毛竹混交技术研究

结合毛竹抚育,在毛竹林内保留不同密度、不同树种的林木,观测混交对毛竹产量的影响。结果表明,毛竹与枫香、栎类混交,混交密度为40~50株/hm~2时能明显促进毛竹生长,而杉木、马尾松对毛竹生长有一定的抑制作用。     

温室环境计算机控制系统设计

分析了温室系统的温度特性，指出温室的加热过程是一个惯性较大、滞后时间较长的复杂过程，还介绍了用于温室控制的计算机系统。系统以单片机为下位机，以PC机为上位机。下位机主要完成温室内温湿度的测量、数据处理、输出控制以及与上位机进行通信等任务；上位机主要完成设定下位机的控制参数、监测温室内的状态以及保存下位机传送过来的实时数据等任务。     

不同时间尺度下温室无土栽培番茄蒸散规律研究

采用试验测量法,以温室环境参数为变量,建立了不同时间尺度下番茄蒸腾量和椰糠水分蒸发量回归模型以分析温室无土栽培番茄蒸腾规律和椰糠水分蒸发规律。结果表明,1h、1d时间尺度下番茄蒸腾量回归模型的决定系数分别为0.673 8、0.801;68d(整个试验周期)时间尺度下,1号番茄累积蒸腾量与累积有效积温、累积辐射积的拟合决定系数分别为0.998 4、0.993 6。1d时间尺度下,椰糠水分蒸发量特性方程的回归系数为0.891;58d(整个试验周期)时间尺度下,椰糠累积水分蒸发量与累积有效积温和累积辐热积回归方程的决定系数分别为0.999和0.992 7。随着时间尺度增大,番茄蒸腾量和椰糠水分蒸发量与环境参数的相关性显著提高。     

基于CFD的Venlo温室夏季组合降温措施模拟研究

针对我国南方地区夏季高温高湿的气候条件,对采用天窗、外遮阳、内喷雾降温措施的试验Venlo温室内温度状况进行了模拟研究。以室外气候参数为边界条件,考虑作物和环境的相互作用,内喷雾系统和室内环境的质热交换以源项的形式加入到控制方程中,采用CFD(computational fluid dynamics)中的稳态方法求解控制方程,模拟Venlo型温室不同调控措施及组合下的温室内温度分布特点,分析各种调控措施的调控效果。模拟结果表明:采用加入源项的方法模拟内喷雾系统和室内空气的质热交换,其模拟值和实测值均方根误差RMSB为0.514 4℃,最大绝对误差为0.75℃,平均相对误差为1.3%,说明所建立的CFD模型有效。3种降温措施下,以外遮阳+自然通风的降温贡献率最大(80.6%),能耗最高的喷雾系统降温贡献率仅为34.8%,较高的环境湿度影响了喷雾系统的降温效率。CFD夏季降温模型的建立为温室作物系统的环境控制策略的制定提供了科学依据。     

冬小麦精准追肥机专家决策系统

为了实现小麦生长过程中的实时变量追肥,研究了光谱数据处理策略及目标追肥量的计算模型,开发了基于近地光谱探测技术的实时变量追肥专家决策系统,结合小麦冠层归一化植被指数(NDVI)、追肥机实际行进速度和肥料反馈量,双通道独立控制施肥机构的转速和开度,从而实时调整追肥量,实现精准变量追肥。试验结果表明,专家决策系统的控制精度达到90%以上,可以满足精准追肥的要求;拔节期,变量追肥比定量均匀施肥增施氮肥28 kg/hm2左右;变量施肥有利于改善小麦群体结构,降低产量差异性。     

长江中下游地区Venlo型温室空气温湿度以及黄瓜蒸腾速率模拟研究

根据温室能量和质量平衡的物理学原理，建立了一个以温室外气候条件(太阳辐射、温度、湿度、风速等)为驱动变量，以温室结构、温室覆盖材料、温室内作物(高度、叶面积指数)为参数的温室小气候模拟模型，并利用上海Venlo型温室的三季试验数据对模型进行了检验。结果表明：模型能较好地预测中国长江中下游地区Venlo型温室内夏季和冬季空气温度、湿度以及作物蒸腾速率。模型对该地区夏干季节(2001年8月，三伏天)、夏湿季节(2002年6月下旬至7月中旬，梅雨季节)和冬季(2002年1月27日~2月5日)温室内空气温度、湿度以及作物蒸腾速率预测值与实际观测值的决定系数(R²)和标准误(SE)分别为：0.89，0.75，0.52；1.1℃，4.4%，0.040 g·m^-2·s^-1；0.80，0.84，0.77；1.5℃，4.4%，0.018 g·m^-2·s^-1；0.84，0.59，0.73；1.6℃，6.0%，0.012 g·m^-2·s^-1。该研究为进一步探讨温室环境的优化调控提供了理论依据和决策支持。     

果树喷雾用圆盘风扇三维气流速度场数值模拟与验证

为研究用于果树风送喷雾的圆盘风扇气流速度场分布特性，采用k-ε紊流模型和稳态求解方法，设置合适的边界条件，对单、双风扇不同出口风速的气流速度场进行三维稳态数值模拟和试验验证。结果表明，双风扇同时送风时，在离两风扇中心1~3m的范围内，中心区域的风速明显小于两边的风速，在3~5m的范围内中心区域的风速和两边的风速相差不大。模拟值与试验值对比表明变化趋势一致，二者的拟合直线决定系数R2分别为0.8044和0.7957，所建模型可以比较准确地模拟风扇气流速度场的分布。     

池塘内循环流水(IPA)养殖杂交黄颡鱼试验

以黄颡鱼为母本、瓦氏黄颡鱼为父本杂交获得的杂交黄颡鱼[Pelteobagrus fuividraco(♀)×P.ca-chelli(♂)],在池塘内循环流水(IPA)养殖条件下获得较好的表现。2条试验养殖槽分别放养不同规格的杂交黄颡鱼7.5万、10万尾,放养密度分别为341、455尾/m~3,产量分别为8 906.3、9 048.0 kg,折合产量分别为40.5、41.1 kg/m~3,净利润分别为3.79万、4.69万元,产出投入比分别为1.22、1.35,收益率分别为21.99%、34.51%。IPA养殖杂交黄颡鱼,每个养殖槽放养量7.5万~10.0万尾,在一个养殖周期内净增重量可超过7 800 kg。在市场接受黄颡鱼规格的范围内,选择投放较小规格的鱼种,可获得较快的生长速度、较高的增重倍数和较好的饲料利用效率。     

基于改进纯追踪模型的温室采摘运输自动跟随系统

基于Kinect体感感应技术,设计了一套温室果蔬采摘运输自动跟随平台。通过体感感应系统获取图片上像素点的深度信息,结合图像处理算法,逐行扫描确定人体图像并实时获取人体骨骼信息,计算了人体当前的三维坐标并记录人体走过的路径轨迹。系统采用自调整函数对路径进行优化,避免了剧烈转向行为,并对优化后的路径以模糊算法动态确定纯追踪模型的前视距离,从而实时调整转向和转角,实现了精准跟随和稳定跟随。试验结果表明,该跟随系统能在避免剧烈转向的前提下以较高的精度跟随,横向最大跟踪偏差不超过10.0 cm,最大深度偏差为5.5 cm,且系统性能不受光照条件影响,满足温室采摘运输要求。     

番茄辣椒微型根系形态原位采集系统设计与实现

为实时获取浅根系作物的根系生长形态,设计了一种可用于多点测量的微型根系形态实时原位采集系统。系统主要由微型摄像头和光学放大元件等组成(体积1.5cm3),采集的图像通过无线模块发送至终端。采用基于区域生长的根系图像分析方法,以腐蚀图像为出发点,膨胀图像为终止点,结合相似性准则进行区域生长、区域标记和区域保留,来滤除土壤孔隙和杂质等对图像产生的干扰,从而提取根系轮廓,并通过图像形态学计算得到根长密度、根系平均直径等形态参数。以此系统采集樱桃番茄、辣椒根系形态参数,试验结果表明,根系长度测定值的绝对误差不超过1.5 mm,相对误差不超过5.3%;根系平均直径绝对误差不超过0.09 mm,相对误差不超过6.7%。与土壤采样法测定值相比,在0～10、10～20、20～30和30～40 cm 4个土壤层内2种测定方法根系平均直径决定系数R20.87(P0.01),根长密度在30 cm深度以内的土壤层决定系数R20.81(P0.01)。证明本文设计的微型根系形态实时原位采集系统具有较高的准确性,可用于浅根系作物形态的多点观测。