稻田灌溉排水自动控制新技术的研究

介绍一种适合于淹灌稻田实现自动控制的灌溉新技术，其中灌溉部分由自动给水栓、有压输水管道系统和灌溉水源三部分组成，自动给水栓有一个能自动跟踪稻田水层变化的传感装置，它与给水相连，当稻田水层消耗至允许下限时，传感器驱动给水栓开启放水；当稻田水层灌至设计上限时，关闭给水栓，停止灌水。管理人员只须根据作物不同生育阶段的灌水控制要求调定传感装置的上下限，稻田的灌溉既能自动完成。     

基于Mega16的灌溉自动控制系统的设计

为了降低灌溉自动控制系统的成本,增强其实用性,研究设计了一种基于Mega16的灌溉自动控制系统.在3种质地不同的土壤中,对自制的基于电导原理的土壤水分传感器进行了标定试验.结果表明,在同一土壤类型和同样的耕作条件下,土壤的含盐量保持基本不变,土壤的电导率和土壤的体积含水率之间近似成线性关系.该灌溉自动控制系统能实时监测土壤水分,并进行及时和足量的灌溉.     

不同滴灌灌溉制度对绿洲棉田土壤水热分布及产量的影响

【目的】探究不同滴灌灌溉制度对绿洲棉田土壤水热分布状况及对产量的影响。【方法】于2017年在策勒地区开展田间试验,设置了2种灌水模式:基于计算机模型的预报灌溉与基于土壤墒情的灌溉,每种灌水模式设置2种灌溉梯度:充分灌溉(100%)和非充分灌溉(75%的充分灌溉)。【结果】预报灌溉的土壤含水率和贮水量在花蕾与花铃期显著高于墒情灌溉;不同灌溉制度各剖面的土壤温度变化趋势一致,整个生育期的表层土壤平均温度表现为墒情亏缺最高,预报充分最低。作物产量在一定范围内随灌溉量的增加而增加,预报充分的产量较预报亏缺,墒情充分,墒情亏缺分别提高13.7%、12.1%、47.6%。水分利用效率表现为预报亏缺最高,且产量与预报充分的产量无显著差异。【结论】在策勒绿洲地区,预报亏缺灌溉可达到节水增产的目的。     

农田灌溉自动化控制系统的开发研究

基于计算机技术、通讯技术、自动控制技术和现代农业技术进行系统集成与优化,研究开发了农田灌溉自动化控制系统。系统利用墒情传感器实时测量土壤墒情参数,通过无线网络传送给中央控制器,由控制计算机根据决策模型自动控制泵机的起停、管道阀门的启闭实现自动灌溉,为农田灌溉提供了一种新的节水设备。     

基于多孔吸滤材料的自动灌排垂直绿化装置的结构设计和参数确定

为了实现垂直绿化中针对不同景观植物的灌溉需求,设计了基于多孔吸滤材料的自动灌排垂直绿化装置。装置利用土壤水分平衡原理,通过多孔吸滤材料使土壤水势由负压向正压的变化,营造不同的土壤水分环境,以满足多种景观植物需水要求,并通过土壤含水率与土壤基质势之间耦合关系调节灌水器出流量,实现针对不同植物的自动灌溉。为了确定装置参数,将水箱高度、土壤埋深、吸水线材材质及直径、多孔陶瓷渗水片原料配比作为待定参数,通过景观植物灌溉需水量的理论计算、不同线材材质及直径对土壤吸水高度和含水率的影响试验的结果分析,多孔陶瓷渗水片原料配比优选,确定了装置中各项待定参数。通过效益分析对比,装置较现有垂直绿化装置成本降低50%～70%。     

基于水分上限的灌溉控制对黄瓜水分利用效率的影响

在盆栽条件下,以相同灌水下限和不同灌水上限为控制条件,研究了黄瓜在整个生育期内不同灌水量处理对其生长、产量、品质和水分利用效率的影响.结果表明,灌水上限为90%田间持水率的非充分灌溉处理效果较好,相比以田间持水率为灌溉控制上限的充分灌溉和以80%田间持水率为灌水上限的非充分灌溉处理,茎杆直径、根干质量、根冠比和黄瓜品质...     

滴灌不同土壤基质势对白菜产量与水分利用的影响

主要研究了华北半湿润地区滴灌灌溉方式在不同土壤基质势(滴头正下方0.2m深度处土壤基质势下限控制在-10～-50 kPa)对不同品种白菜产量和灌溉水利用效率的影响.研究表明在华北平原秋冬季,不同土壤基质势处理对不同白菜品种(早熟、中早熟、中晚熟)的总产量及单株产量均无显著差异;三个品种白菜的灌溉总量随着土壤基质势控制的降低均明显减少;不同土壤基质势处理下,白菜灌溉水利用效率不同,灌溉水利用效率随着土壤基质势控制的降低明显升高.由此可知,在我国华北半湿润地区露地采用滴灌方式种植白菜,待白菜定苗后,通过控制滴头正下方20 cm处的土壤基质势不低于-50 kPa来指导灌溉.     

精准灌溉施肥自动控制系统的研发

随着现代农业的发展,将灌溉与施肥有效结合,实现精准及自动化控制是现代农业的一个发展趋势。依据作物生长过程中对水肥的动态需求,确定了精准灌溉施肥自动控制系统的控制要求及相关性能指标,通过系统硬件选型、人机界面软件开发以及系统的综合调试,开发了灌溉施肥自动控制系统,实现了上位机软件对灌溉和施肥的自动控制与运行。系统具有手动和自动两种控制模式,具有响应速度快、可靠性高、数据自动记录保存、操作简便等优点。试验运行结果表明:该自动控制系统设计方案合理,系统运行可靠,能够满足设施作物精准灌溉施肥的要求。     

基于ARM和电力线载波的智能灌溉控制系统研究

针对当前灌溉设备控制系统智能化水平低等问题,设计了一种基于ARM嵌入式系统和电力线载波的智能灌溉控制系统.该系统由5个模块组成:数据处理控制模块、数据通讯模块、数据采集模块、控制驱动模块和人机交互模块.数据处理控制模块的中央处理器采用基于ARM Cortex-M3架构的32位微处理器STM32F103CBT6.数据通讯模块的电力线载波采用总线主站控制器PB620芯片搭建.软件采用实时操作系统μC/OS-II,内核版本V2.91.基于土壤实时墒情数据、短期气象预报等多源数据,构建土壤水分盈亏量预测模型和灌溉量估算模型,分别用于估算土壤墒情和作物适宜灌溉量.结果表明,该系统实现了土壤墒情监测、灌溉量智能计算和自动轮灌等功能.电力线载波实现了土壤墒情传感器、电磁阀供电和通讯功能,并节省了通信电缆.网络通信丢包率均值为0.09％,电力线载波误码率小于0.01％,电磁阀响应时间均值为0.497 s.在籽粒产量不降低情况下,模型生成方案比传统灌溉方案节水31.37％.相比设置灌溉上下限参数的自动化灌溉控制系统,该系统具有设备操作简单,安装成本低,运行可靠稳定,灌溉量自动估算和调节等特点,有效提高了大田灌溉效率和用水效率,具有良好的应用前景.     

滴灌条件下土壤基质势对豇豆产量和灌溉水利用效率的影响

研究了华北半湿润区滴灌条件下不同土壤基质势对露地栽培豇豆产量和灌溉水利用效率的影响。试验共有5个处理,分别控制滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势下限高于-10、-20、-30、-40和-50 kPa。研究分析发现,土壤基质势对豇豆的产量没有明显的影响,并且随着土壤基质势控制的降低,豇豆整个生育期的灌水量明显降低,灌溉水利用效率显著升高。因此,在华北半湿润区,在保证豇豆安全度过苗期之后,可以通过控制滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势下限高于-50 kPa来制定豇豆的滴灌灌溉计划。     

沙地喷灌土壤基质势调控对土壤水分分布和马铃薯产量的影响

[目的]制定砂质土壤马铃薯的喷灌灌溉制度。[方法]选择“夏波蒂”(抗旱性弱)和“费乌瑞它”(抗旱性强)2种不同抗旱能力的马铃薯品种,通过2a的田间试验,研究了不同土壤基质势阈值对土壤水分状况、马铃薯产量与灌溉水利用效率等的影响,以确定马铃薯适宜的土壤基质势阈值来指导灌溉。2012年布置了3个处理,在马铃薯定苗后分别控制垄中心20cm深度处土壤基质势阈值为-20、-30和-40kPa,2013年增加了1个-10kPa处理。[结果]大型喷灌机灌溉条件下监控垄中心20cm深度处土壤基质势可较好地调控马铃薯农田的土壤水分状况;①指导灌溉的土壤基质势阈值越高,马铃薯生育期内0~30cm深度平均土壤基质势越高,并且变化幅度越平缓;土壤基质势阈值越低,0~30cm深度平均土壤基质势越低,且变化越剧烈;40cm深度以下土壤水分状况与土壤基质势阈值的关系不明显。②不同抗旱能力马铃薯品种的产量都随着土壤基质势阈值的降低而线性降低,当阈值低于-15.8 kPa时,土壤基质势每降低1kPa,产量降低1.8%,且主要表现在大薯(W≥250g)和中薯(150g≤ W<250g)质量的降低,单株结薯个数基本不受影响。③灌溉水利用效率随着土壤基质势的降低而线性增加,表现为土壤基质势每降低1 kPa,灌溉水利用效率升高1.3%。[结论]砂质土壤大型喷灌机灌溉或类似农业生产条件下,推荐监控垄中心20cm深度处土壤基质势来指导施肥灌溉,并且土壤基质势阈值建议为-15.8 kPa左右,在淀粉积累期之后可考虑适当地降低土壤基质势阈值,以获得高产和较高的灌溉水利用效率。     

设施栽培反馈自控低压灌溉系统研究

通过设计不同管径管道配置形成低压灌溉管道,并利用土壤含水量变化产生的水势变化研究反馈自控灌溉技术,形成一种设施栽培反馈自控低压灌溉系统.该系统具有低压、节能,并可以实现自动控制灌溉,投资省,适用性广,兼备自流灌溉和滴灌的优点.     

节点式渗灌温室黄瓜适宜灌水控制下限的研究

以温室栽培小区节点式渗灌灌溉试验的方法,研究黄瓜生育前期和后期不同灌水控制下限对黄瓜田间耗水量、作物产量以及水分利用效率的影响,灌水控制上限为田间持水率,计划湿润层的湿润比为0.7。结果表明,灌水控制下限土壤水吸力值与灌水量、黄瓜产量和水分利用效率的数量关系可用二元二次方程表达;黄瓜前、后2个生育期灌水控制下限土壤水吸力值分别为20 kPa及35 kPa时,可实现节水、高产和高效的同步提高。     

日光温室滴灌条件下土壤基质势对彩椒生长的影响

利用埋在滴头正下方0.2 m深度的真空表负压计,通过控制土壤基质势下限(-10 kPa,S1;-20 kPa,S2;-30 kPa,S3;-40 kPa,S4),研究太行山山前平原日光温室覆膜滴灌条件下土壤基质势对秋冬茬彩椒(紫星二号)(Capsicum frutescens L.)生长的影响。试验结果表明,彩椒的株高和叶面积随土壤基质势的提高而增加;但过高的土壤基质势导致彩椒产量下降,土壤基质势在-30 kPa时,彩椒产量和灌溉水利用效率最高;彩椒果实的可溶性糖和可溶性固形物含量随土壤基质势的提高而降低;彩椒果实的Vc含量和土壤基质势的变化梯度没有关系。综合考虑彩椒产量、品质和灌溉水利用效率,日光温室覆膜滴灌条件下彩椒的土壤基质势控制在-20~-30 kPa最为适宜。     

滴灌条件下不同土壤基质势对圆茄子生长与水分利用的影响

主要研究了华北地区滴灌灌溉方式不同土壤基质势(滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势下限控制在-10~-50 kPa)对茄子生长和水分利用效率的影响。随着滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势控制的降低,茄子整个生育期的灌溉水量、累计耗水量明显减少,而水分利用效率和灌溉水利用效率随着土壤基质势控制的降低明显升高;不同基质势处理对不同生育期茄子平均株高无明显影响。连续3年研究表明,不同土壤基质势处理茄子总产量及其产量形成因子均无显著差异。由此可知,在华北地区露地栽培条件下,滴灌种植茄子,在茄子缓苗后,可以通过控制滴头正下方0.2 m深度处土壤基质势在-50 kPa以上来指导灌溉。     

花期线辣椒适宜土壤水分上下限指标研究

在盆栽条件下,应用二次回归正交旋转组合试验设计研究了线辣椒开花期适宜的土壤水分下限及灌水上限,并进行了大田经济收入仿真预测。结果表明:灌水上限与土壤水分下限对线辣椒产量有明显的正效应和交互效应,土壤水分下限主效应为灌水上限主效应的2.76倍;线辣椒灌水上限与土壤水分下限效应函数为一报酬递减函数,根据这个效应函数,理论上线辣椒获得最大产量的适宜灌水上限为相当于田间持水量的83.4%,土壤水分下限为相当于田间持水量的55.4%,预测大田条件下产量5585.85 kg/hm2,收入9821.85元/hm2。     

基于STC89C52单片机的猕猴桃滴灌系统自动控制装置设计

摘要：猕猴桃在生长过程中对水分需求十分敏感，普通的滴灌系统过分依赖人力资源。本文基于STC89C52单片机设计了一种自动控制装置，可用于猕猴桃固定式滴灌系统。通过传感器采集土壤湿度及环境不同的参数，单片机做出相应决策对水泵进行控制，使滴灌系统可以实现精准高效作业，节约了人力成本并提高产量，具有一定的推广价值和应用前景。