基于MATLAB的温室环境参数优化

温室内的温度、湿度和光照等环境参数的最佳控制,对于促进温室内作物的生长及产量的提高十分关键.为此,以番茄的鲜质量作为决策目标函数,以温室内的温度、相对湿度和光照强度参数作为变量因子,运用通用旋转组合设计的方法,研究温室内环境参数改变对番茄鲜质量的影响,运用MATLAB对目标函数进行优化求解.试验结果表明:影响试验指标的主要因素是温度、相对湿度和光照强度,其较优组合是:温度为24℃,相对湿度为80%,光照强度为63.2klx.     

温室环境对番茄干重影响的参数优化

番茄是设施蔬菜栽培的主要作物之一.为此,以温室番茄的干重作为温室环境控制的目标进行优化,为温室作物生长提供经济适宜的环境参数和生长条件;重点研究了温室内番茄生长的环境参数(温度、相对湿度、光照强度)对番茄干重的影响规律和温室环境系统最佳参数.试验结果表明,影响试验指标的主要因素是温度、相对湿度、光照强度,其较优组合是温度为31℃、相对湿度为69%、光照强度为71klx.     

气象因子对负水头供液下番茄日耗液量的敏感性分析

以番茄为试验材料,测定其在温室内基质栽培负水头供液条件下的日耗液量、空气相对湿度、气温和太阳辐射强度等气象因子数据,采用通径分析方法,建立多元回归模型,计算各气象因子对番茄日耗液量的直接通径系数、间接通径系数、决定系数和对回归方程估测可靠程度R~2的总贡献值。结果表明:作物系数和日平均太阳辐射强度的直接通径系数达到极显著水平(P0.01),2个因子的决定系数和对R~2总贡献值最大,是影响番茄日耗液量的重要因子;气象因子减少对番茄日耗液量影响的通径分析发现,敏感性最强的气象因子是日平均太阳辐射强度,其次分别是作物系数和日最高太阳辐射强度。     

遮光、密闭环境对番茄植株蒸腾的影响

在茎热平衡技术测定植株茎流的原理基础上,结合温室内气象数据采集仪器,通过对小温室做遮光、密闭处理,探讨番茄茎流的变化规律。结果表明,密闭温室处理后晴天番茄茎流变化趋势不变,但白天茎流明显减小,此时影响茎流的环境参数除光照外,温室内的大气温度、空气相对湿度以及CO2浓度等都不能忽略。人为改变光照,使茎流随之发生改变,变化规律与光照强度的变化规律相似,所不同的是茎流变化曲线稍稍滞后于光照的变化曲线;茎流随光照的降低而逐渐减小,在时间上有一个延迟。当白天遮光变温室为"黑暗"状态时,茎流缓慢减小,但此时茎流却远远大于夜晚茎流,而且白天温室内"黑暗"状态处理的不同时间段茎流减小的快慢是不一样的。     

滇山茶茎流特征及其气象影响因子

为了深入了解茶花茎流特征这一重要生理指标,对滇山茶茎流及同期气象因子进行了1年的连续观测,利用相关分析法和错位对比法研究滇山茶茎流与气象因子的关系和茎流对气象因子的滞后情况.结果表明:茶花在夜间存在茎流现象,在11:00-17:30期间存在"午休"现象,夏季茶花茎流约6:15启动,8:00达到第1个峰值,春秋次之,冬季最晚.滇山茶茎流通量曲线在晴天呈现双峰型,茎流与温度和相对湿度相关性最好,雨天茎流通量曲线呈现多峰型,茎流与温湿度相关性较好,晴天和雨天茎流与气象因子存在时滞现象;得出结论:日出时间的季节性差异,可能导致夏季茎流启动最早,冬季最晚;滇山茶茎流形态曲线在晴天和雨天存在差异,这种差异可能是由于晴天和雨天的太阳辐射、相对湿度和空气温度的差异所导致;不同强度的太阳辐射对滇山茶的茎流具有不同的影响,晴天和雨天下空气温度、相对湿度与茎流表现出较好的相关性;茶花茎流与太阳辐射存在明显的时滞现象,结合其他气象因子对茎流的影响,建立了茎流的多元回归模型.     

干旱区香梨茎流特征及其与环境因子的关系

通过对新疆巴州灌溉试验站香梨地在滴灌条件下香梨树茎流速率和环境因子的监测,分析了香梨树茎流速率连日变化和日变化趋势以及茎流速率和环境因子的关系,分析结果显示:香梨树茎流速率表现出明显的昼夜变化规律,茎流在早8∶00时开始启动,而后迅速上升,在12∶00-17∶00达到最大值,然后逐渐降至最低值,最大值约在17∶00,值为3.45L/h。茎流速率连日变化表现出明显的多峰变化规律,从早8∶00时开始迅速上升且在12∶00左右达到最大值,之后保持较大茎流速率的时间较长,基本保持在5h左右,其昼夜差值约3.3L/h。香梨树茎流速率与各环境因子的相关性由高到低依次为:太阳辐射空气温度相对湿度风速,其相关系数分别为0.918、0.779、-0.587和0.186。其中茎流速率与太阳辐射、空气温度和风速呈正相关,而与相对湿度呈负相关,回归方程为Y=-0.776+0.003 X1+0.064 X2。     

全开型玻璃温室的夏季温度统计模型

自然通风状态下温室内空气温度的合理估测是全开型玻璃温室夏季温度控制的重要依据.为此,建立了基于RS-485总线的分布式多传感器温度测控网络,并采用分布图法和基于均值的数据融合方法对测量结果修正融合,实现了全开型玻璃温室温、湿度的精确测量.在此基础上,以室外空气温度、太阳辐射强度、室内通风速率以及室内空气相对湿度作为室内空气温度的影响因子,针对各因子的非平稳时间序列建立了室内空气温度时间序列模型,同时引入了协整方法避免伪回归现象,引入了误差修正方法提高模型预测精度.实际验证表明,时间序列模型预测数据与实测数据吻合良好,可较好地预测温室内温度,该研究成果为全开型玻璃温室的温度控制提供了理论依据.     

温室环境-作物湿热系统CFD模型构建与预测

以栽有番茄的Venlo型两连栋玻璃温室为研究对象,对作物蒸腾和土壤蒸发与室内外环境因子之间的关系进行了分析。在充分考虑太阳辐射影响和室内水蒸气传输过程基础上,结合多孔介质模型,构建了求解温室环境〖CD*2〗作物湿热系统的CFD数学模型,并对边界条件的设置进行了探讨。采用Fluent软件对不同天气条件和种植密度温室内温度分布模式进行了3-D数值模拟与预测。结果表明：室内温、湿度模拟值与实测值平均相对误差分别为5.7%和2.1%,CFD模型有效,边界设置合理。晴天室内作物区平均温度较阴天时高1.6℃左右,相对湿度约低3%,太阳辐射对温、湿度分布有影响;双密度栽培作物区温度较单密度高0.8℃,相对湿度高19%。温室背风侧温、湿度略高于迎风侧,作物区温、湿度分布比较均匀,作物和土壤腾发作用对室内温、湿度分布有影响。     

华北地区冬季温室植物冠层温度建

基于温室内植物冠层能量平衡关系,建立了与温室内、外气象条件和温室结构相关的冠层温度模拟机理模型,并在华北地区文洛型温室内对该模型进行了试验验证.结果表明:模型能较好地模拟冬季温室内植物冠层温度,模拟值和实测值之间的相关系数为0.797 5,均方根误差为1.3℃.建立了冠层温度的BP神经网络模型,模型相关系数为0.783 5,均方根误差为0.6℃.在所建神经网络模型基础上,运用敏感性分析法对影响冠层温度的各因素进行重要性分析和排序,得出影响冠层温度的最重要因子是室内温度,其次为蒸腾速率、室外太阳辐射和室内相对湿度.     

旱渍胁迫及环境因子对避雨番茄茎流变化的影响

根据避雨番茄筒栽试验结果,分析了不同旱渍胁迫组合及不同天气条件下的茎流速率日变化,采用通径分析和灰色关联分析的方法,计算了以太阳辐射、气温、相对湿度和土壤含水率4种环境影响指标为自变量对番茄茎流速率的相关系数、决定系数及灰色关联度.结果表明:不同天气下番茄茎流速率日变化规律差异显著,晴天下呈现峰值在正午的单峰型曲线,多云下呈现在10:00和14:00左右达到峰值的双峰型曲线,阴雨下茎流速率较小且波动不大;相同环境下不同旱渍组合的茎流速率日变化曲线可以反映水分的亏缺和渍害程度,轻度亏缺能够抵抗渍水的迫害,增大茎流速率,但是亏缺程度超过一定范围会显著降低茎流速率;通径分析与灰色关联分析的结果基本一致,影响茎流速率最大的是太阳辐射,决定系数达到0.91.