много 90%. Това отклонение от 10% може да се увеличи за три дни и да доведе до неправилно поливане (MACKROTH, 1993). Фиг. 12: Зависимост на потребността от вода в растенията от общото облъчване (SCHULTE, 1986 в: VON BAMBACH, 1993) Друго измервателно устройство е така нареченият изпарител. Съдът се пълни с пясък и вода. След като предварително определеното количество вода се изпари от пясъчната повърхност, започва напояването. В същото време съдът се презарежда (MACKROTH, 1993).

СЕНЗОРИ И МОДЕЛИ 65 Оценката на сензорите следва в табл. 4. Броят точки предоставя информация за това как критерият изпълнява оценката (? = Няма информация в литературата): Надеждност: висока точност и липса на влияние (от фактори на околната среда и др.), висока точност, но влияние, достатъчна точност и влияние Монтаж: лесен (за производителя), умерен, труден Неизправност/поддръжка: ниска, умерена, висока Преносимост: във всички субстрати, почви и всички методи на обработка, но не във всички почви на субстрата всички културни методи, в няколко субстрата, почви и културни методи Таблица 4: Оценка на почвените сензори за влага Метод на измерване/смукателно напрежение на сензора Надеждност Инсталационно усилие (неизправности/поддръжка) Преносимост Тензиометър Тензиостат Аналогов тензиометър Електрически капацитет Гипсов блок Воден знак Диелектрична константа TDR FD Топлопроводимост? Други сензори хигрометър неутронна сонда? Гама лъч? ЯМР?

СЕНЗОРИ И МОДЕЛИ 71 сензорите изискват по-малко поддръжка и са по-малко склонни към повреда. Изчисляването на водния оборот при определени климатични условия се основава на емпирично получени модели. Оборотът на водата може да бъде по-добре изчислен чрез комбиниране на няколко променливи на смущения. От тези емпирични модели не е възможно да се извлече връзка, която обикновено е валидна за всички култури. Параметрите на модела са специфични за растенията и трябва да бъдат адаптирани към съответните условия (BECK, 2000). Процесът на фитомониторинг предлага нови възможности за получаване на директна информация от растението за текущия му метаболизъм на вещества и енергия. Физиологичните реакции на растенията се визуализират с помощта на измервателни данни. Методът на фитомониторинг не изисква познаване на всички влияещи фактори на растителните процеси. Записването на текущите стойности на реакциите на растенията дава възможност за изчисляване на количеството на материалния или енергийния оборот за кратки и дълги периоди от време. Тази техника има за цел ранно и обективно откриване на функционални нарушения в растенията и своевременно разкриване на растителните реакции (TON et al., 1997 в: KOPYT et al., 2001).

80 ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ОБРАТНОСТТА НА ВОДА И КОНТРОЛ НА НАПРАВЯВАНЕТО благодарение на по-малко кювети и ограничена площ на листата). Ако скоростта на подаване на помпата остава постоянна, броят на свързаните кювети е важен за изчисляване на измервателната площ (SCHMIDT, 1998). За да се изключи образуването на конденз върху капацитивния сензор за влажност при висока относителна влажност (над 95%), пробните газови потоци в устройството се загряват. Въздушните течения се загряват преди да бъдат засмукани или по пътя към камерата за деуар. Вътрешна температура D сегмент: 22 C Вътрешна температура E сегмент: 37 C Температура на въздуха: 20 C В Dewar: t 2 = 25 C RH 2 = 70% входящ въздух: t 1 = 20 C RH 1 = 95% отопление на въздуха: 30 C Фиг. 17: Изтичане на кондензационна формация в измервателното устройство за газообмен поради нагряване на еталонния въздух по пътя към камерата на Дюар - графично обяснение в диаграмата h, x Mollier (SCHMIDT, 1998) При нагряване на въздушния поток относителната влажност на измерващия газов поток се намалява, без да се променя абсолютната влажност. Ако абсолютната влажност остане същата, относителната влажност намалява. За