LED不同光照模式植物培养系统的研制

影响植物生长发育的光环境主要包括光质、光强、光周期3个因素,为了更加深入研究植物实际生长周期所需要的光照总量及其对光谱的响应,设计了一种基于LED不同光照模式的植物培养系统,该系统主要包括LED灯具设计及光温检测控制系统和植物水培生长装置。结果表明,该系统不仅光照分布均匀,且光环境因子和温度参数简易可控;既可对植物生长所需光环境因子和温度进行灵活设置,又能为探索植物在不同生长阶段的最优光照模式的设定方式及调控策略提供依据。     

智能温室系统介绍

<正>2022年中央一号文件明确指出“加快发展设施农业”,我国引进与推广了一系列新型温室设施装备技术系统,现介绍如下。一、温室控制系统温室控制系统是专门为农业温室、农业环境控制、气象观测开发生产的环境自动控制系统。温室控制系统可测量风向、风速、温度、湿度、光照、气压、雨量、太阳辐射量、太阳紫外线、土壤温湿度等农业环境要素,根据温室植物生长要求,自动控制开窗、卷膜、风机湿帘、生物补光、灌溉施肥等环境控制设备,自动调控温室内环境,为植物生长提供最佳环境。     

新优彩叶植物引种栽培及其园林应用

为丰富深圳彩叶植物种类,引种新优彩叶植物——霓虹苋,通过对霓虹苋的引种栽培研究,分析了其在不同光照条件下的生长情况,指出了其适合生长的光照条件,阐述了其具有的优良观赏特性,探讨了其在深圳园林中的应用方式和应用前景。     

育苗温室幼苗生长调节光照调控系统的设计

针对光照光质、光照强度以及光照时间对幼苗生长发育的影响,提出结合幼苗不同生长阶段、特定光质补光与定时长定量决策的精确补光方法,设计了依据作物生长阶段、生长状态以及培育目标自适应精确补光的光照调控算法。以单片机为控制器,设计了光质可调、可定时定量的LED精确光照调控系统,可根据幼苗生长阶段、生长状态,结合幼苗形态调整补光决策确定补光光质光量和时长,通过PWM调整LED输出光质光强。测试试验结果表明,该系统可满足作物不同生长阶段对不同光质光量的需求,并可根据不同培育目标、不同生长状态,及时调整补光策略。该系统的自适应光质光量时长可调的特点能够满足对幼苗形态调节补光的需求,相对传统光源改善了光照环境,提高了能源利用率。     

植物工厂LED照明控制系统设计与研究

植物工厂LED照明控制系统涉及到多路LED独立控制、大功率白光LED的恒流驱动、ECU单元和系统控制的设计,以及监测电路与单元通信等技术问题.本文分别对大功率LED驱动和光谱特性、不同波长LED分控点亮和系统控制、现场通信技术进行了研究.在设计过程中完成了大功率LED驱动电路亮度可调、LED光色调整以及散热检测调试和验证,并以此构成了植物工厂LED照明控制系统的基本单元.在单元的通信接口和优先权限设定之后,组成了较为理想的现场可控光照系统.结果表明,经过系统控制设计的LED光源不仅节能、环保.而且由于LED的亮度、色温、光谱的可控制性满足了植物工厂的需要.     

设施环境调控技术

在设施环境栽培中,温度、光照、水分、气体和土壤起到非常重要的作用。分别论述了温度、光照、水分、气体、土壤等环境调控技术,以期在作物的不同生长阶段、时段,科学调控每个环境因子的参数指标,达到设施栽培的高产、高效、高创收的目标。     

光纤式阳光导入系统应用在多层无土栽培工厂的创新研究

光纤式阳光导入系统是太阳能利用和光纤照明的有机结合,是一种冷光照明,具有波长类型丰富,能隔除红外线和紫外线辐射,能将太阳光引入植物工厂替代植物工厂电灯照明,在植物工厂的光环境调控中有极大意义。文章论述了光纤照明应用于植物的实现方式,介绍了太阳光追踪装置,太阳光导入装置、传导光的装置、光纤耦合装置、放射装置、储光装置、led补光装置。介绍了光环境控制技术和光源的特点,并结合工厂的光照介绍了可生产的优质农作物的全光谱光纤灯光源特性。使植物在各生长阶段具有最佳光照,以实现节能,环保,高效利用阳光的目的。在全球能源危机,耕地面积减少的背景下,依靠安全清洁太阳光为人类提供一个可行的解决途径。     

温室植物抗霉菌系统的设计

为了防止温室植物霉菌感染而设计的一套封闭的营养系统,特别是在温室植物栽培过程中,在循环的营养液中加入一定量的铜离子,达到对植物进行抗菌的目的。自由的铜离子被释放在营养液中,营养液中的每一对电极是由一个阳极和阴极组成的,并排列于营养液中,且根据抗霉菌系统的要求,施加一定的电压保证输送给植物传导的营养液中铜离子浓度为0.1～0.8ppm的最佳状态。     

基于LabVIEW的智能LED植物补光照明系统设计

基于植物对光和温湿度的需求,系统利用RRGB芯片配光设计开发了LED光源模块,若干个光源模块组成LED阵列平面光源模组,基于Lab VIEW的上位机与控制器相结合的系统实现对温室或园艺植物的智能补光照明。控制器实时检测红绿蓝三色波段的光量子通量密度(PFD)和温湿度值,并将检测信息显示在上位机界面,通过控制器对脉宽调制(PWM)信号进行动态调节,以保持照射到植物的红、绿、蓝PFD值随环境光照改变而保持恒定不变,实现照明系统结合环境光照的智能补光。同时,系统也实现了对温湿度阈值范围的智能调节。该智能补光照明系统根据不同植物或同一植物不同生长阶段对PFD、光质比例补光需求的不同,通过上位机设置红、绿、蓝三色波段光不同的PFD值和温湿度范围,下位机按照设置完成环境调控,既满足了植物对补光环境的要求,又大大节省了能源。     

基于WSN的坝上温室光照度控制系统设计

结合坝上气候特点及温室光照自动控制需求,设计了作物光照强度控制系统。首先构建温室环境模型,以自然光与人工补光进行温室光照建模,设计温室光照自动控制流程。在此基础上通过无线互联网和ZigBee设计并实现了温室光照度自动控制系统,阐述了系统构架设计、温度感知单元、数据传输单元、控制执行单元、监控后台单元、可调光源单元的设计,引入CodeWarriorIDE开发环境进行控制软件设计,最后通过测试证明其促进作物生长的效果。     

自然光植物工厂多层立体栽培补光对生菜产量和品质的影响

针对自然光植物工厂空间高效利用的问题,采用意大利奶油生菜为研究对象,探究自然光植物工厂多层立体栽培条件下不同栽培层间光照、温度、湿度等环境差异及补光对生菜产量和品质的影响。结果表明:栽培架中层平均太阳总辐射强度是上层的25.15%～55.42%,下层平均太阳总辐射强度是上层的22.66%～37.46%;不同层间温度相差4.8～7.2℃。不同层湿度差异为37.5%～43.9%。补光可以提高栽培层间的光照强度,改善光照分布状况,改变生菜生长形态,促进叶片伸展和根系生长。与不补光处理相比,补光后中层和下层生菜的产量分别提高了35.8%和24.7%,干物质量增加了39.7%和36.7%,可溶性蛋白含量提高了9.42%和9.24%,硝酸盐含量降低了10.75%和6.75%,但与对照相比,补光后对生菜叶绿素和可溶性糖含量并没有显著性的变化。立体栽培层间补光能够改善层间光照环境,使光照分布更加均匀,促进干物质积累,显著提高生菜产量和品质。     

基于LED光源优势的植物工厂光照策略探讨

LED是半导体固态电光源,具有节能、光效高、寿命长、响应快、环保、体积小和坚固耐用等众多传统光源无法比拟的光电优势,更兼具按需调制光谱、智能控制和冷光源等在植物工厂应用中的独特优势,被誉为人工光植物工厂的理想光源。LED光源所提供的光环境(光质和光强及其持续时长)及其时间转换智能可控的特性赋予了LED在植物工厂中应用的诱人潜力和广阔前景。因此,LED光源植物工厂具备调控智慧生产光环境的能力,通常可以在纳米波长光质、PPFD基本单位光强和分钟尺度时长等方面对光环境进行管控,也可实现内涵丰富的连续光照、间歇光照和交替光照等特殊光照模式及其集成应用。对植物工厂光照策略的制定,应针对各种植物种类及品种构建出集成了多种光照模式的光照策略,实现提高植物生产力和植物工厂生产效率的光调控目标。因此,应加强对各种光照模式植物生理效应和能耗的研究和评价,筛选出基于植物种类或品种的适宜集成机制,以获得高效节能的植物工厂光照策略。     

油菜生长的气象因素影响分析

油菜在全国各地都有种植,油菜的种子和花蜜都具有极其重要的经济和药用价值。油菜在种植过程中容易受到光照、降雨以及温度等气象因素的影响,不同种类的油菜对气象因素的抵抗能力并不一样,同类型的油菜在不同的生长发育阶段对各种气象因素的需求也不相同。本文结合常德市油菜种植现状,探究不同气象因素对不同类型、不同生长阶段油菜生长的具体影响,进而分析适宜油菜生长的最佳外部环境。     

油菜生长的气象因素影响分析

油菜在全国各地都有种植,油菜的种子和花蜜都具有极其重要的经济和药用价值。油菜在种植过程中容易受到光照、降雨以及温度等气象因素的影响,不同种类的油菜对气象因素的抵抗能力并不一样,同类型的油菜在不同的生长发育阶段对各种气象因素的需求也不相同。本文结合常德市油菜种植现状,探究不同气象因素对不同类型、不同生长阶段油菜生长的具体影响,进而分析适宜油菜生长的最佳外部环境。     

不同基质和光照对无核白葡萄光合特性的影响

为研究无核白(Thompson Seedless)葡萄在不同栽培基质与光照条件下的光合特性,以3年生无核白葡萄为材料,测定了不同栽培基质和不同光照条件下的叶片光合指标和叶绿素含量。结果表明：(1)在遮光条件下,生长前期配方土栽培的无核白表现出较高的光合特性;生长后期配方土栽培的无核白净光合速率低于园土;配方土栽培的无核白总叶绿素含量变化与净光合速率变化趋势一致,配方土不利于无核白生长后期光合产物的累积。(2)相同的配方土栽培条件下,遮光处理导致植物光合作用下降,不利于无核白光合产物的累积。综上所述,引种栽培无核白葡萄需选用合适的栽培基质,保持充足的光照,生长后期需注意延长叶片功能期。     

植物生长补光灯

植物生长补光灯是根据植物生长所需要的光线波长范围(以红、蓝光为主)和需要的照度而设计的,利用三基色荧光粉的不同配比调出适合植物生长所需的光谱能量分布的灯光.合理使用这种灯光,可以改善和延长植物生长的光照条件和时间,加快农作物的育苗进程和缩短农作物的生长周期.     

室内观叶植物的引种研究

为扩大室内观叶植物的引种区域和栽培范围,对引进的１３种天南星科植物和１１种龙舌兰科植物进行生态习性的研究,其最适生长温度在１６－３５℃,除酒瓶兰外,低于１０℃时均表现生长停滞状态;寒（冻）温度差异很大,天南得科为０－１５℃,龙舌兰科为０－１０℃,大多数植物会３６℃会产生热害;光照对其影响较大,夏季这两科植物在全光照下长势差而在一定荫蔽的条件下有利生长,最佳荫蔽度天南星科为７５％,龙舌兰科为５０％;     

日光温室番茄生长状况与小气候因子研究

在日光温室中进行番茄生理生态特征的实时监测,可以及时了解和掌握植物的生长状况,最重要的是可以依此确定不同的调控措施对番茄生理效应所产生的差异。本文通过试验研究,对日光温室中番茄生长规律与光照气象因子之间的关系进行分析,以建立设施番茄栽培生长发育气象动态模型,以期为设施番茄阴雨天气光照精准管理提供理论依据。     

不同栽培基质和光照对无核白葡萄光合特性的影响

为研究无核白葡萄在不同栽培基质与光照条件下的光合特性，以三年生无核白葡萄为材料，测定了不同栽培基质和光照条件下的叶片光合指标和叶绿素含量。结果表明：在遮光条件下，生长前期配方土栽培的无核白葡萄表现出较高的光合特性；生长后期配方土栽培的无核白葡萄净光合速率大致高于园土；配方土栽培的无核白葡萄总叶绿素含量在生长后期呈逐渐下降的趋势，配方土不利于无核白葡萄生长后期光合产物的累积。在相同的配方土栽培条件下，遮光处理导致无核白葡萄植物光合作用下降，不利于无核白葡萄光合产物的累积。引种栽培无核白葡萄需选用合适的栽培基质，保持充足的光照，生长后期需注意延长叶片功能期。     

日光温室气雾培生产系统的设计

目前气雾培生产过程中存在环境调控准确度低、生产系统运行不稳定,种植面积小,导致先进新技术无法最大限度的实现高产、优质、高效的问题。本文以合理光照条件扩大种植面积及采用PLC快速、准确、灵活实现稳定植物生长环境的构建为设计核心,确定气雾培生产系统布局参数,优化气雾培生产系统结构组成、形式及工作、尺寸参数,确定PLC控制结构及参数,设计了适用于实际生产要求的日光温室气雾培生产系统。试验结果表明,各区域管路终端压力变化范围在3%以内;各区域终端栽培床内温度差异及各区域终端栽培床与贮液池内营养液温度差异均小于2℃;各区域终端栽培床内湿度变化小于1%;回流管路营养液回流时间小于30 min,所有测试指标均符合生产要求,为进一步推动气雾培技术在设施农业中的应用推广创造条件。