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Sci Hortic| 沈阳农业大学设施节水课题组在东北寒区设施葡萄需水专用模型开发方面取得新进展
发布时间：
2026-08-12
来源：
科学园艺 Sci Hortic
近日，Scientia Horticulturae在线发表了沈阳农业大学设施节水课题组题为Improving prediction of grapevine evapotranspiration with modified stomatal resistance models in a greenhouse, Northeast China的研究论文。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.scienta.2026.114902
研究背景
葡萄是一种典型的稀疏植被，同时也是东北地区种植面积最大的设施果树。受设施结构及其特殊生长环境影响，其需水过程表现出高度的异质性，而当前尚缺乏针对该种植条件的专用需水模型。双源模型在模拟稀疏植被蒸散发方面性能优异，其中气孔阻力是关键参数。尽管多种气孔阻力模型已在田间条件下得到应用，但它们在温室环境中的适用性与参数化研究仍十分有限。为此本研究通过多时间尺度精度比较，旨在筛选适用于温室葡萄栽培的最优蒸散发模拟模型，以期为区域设施葡萄的节水提质提供技术支撑。
研究结果
1. 日光温室环境因子与温室能量闭合状况
4年试验期内，温室水汽压亏缺（VPD）、气温（Ta）、净辐射（Rn）、相对湿度（RH）等环境参数均呈现明显的季节性变化，峰值通常出现在盛夏（7~8月）。土壤体积含水量（θ）表现出一致的年际变化规律，各季节的平均值在24.1%–25.8%之间。通过温室能量闭合分析，发现研究期内能量闭合率在0.85~0.91之间波动，闭合率较高，说明各能量分量的监测数据较为可靠，利用其潜热分量对后续蒸散发模型进行校准是可靠的。
东北寒区葡萄日光温室葡萄生长期内环境因子与植株生长动态
试验期内温室能量闭合情况
2.模型的校准与敏感性分析
选取2017年数据进行模型参数率定，并将3种改进的SW模型（SW-ST、SW-JS、SW-CO）在小时尺度上的模拟值与实测潜热通量（λET）进行比较，结果表明SW-CO模型的率定精度最高，而SW-JS和SW-ST模型的精度略低，其中SW-JS模型的低估现象尤为突出。3种模型在日尺度上的模拟效果排序与小时尺度一致，但率定精度有所下降。
3种气孔导度模型的敏感系数
参数敏感性分析显示，SW-ST模型对参数 a₁最为敏感，而SW-CO模型，参数a₈的敏感性最高。SW-JS模型中所有参数的敏感性均相对较低，模型整体稳定性较高，而另外2种模型的稳定性略低。
3种改进模型在小时尺度上的率定精度（2017年）
3种改进的SW模型在日尺度上的率定精度（2017年）
3.模型的预测精度
系统比较了3种改进的SW模型在验证期（2018、2019和2021）内不同时间尺度上的模拟精度，发现温室葡萄蒸散发存在明显的时间尺度效应，不同模型在不同时间尺度上的模拟结果不尽相同。
3种SW模型在小时尺度的模拟效果
3种改进SW模型在日尺度的模拟效果
3种改进模型在不同生育阶段的模拟效果
4.结论
开发出的3种改进的Shuttleworth-Wallace（SW）双源模型中，耦合表面阻力模型（SW-CO）在小时尺度上表现最佳；SW-CO和SW-JS模型在日尺度上均表现良好，但存在相反的偏差趋势；生育阶段分析表明，SW-JS模型在生长早期具有优势，而SW-CO模型在生长中后期表现更优，SW-ST模型在不同生育阶段均表现较差。综合不同时间尺度模拟表现，推荐SW-CO模型作为寒区日光温室葡萄蒸散发模拟的最优选择。
沈阳农业大学水利学院博士生姜森严为论文的第一作者，魏新光副教授为论文通讯作者，西北农林科技大学水利与建筑工程学院付诗宁为本论文联合通讯作者，水利学院王惟舒副教授、硕士研究生朱克伟也参与了本研究的试验与论文撰写工作，该项目得到了国家自然科学基金(51709174)、辽宁省“兴辽英才计划”（XLYC2513015）和辽宁省教育厅面上项目（JYTMS20231272）等项目的联合资助。
团队或作者（第一或者[和]通讯作者 简介）
第一作者：姜森严，男，汉族，博士。主要从事设施果树蒸散发模拟研究，研究期间发表SCI论文3篇，出版专著1部。
通讯作者：魏新光，副教授，硕士生导师。沈阳农业大学水利学院副教授，中国农业工程学会会员，《灌溉与排水学报》青年编委，沈阳农业大学天柱山英才资助计划入选者，沈阳市拔尖人才，沈阳农业大学十佳青年教工，设施葡萄科技小院首席专家。主要从事设施作物节水调控与农业系统模拟研究。近年来先后主持国家自然科学基金等各类科研项目7项，发表SCI收录论文30余篇，出版教材、专著3部。
付诗宁，女，西北农林科技大学水利工程科研流动站博士后，主要从事林果水分生理生态及高效栽培研究，截至目前发表SCI/EI科研论文5篇。
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