基于模糊控制的灌溉施肥系统设计与应用

设计了一种基于模糊控制的灌溉施肥系统。运用物联网技术构建无线传感器网络,采集作物生长区的温度、湿度和光照强度数据,通过在线可溶性盐浓度(EC)/p H传感器实时监测灌溉施肥系统的主要参数,经模糊决策后,上位机发送控制指令给下位机,由下位机控制灌溉施肥系统工作,实现不同营养液浓度、不同灌溉模式的灌溉施肥所需营养液的精准调配。     

温室轻简式灌溉施肥机的设计

【目的】设计一款基于比例施肥泵和嵌入式控制器的轻简式灌溉施肥机,为实现温室大棚无土栽培的肥水一体化灌溉与施肥提供支持。【方法】灌溉施肥机的结构采用轻型的铝型材配以万向轮进行设计,硬件主要包括比例施肥泵、嵌入式STM32控制器、HMI触控屏、多路传感器、电磁阀及营养液混合泵等,实现6种肥水信息的在线监测、多路执行设备的实时控制与人机交互;同时为实现肥水精准混合建立营养液稀释模型。【结果】成功设计了温室轻简式灌溉施肥机,在温室进行的肥水混合灌溉试验表明,灌溉施肥机作业前营养液母液自混合3min以上,能够消除营养液母液沉淀产生的肥水不均匀问题,灌溉施肥机电导率(Ec)控制精度误差≤0.02 mS/cm,标准偏差为0~2.83%,能够满足温室无土栽培作物的灌溉施肥要求。【结论】所设计的灌溉施肥机具有较高的肥水混合精度,能有效提高肥水利用率,建立的营养液稀释模型为确定作物不同生长期适宜的肥水混合比例提供了一种快速、简便的方法。     

基于无人机影像的作物土壤水分亏缺反演方法

【目的】基于无人机影像进行作物土壤水分亏缺反演研究有利于提高农田集约化管理效率,提升农田精准灌溉水肥空间分布信息高效获取技术水平。【方法】文章以冬小麦为例,采用大型喷灌机变量灌溉的方式,设置3个灌溉水平和6个不同施肥处理;利用无人机携带热红外、可见光、多光谱相机,规划航线飞行采集影像数据,结合田间布点取样校准,反演冬小麦长势;根据获取的无人机遥感影像,经图像拼接、数据提取等处理,获得田间不同试验小区光谱数据,计算植被指数,反演水肥指标,构建土壤水分反演模型。【结果】水分亏缺情境下,灌水的多少直接影响冬小麦的生理生长指标,灌水量越多,冬小麦株高和叶面积发育越好;3个灌溉水平处理间冠层温度差异在2～5℃;植被指数与灌溉处理一致性较好,而不同的施肥处理反演效果不理想。【结论】热红外影像反演作物冠层温度计算得到的作物水分亏缺指数可以展现冬小麦作物水分亏缺空间分布,作物水分亏缺指数与土壤水分平均含水率有很好的相关性。无人机遥感在田间水肥管理的应用有效提升了大田时空数据的获取能力,下一步应开展水肥时空变异性研究,探讨水肥精准施用技术,从理论和技术两方面着手提升精准管理水平。     

基于云平台的设施水肥一体化控制系统设计与实现

传统设施园艺生产过程中水资源的管理方式粗放,灌溉施肥方式落后、水肥资源浪费严重,不合理的施肥方式会造成土壤中残留肥料,对环境造成污染。为提高设施作物的水肥利用效率和作物产量,本研究围绕设施精准灌溉施肥技术研究基于云平台的设施水肥一体化控制系统。采用模块化的思想,设计了以STM32为控制终端的智能水肥一体化控制系统,实时采集水肥参数,利用灌溉施肥控制算法,实行闭环反馈控制,保证水肥溶液配制的精确性;采用触摸屏组态技术,设计了人机交互系统,拥有手动、定时定量、配肥等多种操作模式;利用物联网技术,设计了水肥一体化远程监控EMCP云平台,实现了云平台间的实时通信,满足了设施作业的网络化管理和智能化控制要求。     

基于模糊控制的智能节水灌溉控制系统设计

为解决传统农业灌溉方式耗水量大、水资源利用率低的问题,采用单片机技术、无线传感技术、射频技术及模糊控制,研发一套应用于滴灌、喷灌等现代节水灌溉方式的智能控制系统。该系统通过采集农田土壤水分含量和空气温湿度、风速、太阳辐射等信息,计算出作物腾发量和土壤湿度,并以这2个变量为模糊控制器的输入;然后根据作物不同时期的生长信息及专家经验,制定数据库和规则库对输入量进行模糊推理;最后解模糊,输出作物需要的灌溉时间,得到灌溉决策,对作物进行精准灌溉。为避免大量布线,系统还采用射频技术,实现对灌溉电磁阀的无线控制。     

作物智能化精准节水灌溉系统的研究

在江苏省农业科学院溧水高科技农业示范园研制了一套以设施葡萄为目标作物的智能化灌溉系统。系统采用无线传感器网络(WSN)技术,将传感器精确测定的土壤湿度及其他环境信息通过无线传输至基于计算机管理的网络监控平台,计算机在对实时数据信息进行处理、显示、存储的同时,根据作物栽培专家研究设定的作物生长科学需水阈值,通过智能控制器实现作物灌溉用水控制的自动化、精准化。智能化系统的建成,有效减少了灌溉用水资源的浪费,也大大提高了现代农业的装备水平和管理水平。     

水肥一体化技术实践与应用

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术,是提高农业用水、用肥生产效率和效益的重要方法。本文基于吉首市不同产业发展情况,集成组装了压力管道灌溉施肥系统,设计了不同作物灌溉施肥方案,总结了不同作物水肥一体化技术模式,准确把握水肥一体化技术关键环节,以期着力推进水肥一体化技术快速发展。     

高效施肥技术研究的现状与展望

长期以来,施肥目的是为了提高作物产量,保证人类发展对粮食的需求。化学肥料的发明大大缓解了人口增长与粮食需求的矛盾。但是,随着与之相伴的农产品安全、生态环境安全问题逐渐揭示并被广泛关注,如何在提高肥料效益、保证粮食产量与减少肥料施用、保证环境安全问题上找到平衡点,成了施肥技术必须面对的问题,解决这一问题的关键是高效施肥。文中阐述了高效施肥的内涵,认为高效施肥需要从粮食高效、生产高效、资源高效和环境高效四个方面加以理解。高效施肥可定义为,在作物营养供应的各个环节上,采用现代技术手段,最大限度地提高肥料利用效率,以充分保证提高作物的产量和品质、减少资源浪费、维护生态环境。文中详细介绍了目前国内外应用较为成熟的几种高效施肥技术,即测土施肥、精准施肥、灌溉施肥和轻简施肥等。在测土施肥方面,介绍了美国和欧洲目前的应用情况,同时也介绍了我国从20世纪70年代开始进行测土施肥以来的进展;在精准施肥方面,介绍了精准施肥技术的理论、核心技术、发展过程及其实现的技术途径等,分析了精准农业的经济效益及其在世界的应用情况;在灌溉施肥方面,介绍了灌溉施肥的优点、灌溉施肥的方式与研究历程,重点介绍了表面灌溉施肥技术、滴灌施肥技术和微喷施肥技术等。作者指出,在可预见的未来,高效施肥会向着信息化、自动化、智能化、轻简化方向发展,特别在高效施肥技术、数字化养分管理系统、养分高效利用基因筛选等方面需要深入研究,同时还要注意营养链一体化管理、作物营养调控技术的研究与应用。     

精准灌溉技术及其应用前景分析

精准农业灌溉技术是以大田耕作为基础，按照作物生长过程的要求，通过现代化的监测手段，对作物的每一个生长发育状态过程以及环境要素的现状实现数字化、网络化、智能化监控，采用最精确的灌溉设施对作物进行严格有效地施肥灌水，以确保作物在生长过程中的需要，从而实现高产、优质、高效和节水的农业灌溉设施。     

水肥一体化技术实施要点

水肥一体化技术作为一种灌水、施肥高度精准的灌溉技术,提高水肥利用效率的同时,也可实现节水、节肥、省工、增效的目的,是现代农业发展首推的关键技术。基于此,阐述水肥一体化技术的内涵,分析其系统组成,从肥料和施肥设备、过滤设备的选择、灌溉制度和施肥制度的制定、运行管理技术要点等方面总结水肥一体化技术的实施要点,并对我国水肥一体化技术在推广应用中存在的问题进行分析。     

水肥一体化技术实施要点

水肥一体化技术作为一种灌水、施肥高度精准的灌溉技术,提高水肥利用效率的同时,也可实现节水、节肥、省工、增效的目的,是现代农业发展首推的关键技术。基于此,阐述水肥一体化技术的内涵,分析其系统组成,从肥料和施肥设备、过滤设备的选择、灌溉制度和施肥制度的制定、运行管理技术要点等方面总结水肥一体化技术的实施要点,并对我国水肥一体化技术在推广应用中存在的问题进行分析。     

基于作物生长环境监测的大田水肥一体化系统设计

通过采用传感器实现对大田作物生长环境的监测,结合大田作物的需水、需肥规律,利用物联网、作物生长模型、大数据等技术,对作物实施科学、智能的自动化灌水、施肥,帮助生产者实现水肥一体化管理,促进水肥耦合,提高水肥利用率,实现农业生产管理的智能感知、智能分析、自动灌溉,为农业生产提供精准化种植和智能化决策。     

作物精确栽培；栽培方案设计；生长指标诊断；生产力预测Development and Implementation of Crop Precision Cultivation Technology

 随着现代作物栽培学与新兴学科领域的交叉与融合，作物栽培管理正从传统的模式化和规范化，向着定量化和智能化的方向迈进。作物精确栽培技术即是将系统科学和信息技术应用于作物栽培学，并对作物栽培学所涉及的对象和过程进行数字化设计、信息化感知、动态化模拟，从而实现作物栽培管理的定量化与精确化。通过多年的探索和实践，基本构建了具有中国特色的作物精确栽培技术体系，重点在作物栽培方案的定量设计、作物生长指标的光谱监测、作物生产力的模拟预测三个方面取得了显著的研究进展，并在试验示范中实现了基于生产因子的作物栽培管理方案优化设计、基于光谱信息的作物生长指标监测诊断、基于生长过程的作物产量品质预测预报。作物精确栽培技术的未来发展将需要深入推进作物栽培学与模拟技术、传感技术、决策技术等的交叉融合，完善适用于单点到区域不同尺度的作物栽培方案精确设计、作物生长状况精确诊断、作物生产力精确预测等关键技术，加强作物精确栽培技术软件系统和硬件产品的开发应用与示范推广，从而促进现代作物栽培管理不断向着智慧化方向迈进。作物精确栽培技术的进一步完善将有助于提升农业生产的管理水平和综合效益，加快农业信息化与现代化的发展进程。     

温室营养液供给系统的设计

温室栽培趋向于采用无土栽培方式,除了碳、氢、氧主要由空气和水提供外,作物生长发育所必需的其他营养元素都必须通过灌溉营养液来提供。针对目前国内温室作物的营养液供给系统不能按照作物的生长需求调配营养液的问题,设计了一套营养液智能供给系统,详细介绍了营养液供给系统的控制原理、组成结构及控制策略。     

应用信息技术提升农业研究水平

应用远程数据监控系统采集研究数据,采集信息具备实时性,准确性和精确性。应用信息技术开展新品种选育、病害防治研究,可减少试验误差,提高研究效果,促进研究进展;应用信息技术进行精准施肥研究,可精确地给农田地块施肥,方法简便;应用信息技术进行作物调亏灌溉研究,对作物生理特性改进水分利用效率的研究,能有效地提高节水农业研究水平。     

节水农业及滴灌水肥一体化技术的发展现状及应用前景

正节水农业是提高用水有效性的农业,是水、土、作物资源综合开发利用的系统工程;衡量节水农业的标准是作物的产量及其品质,用水的利用率及其生产率。滴灌是目前最有效的节水灌溉方式。是按照作物需水要求,通过管道系统与安装在毛管上的灌水器,将水和作物需要的水分和养分一滴一滴均匀而又缓慢地滴入作物根区土壤中的灌水方法。滴灌施肥技术是当今世界上公认的最先进的精量灌溉、精准施肥技术之一。它利用滴灌设施以最     

无土栽培营养液的组配与计算方法

无土栽培作物所需养分的供应,不是靠施肥,而是使用营养液,即根据不同作物对养分的需求特点,利用无机盐类肥料,人工配制成含所有必需元素的营养液进行栽培,因此,营养液的配制与使用,是无土栽培的关键技术。它不仅直接影响到作物的生育状况和产量,而且关系到能否经济用肥、降低成本、提高经济效益。     

精准施肥技术发展现状研究

精准施肥是作物获得高产的重要技术手段,也是实现农业可持续发展的保障因素。本文全面 整理了基于土壤、作物、模型和决策系统的精准施肥技术,通过总结分析指出其中面临的问题和挑战, 并对未来精准施肥的应用和发展进行了分析和展望。     

滴灌施肥对作物生长及土壤氮素特征影响的研究进展

滴灌施肥是将施肥与灌溉相结合的灌溉施肥技术,在农业生产中具有广阔的应用前景。综述了滴灌施肥对作物根系及地上部生长的影响:滴灌施肥可以促进作物根系及地上部的生长,提高多数作物的产量与品质;同时可以改善土壤无机氮环境,提高氮素利用率,减少氮素的淋溶损失。目前关于滴灌施肥对作物生长及土壤氮素特征影响的研究尚不够深入,制约了滴灌施肥技术的发展。未来应重点研究滴灌施肥对作物根系发育规律、养分吸收、运输及利用机制、土壤环境等的影响,明确滴灌施肥对作物-土壤系统的影响机制,同时研发新型水溶性肥料,结合现代农业信息技术,建立兼顾优质、高产、高效、生态、安全的滴灌施肥技术。     

增氧灌溉技术研究现状与进展

作物的呼吸作用是其生长代谢的重要过程。氧气是作物呼吸作用中必不可少的条件,而传统灌溉方式不能给作物提供良好的气体环境,从而对作物生长产生不利影响,导致减产,进而促进了增氧灌溉的产生。通过对目前不同增氧方式灌溉技术的现状进行分析,将不同增氧方式在农业灌溉中的研究现状进行了阐述;指出目前存在的缺乏对定量的评价方法、投入使用成本过大等问题,同时结合增氧灌溉发展的问题,对增氧灌溉技术发展趋势进行了探讨。