基于WSN的温室CO 2 气肥优化调控系统研究

CO 2是植物进行光合作用的重要原料,合理增施可提高作物的光合速率。为实现温室CO 2气肥的精细管理,设计了基于无线传感器网络(WSN)的温室CO 2气肥调控系统。该系统由监控节点、智能网关和远程管理软件组成,其中监控节点能够自动实时监测温室环境信息(CO 2浓度、光照强度、空气温湿度和土壤温湿度),并控制CO 2增施气阀的开关;智能网关不仅能实现监控节点与远程管理软件之间的通信,还可在本地实现对温室环境信息的显示与存储,以及CO 2增施调控等操作;远程管理软件除了具备基本的数据接收、存储和查询功能外,还可通过建立的光合速率预测模型对CO 2气肥实现远程自动调控。本文以番茄为研究对象,采用开发的系统实时获取环境信息,使用LI-6400XT光合速率仪获取单叶净光合速率,建立了基于支持向量机(SVM)的番茄光合速率预测模型。为了提高预测模型的通用性,实验将苗后期番茄在4个CO 2浓度梯度进行培育,其中C1、C2、C3分别进行700、 1 000 、1 300 μmol/mol浓度的CO 2增施,CK为对照组(CO 2浓度约为450 μmol/mol)。数据分析采用SVM算法,以多种环境信息作为输入变量,以单叶净光合速率作为输出变量,得到光合速率预测模型。经过测试与验证,CO 2浓度调控系统能够稳定可靠地采集温室环境信息,适合应用在温室环境中;光合速率模型预测值和实测值相关系数为0.981 5,均方根误差为1.092 5 μmol/(m 2 ·s),具有较好的预测效果,为温室番茄CO 2定量增施调控提供了依据。     

基于BP神经网络算法的温室番茄CO2增施策略优化

CO2浓度是植物光合作用的主要原料之一,确定植株生长阶段的最适CO2浓度需求量,对日光温室内CO2浓度调控具有重要意义。以开花期番茄植株为研究对象,将定植后的番茄分为4个CO2浓度梯度处理组,其中,C1、C2、C3处理组CO2增施摩尔比分别为(700±50)、(1 000±50)、(1 300±50)μmol/mol,CK处理组为温室内自然状态下CO2摩尔比(约450μmol/mol)。实验利用无线传感器网络节点实时监测温室环境因子,包括空气温湿度、光照强度和CO2浓度;利用LI-6400XT型便携式光合速率仪进行光合日动态和环境因子交互影响实验测定。光合日动态组间差异性研究表明,对开花期番茄增施1 000~1 300μmol/mol的CO2时,可使番茄单叶净光合速率提高约37.13%~40.42%。以环境因子为输入参数,建立基于BP神经网络的光合速率预测模型,用于不同CO2浓度梯度下的光合日动态预测。结果表明,模型训练集和测试集的相关系数分别为0.98和0.93,预测精度较高;C1、C2、C3和CK处理组的日动态预测相关系数分别为0.96、0.94、0.78和0.96,与实测结果吻合度较高且相对误差较小,因此该模型可以为可变环境下的番茄光合日变化动态预测提供依据。     

CO2与氮肥交互作用的番茄光合速率预测模型

为了实现CO2气肥和营养液氮肥含量的准确调控，建立了作物整个生长周期的光合速率预测模型。以番茄为实验对象，设置了3个CO2浓度和3个营养液含氮量的交互处理实验，使用LI-6400型便携式光合速率仪采集叶室内的环境信息和单叶净光合速率。利用多元线性回归方法建立了番茄整个生长周期的光合速率预测模型，模型的相关系数为0.885，调整后的决定系数为0.782。实验结果表明，该模型具有较高预测精度，可为温室CO2气肥浓度和营养液氮肥含量的调控提供理论依据。     

CO 2与土壤水分交互作用的番茄光合速率预测模型

为了实现不同土壤水分管理下的CO 2气肥精细控制,建立了番茄作物不同生长阶段的光合速率预测模型。实验设置了4个CO 2浓度与3个土壤水分条件的交互处理,利用无线传感器网络长期实时监测温室内环境信息,采用LI-6400XT型光合速率仪定时采集作物净光合速率信息;并用BP神经网络分别建立了番茄苗期、花期和果期的光合速率预测模型。预测模型的验证结果表明,对于苗期预测模型,预测值与实测值之间的决定系数 R 2为0.925;花期预测模型的决定系数 R 2为0.920,果期预测模型的决定系数 R 2为0.958;番茄各生长期的光合速率预测模型均具有较高的预测精度。在不同土壤水分条件下改变CO 2浓度,得到的CO 2浓度与光合速率预测曲线与实测值相近,可反映实际土壤水分管理下的CO 2浓度最优值,对指导不同土壤水分条件下CO 2气肥的精细调控具有重要意义。     

基于多模型融合策略的温室番茄光合速率预测方法

温室番茄光合速率的准确预测对于番茄的生长和产量评估具有重要意义。然而,由于温室环境的复杂性和多变性,传统的光合速率预测模型往往难以满足精准预测的需求。因此,为了进一步提高预测模型的准确性和稳定性,本研究提出了一种基于多模型融合策略的温室番茄光合速率预测方法。首先,采集温湿度、光照强度、CO2浓度不同组合下的番茄光合速率,构建样本集,并采用五折交叉验证法（Cross-Validation）对数据进行预处理。以预处理的数据为基础,分别基于粒子群优化支持向量机（PSO-SVR）、布谷鸟优化极限学习机（CS-ELM）和北方苍鹰优化高斯过程回归（NGO-GPR）算法建立番茄光合速率预测模型对光合速率进行初步预测,然后采用Stacking算法通过基于决策树的集成学习模型（XGBoost）组合各基础模型的预测结果,进而实现多模型融合。仿真分析结果表明,与单一预测模型相比,基于多模型融合的光合速率预测模型充分发挥了各基础模型的优势,可以进一步提高光合速率预测的准确性和稳定性,该模型验证集MAE为0.5697μmol/（m2·s）,RMSE为0.7214μmol/（m2·s）。因此,本文提出的方法在温室作物光合速率预测方面具有一定的优势,可为温室番茄等作物光环境优化调控提供一定的理论基础和技术支撑。     

基于水分利用率与光合速率的温室作物需水模型研究

提出一种融合水分利用率（Water use efficiency, WUE）和光合速率的温室作物需水模型构建方法。在获取不同温度、光量子通量密度、CO2浓度和土壤含水率嵌套条件下番茄净光合速率和WUE的基础上，基于径向基神经网络（Radial basis function, RBF）构建光合速率和WUE预测模型；继而获取不同环境嵌套条件下的光合速率对土壤含水率的响应曲线，利用 U弦长曲率法获取光合速率约束下的土壤含水率调控适宜区间；在此区间内，基于WUE预测模型，以水分利用率最大为目标，利用粒子群算法(Particle swarm optimization, PSO)获取土壤含水率调控目标值；最后，利用支持向量机回归算法（Support vector regression, SVR）建立作物需水模型。结果表明，需水模型的训练精度为0.9969，测试精度为0.9788，均方根误差为0.23%，拟合效果良好。与单一考虑光合效率最优的模型相比，本模型WUE平均提高15.22%，土壤含水率平均下降12.76%，光合速率平均下降4.05%。说明融合WUE-光合速率的需水模型能兼顾作物需求和经济效益，可为温室土壤含水率的精准调控提供理论依据。     

不同灌溉制度对温室番茄光合特性的影响

光合对植物生长有直接影响,是作物产量形成的基础,因此研究不同灌溉制度对温室番茄生理变化的影响,对于温室番茄生产有积极的意义.试验采用传统灌溉方式为对比,研究了温室番茄滴灌条件下的灌溉制度对其光合参数及水分利用效率的影响.结果表明:滴灌可以使温室番茄的净光合速率峰值提前,提高水分利用效率;番茄的气孔导度与净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率显著相关;灌水量较低时,可以通过缩短灌水间隔来提高温室番茄的水分利用效率.     

基于WSN的北美冬青鲜切枝冷链全过程监测系统

为了保证北美冬青鲜切枝冷链物流过程中的品质，提高冷链物流过程的可追溯性和透明度，以433MHz为发射频率，温湿度和气体环境为关键参数，设计了面向北美冬青鲜切枝冷链物流的无线实时监测系统。系统包括从传感器节点、主传感器节点和远程监测系统。从传感器节点集成了温湿度传感器、CO2传感器和乙烯传感器，主传感器节点用于建立和维护无线传感网络和汇集数据，远程监测系统用于远程实时监控。同时，对传感器节点的标定、准确性和功耗进行测试，并且将该系统应用于北美冬青冷链实地监测。结果表明，监测系统能够很好地应用于北美冬青存储和运输全过程，且能够稳定、准确地监测冷链环境温度、相对湿度、CO2和乙烯体积分数等关键参数的变化过程，有效反映了北美冬青鲜切枝的品质变化。     

基于信息融合的温室CO2调控量决策方

提出一种以利润最大化为目标的温室CO2调控量决策方法。以生菜为研究对象，运用神经网络建立非线性的植物生长速率预测模型，采用多项式函数拟合得到植物市场价格规律模型，并考虑CO2施肥的成本，寻求最优CO2体积比的调控量。以生菜生长过程中的实验数据和2004～2006年凌家塘批发市场提供的生菜价格季节性变化规律为依据，结合实际情况建立预测模型并实现了多信息的融合，为温室测控系统CO2调控量的决策提供了依据。     

基于碳同化的群体光合速率测量系统设计与试验

不同植株叶位、叶龄和所处环境的导致单叶光合速率存在明显差异,使其在表征整株光合能力和物质积累效率等方面存在不足.本文以设施蔬菜为研究对象,基于透明同化箱设计基于碳同化过程的群体光合速率测量系统,系统通过高精度光辐射传感器和SCD30对同化箱内光照强度、CO2浓度、温湿度进行采集,实现了同化箱光环境的精确控制、碳同化过程...     

车用发动机润滑油失效规律与更换周期研究

研究在正常使用条件下１０Ｗ／３０－ＱＣ级润滑油用于某型车用发动机时所表现的失效规律,确认期服从两参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布,并给出分布的尺度参数η和形状参数ｍ之最佳线性无偏估计（ＢＬＵＥ）同时,还为定量分析,计算车用发动机润滑油的使用可靠性和合理确定其更换周期提供了一套可供借鉴的方法,并给出了具体的计算实例。     

农村剩余劳动力就业问题的探讨

论述了我国农村剩余劳动力就业的意义，并针对我国农村剩余劳动力的现状，提出多渠道促进农村剩余劳动力就业的途径和办法。     

草莓的采收与贮藏

草莓果味酸甜爽口，营养价值高，为人们所喜爱的应市鲜果之一。由于草莓易受损伤和微生物侵染，因此其采收、贮藏过程极为重要。介绍草莓采收过程中的注意事项以及11种贮藏保鲜技术的实施步骤和操作方法，推介9种加工方式，为草莓产业化提供技术支持。     

乡（镇）农业技术推广体系存在的问题及对策

乡（镇）农技推广体系是农业发展的关键。介绍朝阳市农业技术推广体系的现状,针对目前体制及运行机制、服务手段等方面存在的问题,提出适合朝阳市乡（镇）农技推广体系改革与发展的对策,以期对全省农技推广体系改革和发展起到一些借鉴作用。     

Review of the Egyptian experience in implementing land drainage projects

About 30 years have passed since the Government of Egypt embarked on implementing a series of large scale drainage projects. At present, about 3.8 million acres have been provided with drainage systems on the basis of systematic pre-drainage investigations and designs. The target is to provide drains in approximately 6.4 million acres in the Nile Valley and Delta.The implementation of the subsurface drainage system is carried out by the public sector and private contractors under direct supervision of governmental regional departments. The implementation process depends on many factors related to the drainage material, machinery, manpower, site requirements, farmers and organizations involved. Problems and constraints are sometimes challenging, however, the annual rate of implementation has gradually increased to 170,000 acre/year.This paper discusses the different aspects involved in the implementation process of drainage systems. The development in materials, machinery and construction technologies will be reviewed. Institutional and management factors are going to be also considered.     

Quantifying the sustainability of agriculture

The rural sustainability index is a scientifically based tool to quantify the performance of agriculture. The sustainability of crop production is quantified from three perspectives; people, planet and profit. Within each perspective, one condition was selected that must be met to warrant agriculture. These are: No hazardous work should be used within the crop production chain; agricultural crops should not be grown on land allocated to nature by national law or regulations and, when a GM-crop is present or is introduced in a region, it should not harm development opportunities of other farmers. If these excluding conditions are met, the sustainability of agriculture is assessed through five performance indicators on school attendance, water use and consumption, fertilizer use, pesticide use, and farm income. For each of the five indicators, critical values and target values have been given that limit the transition range between non-sustainable and sustainable production. The five indicators are combined into a sustainability index. The index aims at improving the socio-economic position of farmers while protecting the environment.

水稻“3414”肥料试验研究

以海城地区水稻主栽品种辽星一号为研究对象,开展水稻＂3414＂氮磷钾肥料试验,研究水稻在不同氮磷钾水平配比时的产量效应、最佳施肥量及最佳氮磷钾配比。结果表明,本地区最佳经济产量为725.5kg/667m2,氮磷钾最佳施肥量分别为N16.1kg/667m2、P2O58.5kg/667m2、K2O7.3kg/667m2,氮磷钾的最佳施肥配比为1：0.53：0.45。     

渍害条件下生物炭对番茄生长及产量的影响

为了探讨南方地区农业生产以施加生物炭作为缓解作物渍害胁迫的可能性,利用土柱试验,系统研究了渍害条件下不同生物炭施加量对番茄形态指标、生理指标、产量及水分利用效率的影响.结果表明,在5%生物炭施用量下,除总根长、根尖数、根冠比和叶绿素荧光参数外,其余各项形态指标、生理指标较对照处理均显著增加;生物炭施用对番茄干物质积累的促进作用更为明显,施用3%生物炭处理下,根干质量、总干物质量较对照处理差异显著,分别增加了0.11 g/株、2.37 g/株.生物炭添加对番茄产量影响并不显著,仅在生物炭施加量为10%时,番茄产量明显高于对照处理,而该处理下WUE的增幅达到了120%.总体上,5%的生物炭施用量较为经济合理,适于实际生产应用.     

基于无线传感器网络和LabVIEW的粮仓监控系统设计

鉴于粮食储备安全的重要性,提出了一种基于无线传感器网络和LabVIEW的粮仓监控系统设计方案。该系统采用无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)对粮仓环境进行监测,遵循Zigbee协议将传感器采集的数据以无线方式传输给网关节点;网关节点通过串口将数据传给监控中心;监控中心采用LabVIEW完成数据的实时显示、分析、存储,以及对异常情况的报警,系统实现了对粮仓的智能监控。     

电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）同时测定土壤中多种元素

为优化ICP-MS法同时测定土壤中多种元素的测定条件,采用在线加入内标的方法,探讨同时测定元素Li、Be、Sc、Ge﹑Mo、Sb、W、Tl、Bi、Th、U的参数条件,并对优化后的条件进行质量水平评价。试验结果表明：元素检出限为0.003～0.450μg/L;Δlgc〈0.04;RSD%〈10（n=12）;加标回收率在98%～108%之间。