依据设施农业精细耕作发展战略,现代化农业朝着规模化、专业化、自动化、节约化及高收益的生产方向发展,对设施作物灌溉的精准性、普及性和易操控性提出了更高要求,极大程度上提升水肥利用率、产量与品质。本研究从设施农业领域中应用的Penman-Monteith模型出发,通过对番茄表型组（株高和茎直径）最大增长率反馈探究温室番茄最佳灌溉量与灌溉模式,采用相关算法建立了“环境-表型”模型,并设计了水肥一体化滴灌系统。本课题具体研究内容及成果如下:（1）研究温室番茄全生育期蒸发蒸腾量（ET0）变化规律。试验于2019年9月-2020年11月在山西省晋中市太谷县山西农业大学农业工程学院科研温室（北纬37°25′,东经112°34′）中分三批（试验1、2、3）进行,采用修正后的Penman-Monteith模型探索不同品种番茄在不同季节环境下的蒸发蒸腾量变化规律。结果显示,试验1、2、3全生育期的平均蒸发蒸腾量为1.33 mm/d、2.57 mm/d、2.28 mm/d;“冬春茬”温室番茄蒸发蒸腾量变化规律为:苗期＞开花期＞结果期＞采收期;“夏秋茬”变化规律为:结果期＞开花期＞苗期＞采收期。在最适栽培环境条件下,较好的温度与光合有效辐射状态下,番茄蒸发蒸腾量最大,为设施农业环境管理及水肥灌溉提供数据支持。（2）探究温室番茄栽培管理最佳灌溉量和灌溉模式。通过灌溉量和灌溉模式研究对番茄表型组生长反馈状况,设计了探索温室番茄灌溉试验W1（100%ET0）、W2（80%ET0）、W3（60%ET0）和灌溉模式试验M1（辐照累积50 KJ）、M2（基质湿度）、M3（定时）。结果显示,试验W2番茄株高和茎直径增长率最大分别达到6.23%、11.74%、12.53%和3.01%、3.88%、5.83%;试验M1番茄株高和茎直径增长率分别达到6.23%、11.74%、13.64%和3.01%、3.88%、5.83%。因此,温室番茄最佳灌溉量为80%ET0,最佳灌溉模式为辐照累积,为设施番茄节水灌溉提供理论指导。（3）番茄表型组（株高和茎直径）模型建立与验证。通过最佳灌溉量与灌溉模式下番茄表型生长状态建立“环境-表型”模型,采用本质非线性回归法建立实际气压（P）、环境温度（T）、辐照积（DTEP）与株高的表型模型,采用多元二次回归法建立环境温度（T）、辐照积（DTEP）与茎直径的表型模型。结果显示,株高模型拟合度（R~2）达到0.9977,实测值与模拟值决定系数达到0.965;茎直径模型拟合度（R~2）达到0.9940,实测值与模拟值决定系数达到0.9468。（4）根据设施农业节水灌溉需求和设计原则分析,基于ARM处理器设计了一套低成本、高精度及水肥混合均匀的水肥一体化滴灌系统。该系统由水处理系统、水肥一体机自动控制系统、输水管道网系统三部分构成,依据系统构件的工作原理进而调控及确定水肥进出口端压力、水肥混合、水肥流速、水肥量及输水管道网布局与内径。本系统水处理系统和人机交互极大提升了水质和操控的智能化,以最佳灌溉量与模式供给策略提升设施水肥利用率。