水培营养液作为贮热介质的热传导规律分析

为掌握水培营养液的热传导变化规律,探讨叶菜生产系统营养液作为贮热介质的蓄热保温性能,在山西农业大学设施农业工程研究所叶菜生产系统中使用SH-16路温度巡检仪,测定多孔定植板条件下系统内不同深度(0 cm、5 cm、10 cm、15 cm)营养液的温度变化。试验结果表明:不同深度营养液温度变化显著不同,表层变幅最大,越往深层变幅越小;秋季营养液各深度最高温分别出现在14:00、16:00、17:40、20:00,并随着营养液深度的增加而快速降低。根据各深度日较差的变化幅度,将营养液划分为热交换层(3℃)、热缓冲层(1～3℃)和热稳定层(0～1℃),分别位于液面表层0～5 cm、5～10 cm和10～15 cm。叶菜生产系统营养液深度为21.5 cm时,不同层次日较差变化符合对数关系:y=-2.619lnx+4.215 2,即液面以下20 cm处日较差为0℃。上述结果表明能量在营养液中是逐层进行传导的。     

水氮耦合对日光温室番茄干物质生产与分配的影响

为了解番茄作物干物质生产和分配规律,并且能通过合理的氮肥施用和灌溉,最大限度地提高作物果实干物质生产和水氮利用效率,以番茄品种红尊贵为材料,研究了氮素和水分耦合的效果。试验将幼苗定植在营养钵(30 cm×28 cm,基质为苔藓泥炭)中,定期浇灌相应的营养液,每个处理种植40株,重复4次,共960株,种植在115 m~2的生长室内。试验从2017年4月17日-8月3日共进行了109 d,期间每隔10 d取样一次,测定植株的生长状况。结果表明,高氮水平下(N2)植株干物质的生产速率、植株总干物质量和果实干物质量比低氮(N1)植株分别增加了21.15%,26.57%,35.54%,果实干物质量占植株总干物质量的比例提高了4%,N1水平下往根系分配的干物质更多。累积施氮量每增加1 g,N2水平下植株增加的干物质分配到果实中的比例比N1增加约8.24%;灌水量增加,植株生长更好,高水、中水(W3、W2)比低水(W1)植株总干物质增加了23.55%,13.29%,果实干物质分别增加了19.75%,16.28%。累积灌水量每增加1 L,植株增加的干物质大约有66%~70%分配到果实中。水氮耦合后高氮高水的N2W3处理下单株干物质生产最高,与低氮低水的N1W1处理相比,单株总干物质量增加了57.24%,单株果实干物质量增加了61.58%。在同一氮素水平下,灌水量多氮肥的利用效率高,特别在高氮水平下,N2W3的氮肥利用效率比N2W1增加28.58%。在同一水分水平下,施氮量多水分利用效率高,特别是高水处理下,N2W3的水分利用效率比N1W3增加33.97%。结论认为,在高氮水平下增加灌水量,或者在高水处理条件下增施氮肥,番茄的干物质生产速率、植株总干物质、果实干物质以及氮素利用效率均增加,水肥在物质生产上具有相互促进作用,在实际生产中,高氮高水组合(N2W3)为最佳选择。     

叶菜生产系统中定植板覆盖率对环境热效应的影响

日光温室中昼夜温差大,不稳定的环境不利于植物生长,因此,研制一种自身环境稳定的叶菜生产系统具有实用价值。山西农业大学设施农业工程研究所研制了一种叶菜水培生产系统,利用营养液来缓冲系统中热变化,试验测试了定植板不同覆盖率下的热变化规律。结果表明,营养液可以吸收储存一定热量,并对附近环境起到调节作用,100%,75%和50%定植板覆盖率的营养液平均最高温度分别为27.3,28.3,29.6℃;平均日较差分别为4.8,5.5,7.7℃,减少定植板的覆盖率可以使营养液吸收更多热量,但在夜间也会损失较多的热量。在冬季使用时,白天可以通过增加液面裸露面积以吸收较多太阳能,晚上增加定植板数量以减少热量散失;在夏季使用时,可以选择100%的定植板覆盖率,营养液温度不会太高。3个覆盖率生产系统定植板上方10 cm处气温差异不大,平均温度分别为22.9,23.7,23.5℃;平均空气相对湿度分别为50.5%,70.6%和74.9%,且随覆盖率减少而增大。     

一种叶菜智能生产系统的研制

一种叶菜智能生产系统包括设施本体、营养液缓热系统、环境智能控制系统以及配套设施(育苗室和产品处理室)。该系统充分利用了日光温室的低成本优势,水的热特性和隔热材料的热稳定性,通过现代化育苗技术,缩短了生长周期,实现了叶菜高效、优质生产。