基于ARM的温室大棚CO_2监控系统的设计与实现

CO2浓度的监控在以温室大棚为代表的现代农业设施中发挥着巨大的作用。本文所述系统是基于ARM的控制芯片,根据植物生长规律,在上午9时至11时监控CO2浓度,使温室中的CO2浓度始终维持在400ppm到550ppm之间。系统将CO2浓度变送器采集到的数据传送至STM32,STM32经过分析处理数据来控制后端执行模块开断CO2气瓶,以使温室内CO2维持在适宜的浓度,这样既节约了资源又能满足作物的生理需求。     

探究CO2气体的浓度

农村地区常有用地窖储藏农作物的习惯（如图）。 由于植物的呼吸，地窖内会不断地积蓄CO2气体，浓度过高时将威胁到人的安全。为试探CO2的“浓度”．人们常将点燃的蜡烛带到地窖里。如果蜡烛熄灭说明CO2浓度过高，如果蜡烛没熄灭说明浓度不高。     

生态温室系统中作物冠层的CO2分布

将生态温室系统室内环境划分为主体环境与微环境两部分,在主体环境的基础上系统研究了生态温室系统中作物冠层的CO2微环境.以成行的单个植株描述冠层,以空心圆柱体描述植株的简化方法,在考虑冠层内空气运动的基础上,对冠层的每一层建立CO2的物质平衡方程,建立了CO2动态分析模型.以一山东的生态温室为例,利用实测试验数据对模型模拟结果进行了验证.     

保护地蔬菜CO_2施肥原理与技术

CO2是绿色植物光合作用的主要原料,保护地蔬菜CO2施肥是一项新技术,在国外应用比较普遍,在国内CO2施肥除科研单位和示范园区以外,生产单位还没有普遍使用。该文对保护地蔬菜CO2施肥的原理及施肥方法进行了详细阐述,并提出了施CO2气肥适宜的浓度、施肥时期及CO2施肥应注意的问题,在保护地蔬菜生产上有一定的指导意义。     

温室内CO2浓度变化的影响因素及增施CO2的生物效应

对温室内CO2浓度变化的基本规律及影响CO2浓度的主要因素进行了综述;总结了温室内增施CO2的生物学效应,温室内增强CO2有利于作物生长发育,提高抗寒力,增加产量,改善品质。     

大气CO_2浓度与温度升高对茶树光合系统及品质成分的影响

[目的]探究大气CO_2浓度与温度升高对茶树光合系统及品质成分的影响,为未来气候变化条件下茶树栽培管理和茶叶加工提供科学依据。[方法]以‘龙井长叶’茶苗为材料,通过开顶式气室模拟高CO_2浓度(648~658μmol·mol-1)和温度升高(+0.57℃),测定不同处理下茶树叶片光合参数、叶绿素荧光参数、叶绿素含量和品质成分含量,研究茶树光合系统及品质成分的变化情况。[结果]CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高,茶树叶片光合参数、叶绿素荧光参数与对照相比有显著变化。CO_2浓度升高、温度升高能促进茶树叶片叶绿素a、叶绿素b合成,但与对照相比无显著变化,CO_2浓度和温度共同升高能显著增加茶树叶片叶绿素a、叶绿素b含量。CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高均显著降低了茶树叶片中游离氨基酸和咖啡碱含量,而使茶多酚含量显著增加,酚氨比显著升高。[结论]CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高都能通过改善茶树叶片光系统结构促进光合作用,进而影响茶叶品质成分。在对茶树光合系统和品质成分的影响中,CO_2浓度升高和温度升高表现出协同作用。     

温室大棚内CO_2施用控制技术的研究

为了研究温室大棚内CO_2施用控制技术,本文对温室大棚内环境以及同期施用了不同浓度CO_2的大棚内环境因子参数进行了观测记录和分析,明确了在定植初期、开花期、生长盛期温室内CO_2浓度变化规律;通过CO_2气罐控制流量,获得简易CO_2施肥控制技术。测定结果表明,棚内CO_2浓度日变化通常呈U型,晴天变化较阴天更剧烈,可使设施内CO_2低于200μL·L~(-1),通风换气可以将棚内CO_2控制在270~330μL·L~(-1)左右;定植初、开花期、生长盛期,随着群体光合能力提升,设施内CO_2消耗更快,更需要及时补充CO_2;通过CO_2气罐控制流量,在跨度为9m、长度为10m、脊高4.5m的节能温室隔断空间内,仅通顶风状态下,CO_2施用流速为2.5L·min~(-1)时,能将温室内CO_2浓度维持在382.7μL·L~(-1),CO_2施用流速为5.0L·min~(-1)时,维持在586.8μL·L~(-1),而不施肥自然状态下的小区内CO_2浓度仅为303.2μL·L~(-1)。     

基于WSN的日光温室CO_2浓度监控系统

为合理增施CO2气肥以提高日光温室作物产量和品质,基于无线传感器网络设计开发了日光温室CO2浓度监控系统。该系统由监控节点、网关节点和远程管理软件组成。监控节点用于测量作物冠层和根部处的CO2浓度,并可控制CO2气肥增施装置的开关;网关节点用于实现远程管理软件与监控节点之间的通讯;远程管理软件具有友好的人机交互界面,能实现温室内CO2数据的实时显示、存储、分析和CO2气肥调控,还可对无线传感器网络进行参数配置。以开发的系统为基础,对日光温室番茄作物冠层和根部CO2浓度进行监测和调控试验。试验结果表明:设计开发的节点数据传输稳定,平均丢包率为0.13%,CO2控制平均超调量为64μmol/mol。系统工作稳定可靠,满足温室番茄作物CO2浓度监测与调控的技术要求。     

大连市农用地非CO_2温室气体排放量估算及防控对策

基于中国编制的《省级温室气体清单编制指南》中的农业碳排放量的估算方法对大连市近12年(2001—2012年)的农用地甲烷及氮氧化物排放量进行估算,并折算成二氧化碳当量。经计算可以看出,大连市稻田甲烷的CO2排放当量由2001年的46 344 t增加到2012年的97 704 t,增加了110.8%;农用地N2O和CO2排放当量在波动中增长,2012年为360 488 t,12年来增加了3.2%,涨幅不大。化肥施用量过量、不合理及秸秆利用率低、利用方式简单是妨碍低碳农业发展的主要因素,据此提出了相应的防控对策。     

CO_2加富对大棚甜瓜农艺性状的影响

以厚皮甜瓜“金蜜”品种为施肥对象 ,研究不同浓度 (10 0 0、12 0 0、14 0 0 μmol/mol)CO2 气肥对其农艺性状的影响。结果表明 :CO2 加富对春季大棚甜瓜生长发育、抗性和品质均有促进作用 ;平均单果重和产量增幅分别为 17.2 0 %～ 2 9.62 %和 10 .40 %～2 9.3 0 % ;CO2 加富适宜浓度为 12 0 0 μmol/mol。     

蔬菜CO2施肥效果及生理研究

本文综合论述了蔬菜CO_2施肥在生产上的效果及生理效应。CO_2施肥,能提高蔬菜的幼苗质量,促进生长,增加产量,改善品质,还有抑制或减轻病害发生的效应。施用CO_2后,对蔬菜的叶绿素含量,光合作用,呼吸作用,水分利用率及矿质吸收均有影响。     

短期CO2加富对苗期红掌生长及光合作用的影响

以开顶式塑料薄膜温室为设施,研究了红掌叶片净光合速率、株高和光合酶活性等指标对短期CO2加富的响应.结果表明,处理30 d时,处理组T1(CO2浓度,(700±100)μmol.mol-1)的株高,单叶面积,干重/鲜重分别比对照组(CO2浓度,(360±30)μmol.mol-1)增加了4.28%,5.70%,15.84%,而处理组T2(CO2浓度,(1 000±100)μmol.mol-1)的株高,单叶面积,干重/鲜重分别比对照增加了6.16%,5.18%,9.95%;在各自生长环境下处理组T1,T2的净光合速率分别比对照增加24.47%,32.49%,且在大气CO2浓度下测定的净光合速率处理组也均高于对照,处理组气孔导度与蒸腾速率下降,促进了叶片中可溶性糖和淀粉积累,叶绿素含量并没有明显变化,Ru-bisco活性增加,乙醇酸氧化酶活性则明显下降.     

开放式空气CO2浓度增高(FACE)对水稻灌浆动态的影响

 【目的】揭示大气CO2浓度升高对水稻籽粒灌浆动态的影响。【方法】利用农田开放式空气CO2浓度增高（FACE，free-air carbon dioxide enrichment）系统，以武香粳14为供试材料，CO2浓度设正常CO2（Ambient）和高CO2（FACE，Ambient+200μmol•mol-1）2个水平，施N量设低氮、中氮和高氮（150、250、350 kg•ha-1）3个水平，测定各处理稻穗不同部位籽粒的灌浆进程，利用Richards方程拟合。【结果】（1）FACE处理明显提高了低氮水平实测最终米粒重，稻穗上、中、下部米粒增重分别为11.1%、10.9%和9.4%，全穗平均增重10.6%，而对中、高氮水平下粒重的影响较小；（2）FACE处理普遍提高了稻穗各部位籽粒灌浆的相对起始势；（3）FACE处理明显提高籽粒最大灌浆速率，低、中、高3种施氮条件下，全穗平均增幅分别为32.9%、36.9%和40.4%，稻穗上部籽粒增幅高于中、下部籽粒；同时明显提高了籽粒平均灌浆速率，低、中、高3种施氮条件下增幅分别为20.3%、25.8%和31.0%；（4）FACE处理总体上延迟了灌浆速率峰值出现的时间，最大灌浆速率时间的粒重增加，实灌时间缩短；从水稻籽粒灌浆阶段划分特征来看，FACE明显延长了灌浆前期持续时间，缩短了灌浆中期及后期持续时间。【结论】FACE处理提高了灌浆相对起始势、最大及平均灌浆速率，灌浆前期时间延长而灌浆中、后期时间缩短，总灌浆时间明显缩短，各粒位米粒重在低氮条件下明显增加而中、高氮条件下无明显变化。     

CO2施肥在温室花卉生产中应用的研究进展

在温室花卉生产中,室内较低浓度的CO2通常是影响花卉产量和品质的一个重要因素。针对此问题,国内外学者曾开展了大量有关人工增施CO2对温室花卉生长发育影响的研究,相关研究结果为科学增施CO2提供了重要的依据。由于国内开展这方面的研究相对较少,因此以往这些研究成果很少被国内温室花卉生产者使用。从CO2施肥方式、时间及浓度,CO2施肥对温室花卉开花、产量和品质的影响等方面,比较详细地概述了过去数十年关于CO2施肥在温室花卉生产中应用的主要研究成果,以期为国内温室花卉生产者科学增施CO2提供一定的参考。     

水稻磷素对开放式空气CO2浓度增高响应的研究

2001～2003年利用农田开放式空气CO2浓度增高(FACE)系统平台，研究FACE对武香粳11号不同生育时期磷素含量、吸收、分配及其效率的影响。结果表明：①FACE处理使水稻不同生育时期植株磷素含量增加，增幅为2．48％～18．84％；②FACE处理使水稻不同生育时期磷素积累量显著或极显著增加，增幅为28．74％～59．11％，生育前期的增幅明显大于生育中、后期；⑧FACE处理对水稻抽穗前磷素在叶片、茎鞘中的分配比例无显著影响，但使抽穗后磷素在稻穗中的分配比例明显减少，在叶片和茎鞘中的分配比例明显增加；④FACE处理使水稻不同生育时期磷素物质生产效率增加，增幅为2．53％～16．58％；⑤FACE处理使水稻磷素籽粒生产效率和收获指数下降，降幅分别为6．53％～15．51％和1．48％～9．04％。     

设施桃树CO2施肥过程中的光合适应现象

以3年生油桃为试材,在山东农业大学现代水暖玻璃温室中进行设施桃树CO2施肥研究.结果表明,在设施桃树CO2施肥过程中存在明显的光合适应现象,在普通空气条件和高浓度CO2条件下均是如此;PS Ⅱ光化学效率的适应可从一个侧面解释桃树CO2施肥过程中的光合适应机制.尽管存在光合适应现象,CO2施肥对桃树的光合作用仍然有着明显的促进作用.     

CO2施肥对日光温室西葫芦光合特性的影响

研究了日光温室内增施ＣＯ２对西葫芦光合速率的影响。结果表明，不增施ＣＯ２的日光温室内１２∶００左右的ＣＯ２浓度降至全天最低点（１０．３１μｍｏｌ·Ｌ－１）；西葫芦叶片的光合速率日变化呈单峰型；增施ＣＯ２可以缓解日光温室内ＣＯ２的不足，提高西葫芦叶片的光合速率。     

CO2施肥对设施油桃叶片特性的影响

以3年生油桃为试材,在水暖玻璃温室中进行CO2施肥试验。结果表明:CO2施肥可使桃树叶面积明显增加,叶绿体中光合色素的含量升高,叶绿素a/b值下降;叶片比叶重上升,含水量下降;可溶性糖、淀粉、蛋白质、碳水化合物含量和C/N值均有所上升;优质叶片的形成进一步促进了光合性能的改善。