基于经济最优目标的温室黄瓜试验研究

黄瓜是设施蔬菜栽培的主要作物之一。为此,以黄瓜温室产出与投入比的最大值作为温室环境控制的目标进行决策,为温室作物生长提供经济适宜的环境参数和生长条件。同时,重点研究了温室内黄瓜生长的环境参数（温度、相对湿度、光照强度）对成本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,试验因素主次排列为温度、相对湿度、光照强度。其较优组合是温度为31℃、相对湿度为85％、光照强度为16klx。     

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.     

现代农业温室环境控制策略研究进展

温室能够有效改善茄科作物(包括番茄、辣椒、茄子等)生长过程,温室环境控制策略对作物实现高效高产至关重要。为了充分利用国内外的研究成果、促进我国温室环境控制策略的研究应用,分别从常规比例微积分(Proportional Integral Derivative,PID)控制、模糊控制、人工智能控制、温室小气候模型和作物生长模型等5个方面,综述了温室环境控制策略的研究进展。针对目前我国该领域存在的问题,提出了今后应将智能温室控制与作物生长模型耦合,构建智慧型作物生长模型;针对不同区域作物的生长预测,与遥感技术进行结合,增强模型的普适性,形成具有中国特色的温室环境控制策略。     

温室温湿度的远程监控系统

在科学研究中,为了研究作物在不同环境中的生长情况,需要控制不同的环境参数模型。在实际生产中,为了提供适合作物生长的生态环境,需要对温室环境参数进行实时监控。为此,基于LabVIEW平台,利用DataSocket技术开发了温室温湿度远程监控系统,实现了远程监控终端对温室温湿度的控制以及温湿度数据的实时共享。     

基于积温和作物生长模型的温室分段控制策略研究

以积温理论与作物生长模型为理论基础,建立调控成本模型、经济效益模型。在积温补偿周期内将温室环境调控目标分为三个阶段,根据每个阶段作物生长环境要求、外界气象特点,分别采用不同的调控策略,实现光合最优、效益最优等更科学的调控。     

模糊控制在温室温湿度控制系统中的应用

温室环境参数的调节与控制是保证作物高产、稳产和提高经济效益的前提.通过对模糊控制算法的研究,确定了温室温湿度控制系统的输入输出变量,建立了有效的隶属度函数、模糊控制规则和模糊控制表,采用查表法进行模糊推理,实现了温室的温度与湿度自动控制,使温室达到作物生长的最佳环境.     

基于分段控制策略的温室智能测控系统设

以PID算法和模糊控制理论相结合的分段控制理论为控制策略,嵌入温室作物生长模型和栽培专家知识,基于RS485总线,设计了一个分布式温室智能测控系统,对温室生产环境因子进行实时监测、分析、智能决策输出,调节温室控制设备,创造最佳的温室作物生长环境条件.实践证明,分段控制算法使控制输出准确跟踪设置值.     

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.     

对日光温室远程监控APP的设计与开发

现有的温室远程监控系统虽然已经具备对温室中各项环境参数的监测与控制功能,但只能作为温室中环境信息的实时反馈而不能实现对农作物生长环境的综合管理,其科学性及智能化程度有待提高。而日光温室远程监控APP不仅实现了对日光温室环境信息的实时监控功能,还可以根据温室中种植的不同作物及其生长阶段及时为用户提供专家经验知识并帮助用户合理规划温室管理方案。该APP的开发不仅极大地降低了人力成本、时间成本及病虫害的概率,而且提高了农作物的品质与产量,提升了农产品的生产效率。     

温室环境在线监测系统的设计

采用传感器技术、自动检测技术等,实现对温度和湿度环境因子的监测。该系统以STC12C5410AD单片机为核心,完成环境参数的采集、存储、运算处理等,通过液晶显示器实时显示温室环境参数,当环境参数超过软件程序中设定的上下极限值时系统自动声光报警,提醒工作人员调整温室环境,为作物提供一个最佳的生长环境。     

基于分段多区间的温室夏季温湿度智能控制策略

温室环境调控能有效改善作物生产条件,为有效针对温室温度相对湿度进行精准调控,设计了一种基于物联网的温室智能监控系统,分别进行了降温、除湿、增湿和无设备运行4种处理下的试验,构建了温室无设备运行状态下温度和相对湿度变化的数学模型,通过对比同一条件下无设备运行状态的模拟值与设备调控后的实测值,定量分析出不同设备的调控能力。提出了根据作物需求分时间段、根据设备调控能力分温度区间的分段多区间温湿度调控方法,并进行了试验验证。结果表明：分段多区间控制策略可以有效地调控温度和相对湿度,全天59.46%时间内的温度处于适宜区间中,全天6680%时间内的相对湿度处于适宜区间中;设备运行稳定且未造成设备频繁启闭。分时间段多温度区间控制策略结合智能控制系统可实现远程自动控制。     

Maize yield response to deficit irrigation during low-sensitive growth stages and nitrogen rate under semi-arid climatic conditions

Knowledge of crop production in suboptimal environmental conditions not only helps to sustain crop production but also aids in the design of low-input systems. The objective of this study was to evaluate the effects of water stress imposed at low-sensitive growth stages (vegetative, reproductive, and both vegetative and reproductive) and level of nitrogen (N) supply (100 and 200 kg ha⁻¹) on the physiological and agronomic characteristics of two hybrids of maize (Zea mays L.). A two-site field experiment was carried out using a randomized complete block design with three replications and a split-factorial arrangement. A water deficit (WD) was induced by withholding irrigation at different stages of crop development. The results showed that proline content increased and the relative water content, leaf greenness, 100-kernel weight and grain yield decreased under conditions of WD. The highest IWUE was obtained when maize endured WD at vegetative stage at two sites. The limited irrigation imposed on maize during reproductive stage resulted in more yield reduction than that during vegetative stage, compared with fully irrigated treatment. The 100-kernel weight was the most sensitive yield component to determine the yield variation in maize plant when the WD treatments were imposed in low-sensitive growth stages. The results of the statistical regression analysis showed liner relationships between RGR during a period bracketing the V₈ or R₃ stages and 100-kernel weight in all the WD treatments. The increase of N supply improved yield and IWUE when maize plant endured once irrigation shortage at vegetative stage. But, the performance of high N fertilizer reduced and eliminated when water deficit imposed once at reproductive stage and twice at vegetative and reproductive stages, respectively. Furthermore, the response of T.C647 hybrid to increase of N supply was stronger than S.C647 hybrid.     

基于嵌入式Linux内核移植设备驱动的微喷自动装置

为了实现精准灌溉和节约用水的理念,提出了基于嵌入式Linux内核移植设备驱动的温室微喷自动装置。通过分析温室参数和作物生产信息,利用传感器网络采集温室内温、湿度等环境因子,采用微喷灌调节和控制温室内环境,为农作物生长提供最有利的条件。文中重点研究了嵌入式内核系统、传感检测网络、数据处理单元及水泵送水管道组件的微喷自动控制装置,并搭建了试验平台。试验表明:该系统能实现对温室环境实施实时监测,可通过电磁阀控制执行器进行微喷灌水,有效控制环境因子,可靠性强、稳定性高,对微喷灌溉应用于农业种植具有重要指导意义。     

基于PID算法的温室环境控制系统设计

随着现代计算机信息技术和自动化控制技术在农业领域的快速发展,温室的结构档次正不断提高,加之农作物对外部环境的依赖性强,搭建一种适合农作物生长的温室环境控制系统,已成为农业种植者的迫切需求。该文针对温室环境信息智能化管理需求,通过调控农作物的环境因素,创造出适宜农作物生长的环境,从而达到农作物反季节生产和提高产量的目的。为了进一步提高温室智能控制的精准度以及提高农作物生产效率,基于PID控制算法,设计了一套典型的、符合我国农情的温室环境控制系统。该系统将在调节温室环境参数和改善作物生长环境方面发挥重要作用。      

The effects of partial root-zone irrigation and regulated deficit irrigation on the vegetative and reproductive development of field-grown Monastrell grapevines

The effects of regulated deficit irrigation (RDI) and partial root-zone irrigation (PRI) strategies that apply the same irrigation volumes on vegetative and reproductive development were analyzed during a 3-year-period in field-grown Monastrell grapevines under semiarid conditions. Five treatments were applied: control irrigated at 60?% ETc (crop evapotranspiration) for the whole season (308?mm?year^?1); RDI-1 and PRI-1 that received the same irrigation as the control before fruit set, 30?% ETc from fruit set to harvest and 45?% ETc post-harvest (192?mm?year^?1); and RDI-2 and PRI-2 that were the same, except with 15?% ETc from fruit set to harvest (142?mm?year^?1). Distinctive PRI effects on vegetative and reproductive development were observed depending on the total soil water content and the vine water stress level. PRI-1 vines showed less restriction of vegetative growth, lower leaf abscission, and higher leaf area during post-veraison than RDI-1 vines. Higher supply of water (close to field capacity) via half of the root system in PRI-1 vines maintained better water supply and more favorable phloem sap flow (water and carbohydrates) into the fruit during post-veraison and showed a positive differential effect on fruit growth compared with RDI-1 vines. This was reflected in a higher solute content per berry (12?% higher) and higher fresh berry weight (8?% higher) at harvest in PRI-1 compared to RDI-1 berries. However, this positive effect in fruit growth was not reflected in either an improved final yield or the water use efficiency of PRI-1 vines. In PRI-2, the soil water in the wet half was insufficient to maintain more favorable shoot water supply and phloem sap flow into the berry, and no substantial changes were observed in vine vigor, leaf and fruit growth between PRI-2 and RDI-2. Higher irrigation amount in the wet root zone and higher depth of irrigation under PRI seem to be more effective for 1103P–Mourvedre combination to produce a favorable effect in berry growth and development.     

基于无人机多光谱遥感的冬油菜地上部生物量估算

地上部生物量(Above-ground biomass, AGB)是判断作物生长发育的重要指标,对作物不同生长阶段地上部生物量进行快速、准确、无损遥感监测对精准农业生产具有重要意义。本文在西北关中地区开展田间试验,以不同水氮处理下冬油菜为研究对象,通过对其生理生长指标以及产量进行分析,确定I2N3(越冬期和蕾薹期补灌,施氮量为280 kg/hm²)处理为该地适宜的水氮管理策略。使用无人机获取冬油菜营养生长期和生殖生长期多光谱图像,采用阈值法对多光谱图像中的阴影和土壤背景进行掩膜处理,提取各波段反射率,构建植被指数。将冬油菜地上部生物量实测数据与21个光谱变量进行相关性分析,筛选出各生长阶段相关系数绝对值排名前8个光谱变量作为输入量,通过随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、遗传算法优化支持向量机(GA-SVM)和粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)构建不同生长阶段冬油菜地上部生物量估算模型,确定最佳估算模型。结果表明,全生长阶段和生殖生长阶段红光波段反射率显著性最强且稳定,相关系数分别达到0.835和0.754;PSO-SVM模型更适合用于反演关中地区冬油菜不...     

调亏灌溉对大棚滴灌甜瓜生长发育的影响

在大棚滴灌条件下对厚皮甜瓜伊丽莎白不同生育期进行不同程度的亏缺灌溉,研究调亏灌溉对其植株生长、产量、品质及水分利用效率的影响.以土壤相对含水量为标准,在营养生长期和生殖生长期分别设置不同的土壤水分灌溉下限处理,分别是T1(75%~75%),T2(75%~55%),T3(65%~65%),T4(55%~75%),T5(55%~55%)5个试验处理.结果表明:在营养生长期,随着水分亏缺程度的加大,株高、茎粗、叶面积均呈减小趋势.在果实发育阶段,营养生长期及生殖生长期的水分亏缺对果实的生长、产量都有影响,均随亏缺程度的加大而降低,产量以处理T1和T2的最高,T5的最低,T3的大于T4的,各处理间差异具有统计学意义.水分利用效率为处理T2的最高,T1和T4的较低,T2与T4相比,在灌水基本相同的条件下,产量增加了26.2%,水分利用效率提高了27.7%.品质方面,水分亏缺提高了TSS含量;在营养生长期充分灌溉、生殖生长期亏水灌溉可以提高可溶性蛋白、游离氨基酸、维生素C的含量;而营养生长期亏水灌溉、生殖生长期充分灌溉有利于可滴定酸的合成.经综合分析,认为处理T2的灌溉下限设置可以作为武汉地区大棚滴灌条件下的甜瓜灌溉制度.     

人工智能辅助种植策略对温室草莓生产调控效果对比研究

人工智能（Artificial Intelligence,AI）辅助种植有助于提高设施园艺作物精准化管理水平、缓解日益凸显的劳动力紧缺问题。草莓是典型的劳动密集型园艺作物,研究对比采用不同AI种植策略和关键技术对草莓温室生产的调控效果,可对园艺作物种植的AI技术改进和产业化应用提供参考。本研究对比分析了4个不同AI种植策略对草莓生长发育和产量及品质的调控效果,并以人工种植管理为参照,对AI种植的技术特点和存在问题进行了分析。结果表明,知识图谱、深度学习、视觉识别、作物模型和作物生长仿真器等技术在草莓AI种植中各有优势。其中,AI-1组采用知识图谱技术将专家经验、作物数据和环境数据进行融合,建立了标准化草莓种植知识结构和智慧种植决策方法,对作物生产发育的调控较为稳健,以较低的投入获得了最高产值。与人工种植管理相比,AI种植策略组的平均产量提高了1.66倍,平均产值提高了1.82倍,最高投入产投比提高了1.27倍。针对高产优质的目标,在配备较完善的智能化设备和控制组件的温室生产条件下,AI辅助种植能有效提高草莓种植管控的精准度,减少水肥和劳动力的投入,获得较高的收益,但也存在对人工管理扰动的模拟难、作物本体信息采集难等问题。     

温室温度和湿度的多变量模糊控制技术

介绍了一种基于MCS－51单片处理机的模糊控制温室温度的湿度技术，设计了模糊控制系统，并阐述了模糊控制系统的原理、方法以及硬件的组成。对整个控制过程进行了仿真试验，试验结果证明采用该模糊控制技术在控制温室的湿度和湿度时，系统响应快、超调量小、动作准确，过程平稳。     

基于光照的温室加热系统模糊PID控制

为了给冬季作物提供适宜的生长环境,综合考虑自然光和节能因素,提出了一种基于光照的温室加热系统模糊PID控制方法。首先,根据温室的光照强度和天气预报信息,建立温室内温度的设定模型;然后,结合常规PID控制算法简单、鲁棒性好及可靠性的优点,采用模糊控制思想对PID控制参数进行调整,使控制系统可以依据不同的偏差相应地调整;最后,使用Mat Lab中Simulink对控制算法进行了仿真试验。结果表明:该控制方法稳定性高、动态响应好、抗干扰能力强,为提高温室生产的经济效益提供了理论依据。