基于C8051F005的组培CO2微环境调控系统的研制与试验

基于C8051F005芯片设计开发一种新型组培气体微环境控制系统,采用高纯度CO2定压定量供给和自动箱内循环在线监测技术,成功解决了CO2气体难以自动精确施放和传感器检测精度及其稳定性的问题,实现了组培微环境CO2浓度的按需设定和自动控制.该系统能够同时记录CO2浓度的下降量和时长,既可用于研究不同组培微环境因子对组培苗同化CO2速率的影响,又能用于规模化组培育苗生产.以驱蚊香草、冬青、大花蕙兰组培苗为实验材料,验证系统可靠性与可行性.结果表明该系统运行可靠,控制精度高,能够满足规模化组培育苗对气体微环境调控的需求和组培微环境建模的科研要求.     

光照强度和CO2浓度间接调控对甘薯无糖组培苗光合特性的影响

以自行研制的组培苗光合速率测量系统检测了叶用甘薯无糖组培苗的光合速率,定量分析了外环境中CO2浓度和光合光量子通量密度(PPFD)对无糖组培苗光合特性的影响.结果表明采用透气封口材料和自然换气,间接合理调控PPFD和外环境CO2浓度对组培苗净光合作用产生积极促进作用;仅提高PPFD或外环境CO2浓度不能有效促进光合作用.当使用透气率为0.4的封口材料时,甘薯无糖组培苗的光合作用在光合光量子通量密度250 μmol*m-2*s-1和外环境CO2浓度8 735 μmol*mol-1时最为适宜.     

作物氮素营养无损监测仪的光学系统设计

在分析作物冠层反射光谱光学特征和氮素无损监测工作原理的基础上,研究了像方光场均匀性分布、大视场小测距、操作抖动和测距不稳对光学系统监测精度的干扰.提出了光学系统的总体设计方案、关键元件选型及其参数确定的原理和方法,分析了光学参数对测量误差的影响和控制原理,并研制了光学传感变送器.     

组培封口材料透气率的测定与计算

组培容器封口材料的透气率对组培微环境和组培苗具有重要影响。它是合理评价和正确选用封口材料的重要依据,也是组培微环境间接自动化和精准化调控的基础数据。该研究针对国外关于透气率算法和测定研究中的问题,依据严密数学过程和数理统计原理研究并建立透气率算法,研制与算法相适应的测量装置和测量方法,测定并计算了透气纸、4层硫酸纸和低密度聚乙烯膜的透气率,分别为1.551次·h^-1,0.408次·h^-1和0.302次·h^-1。     

水冷式植物工厂LED面光源及散热系统的研制与测试

大功率LED的散热问题影响着LED的发光效率和电能消耗。该研究设计了水冷式植物工厂LED面光源及散热系统,通过水循环将LED面光源产生的热量及时置换,从而降低LED结温、延缓其光衰,同时将置换的热量根据植物工厂需热特点配置,降低控温能耗。该系统主要包括LED面光源、散热器和水循环系统三部分。水循环系统水路分为两路,在采暖季节将热量置换于植物工厂内部用于室内增温,而在非采暖季节将热量置换于室外,通过风冷散热后再进入水循环系统。性能测试试验表明：水冷式散热装置具有降低LED面光源散热器温度的作用,较无水冷散热装置的散热器温度最少低5.3℃,最高低19.3℃,不仅直接降低了散热器温度,还间接降低了LED结温,从而延长了LED面光源的使用寿命。     

组培苗光合速率测量系统的研制与试验

光合生长模型是组培微环境调控的依据，组培苗光合速率测量系统是定量研究生长模型所必备的实验装置。现有成熟的植物光合速率测量系统，如Li-6400不能适用于组培苗的测量。该文在综合分析国外现有测量系统的基础上，兼顾国内在大型组培育苗设施类型选择上的经济可行性，采用CO₂传感器和自动控制技术，研制了半开放式组培苗光合速率测量系统。该系统自动化程度高，能够实现整个生长过程在线连续测量，测量误差小，不干扰组培微环境，数据真实性好，所建立的光合模型可以直接应用于半开放式组培设施环境的调控系统。以阶段Ⅲ甘薯组培苗为实验材料，采用本测量系统对其第8 d的光合速率进行了测定，并建立了CO₂浓度和光合光量子通量密度的2因子光合生长模型。     

组培育苗气体微环境自动调控系统的研制与试验

为改善组培苗生长发育的气体环境，降低育苗成本，在综合分析已有气体环境控制系统的基础上，基于以流量控制组培环境CO₂浓度和以压力控制混合罐CO₂浓度和气体压力的控制策略，建立了相应控制的数学模型，设计了新型组培育苗气体微环境自动综合调控系统，对组培气体环境中CO₂浓度和相对湿度实施适宜参数组合调控。以叶用甘薯组培苗为试验材料，依据有关文献，取适宜光合光量子通量密度、CO₂浓度和相对湿度的参数组合为(250 μmol·m<     

基于C8051F005的组培CO2微环境调控系统的研制与试验

基于C8051F005芯片设计开发一种新型组培气体微环境控制系统，采用高纯度CO₂定压定量供给和自动箱内循环在线监测技术，成功解决了CO₂气体难以自动精确施放和传感器检测精度及其稳定性的问题，实现了组培微环境CO₂浓度的按需设定和自动控制。该系统能够同时记录CO₂浓度的下降量和时长，既可用于研究不同组培微环境因子对组培苗同化CO₂速率的影响，又能用于规模化组培育苗生产。以驱蚊香草、冬青、大花蕙兰组培苗为实验材料，验证系统可靠性与可行性。结果表明该系统运行可靠，控制精度高，能够满足规模化组培育苗对气体微环境调控的需求和组培微环境建模的科研要求。     

可调LED光源系统设计及其对菠菜生长的影

为提供设施农业装备运用的人工光源,进行了发光二极管(LED)光源系统的硬件及软件设计,并通过以荧光灯为对照对6种柔性组合的LED光源,进行了菠菜生长试验。研究发现该系统具有光质、光强、光周期及占空比柔性可调,可以作为设施补光及光生物学研究的理想光系统。在该光系统下的菠菜生长试验发现,菠菜在红蓝黄(RBY)光处理下叶柄长、叶面积、叶柄粗及根长都显著大于其他处理,生长较其他处理健壮,且RBY光处理菠菜光合色素质量分数显著高于其他处理,表明在红蓝复合光的基础上添加黄光有利于光合色素的合成,并显著地促进菠菜的生长,同时也表明该LED光源系统对开展植物补光应用具有一定的现实意义和使用价值。     

便携式作物氮素监测仪性能水稻田间测试

设计了2个品种和4个施氮水平的水稻田间试验,采用自行研制的便携式作物氮素监测仪获取各关键生育期的水稻冠层反射光谱信息,并实施田间协同取样和实验室氮素含量测定。通过分析水稻叶片氮含量与冠层光谱反射率及植被指数之间的相关性和定量关系,测试并评价便携式作物氮素监测仪的工作性能。结果表明,便携式作物氮素监测仪具有优异的氮素监测效果和优良的田间工作性能,在其所具备的4个特征波段中,660、710和810nm单一波长的光谱反射率与叶片氮含量的相关性均大于0.5,并全部通过0.01水平的极显著检验;在各生育期中,所有双波段光谱植被指数与叶片氮含量的拟合系数均大于0.7,并以开花期和成熟期的拟合系数（大于0.83）为最高;对全生育期的整体分析表明,归一化光谱指数NDVI（810,710）和NDVI（710,546）与叶片氮素含量的决定系数分别达到了