基于无线传感器网络的温室栽培营养液电导率监测系统

温室营养液无土栽培,具有节约种植成本、生产效率高等优点.监测营养液的电导率、pH值等特性参数,是实现营养液无土栽培信息化与自动化的基础.为了实现温室无土栽培营养液的实时监测,开发了基于无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)的营养液电导率实时监测系统.系统以JN5139为中央控制器同时控制营养液电导率信息采集单元和无线通讯单元,实现了营养液电导率信息的实时采集与处理、LCD显示和键盘输入等人机交互操作以及基于WSN的营养液电导率实时测量自组织网络,同时系统集成了GPRS模块,实现了营养液电导率与温度信息的远程传输与监控等功能.系统采用星型网络拓扑结构,并进行定时休眠、传感器掉电控制来节省能源消耗.针对系统的实用性和可靠性进行了系统标定、温度补偿以及温室试验,分析比较了电导率测量线性与非线性模型.试验结果表明分段线性模型建模效果较好,分段拟合R2均在0.97以上.系统的测量范围为0.5~2.9 mS/cm,测量结果能够精确到0.01 mS/cm,总体测量相对误差为2.10%,较好地满足了温室营养液电导率实时监测的要求,为无土栽培的科学管理提供技术手段.     

一种智能型电导率仪的设计与研究

电导率仪是一种应用非常广泛的测量仪器。山西农业大学设计并通过省级鉴定的TYZ-3智能型综合土壤养分测试仪一部分的电导率测量系统是一种智能式系统。通过充分利用单片机的分析判断能力以及软件误差补偿校正优势。该系统不但能温度自动补偿和电容自动补偿，而且不需分档。经计量部门测试可达国家0.2级仪器的精度要求。可应用于农业、工业、环境保护部门。     

基于虚拟仪器技术的土壤电导率测量仪器研究

该文针对传统土壤电导率测量仪器准确性低、实时性差等问题，根据土壤电导率的测量原理，采用NI公司的虚拟仪器开发平台LabVIEW和数据采集卡，采集土壤温度和电导率等参数，设计了一种土壤电导率测量仪器，通过简单的操作便可测量不同温度下的土壤电导率，并实现数据的显示、保存、打印和网络传输等功能。该仪器利用温度校正方法消除温度变化给电导率带来的测量误差，对氧化钾标准溶液电导率的测试结果表明，该仪器具有较高的测量精度，可以广泛应用于土壤电导率的测量中。该研究为多参数的正确测试提供了一种简便的方法。     

EC-5和5TE土壤水分传感器的多因素性能测试与校正

摘要：含水率、电导率及表层温度等土壤墒情信息是进行农牧业精确灌溉作业的基础。无线传感器网络是目前广泛采用的监测土壤墒情的有效方法,其对传感器有着低成本、低功耗和可靠性的要求。针对网络整体需求,本文在对比不同土壤水分传感器后选定并测试了土壤水分传感器EC-5和5TE的工作性能。结果表明：EC-5和5TE的电工作特性均受温度、电导率和pH影响。5TE受电导率的影响要比受温度或pH的影响大,应用校正模型,三者相关决定系数R2依次可达0.918、0.971和0.906;EC-5具有与5TE一样的温度稳定性,但其受电导率或pH的影响效果与5TE的相反,校正模型相关决定系数R2分别为0.977、0.944和0.978。此外,虽然5TE自带的电导率测定的可靠性很高,但其温度测定漂移较大,线性校正后相关决定系数R2为0.993。总的来说,5TE和EC-5已能满足无线传感器网络监测土壤墒情信息的需求,但有必要根据本试验结果提供的对温度、电导率和pH的校正模型对其进行补偿校正。     

镁碱化盐土微生物生物量和土壤基础呼吸

通过测定甘肃河西走廊疏勒河中游昌马冲积扇缘不同镁碱度条件下10个采样点30个土样的化学性质和生物化学性质指标,研究了电导率和镁碱度对土壤微生物生物量及其基础呼吸的影响。结果表明:微生物生物量碳(氮)和土壤基础呼吸与电导率、镁碱度和Mg2+/Ca2+之间显著负相关,表明盐度和镁碱度对土壤微生物群落有显著的抑制作用,而且盐度的抑制作用比镁碱度更大;微生物代谢熵(qCO2)和电导率、镁碱度、Mg2+/Ca2+之间为正相关关系,也说明镁碱化盐土对土壤微生物而言是一种严重的胁迫环境。     

基于ARM-Linux和GPRS的农业环境无线远程监控系统

本文设计和实现了基于嵌入式ARM-Linux和GPRS/CDMA技术的农业环境无线远程监控系统,为偏僻分散条件下的农业对象监控提供了一种有效的解决方案。首先,嵌入式监测设备采集农业现场环境信息,然后通过无线GPRS网络实时传送给远程服务器。经长时间运行和验证表明,系统已达到了实用的要求,在农业研究和生产领域将有广阔的应用前景。     

九龙江口红树林区水体硝酸盐含量变化特征

于2015年1月、4月、7月、11月对九龙江口红树林区水体硝酸盐含量进行了监测,并分析了硝酸盐与水温、DO、TDS、盐度的关系。结果显示,九龙江口红树林区水体硝酸盐含量平均值为2.43 mg/L,其中最大值为3.42 mg/L,出现在7月份,最小值为1.30 mg/L,出现在1月份。空间分布为红树林上游向下游方向增加,但变化幅度较小。硝酸盐与水温、DO呈显著相关关系,与TDS、盐度关系不明显。与其他水域相比,九龙江口红树林区水域硝酸盐含量水平较低,且变化范围较小。     

基于ARM和GPRS的远程土壤墒情监测预报系统

为提高农业灌溉用水利用率、实现节水灌溉,设计了基于GPRS的无线土壤墒情监测预报系统。提出了一种土壤墒情监测预报模型,开发了以ARM9系列S3C2410处理器、GPRS模块和CS8900a网卡等组成数据采集系统,实现了对土壤墒情信息的自动采集、存储和墒情信息的无线网络传输,并可以根据墒情信息实施定时、定量的灌溉控制。该系统已投入国家农业示范基地使用15个月的时间,试验表明,该系统对土壤墒情的预报值与实际测试数据误差为3.39%,实现了对土壤墒情的有效监测和准确预报。     

基于GPS和GPRS的远程玉米排种质量监测系统

为了获取区域内的玉米播种质量信息并对其进行远程监测与管理,提出了基于GPS和GPRS的远程排种监测系统。该系统利用PVDF(polyvinylidene fluoride,聚偏二氟乙烯)压电传感器实时监测指夹式排种器播种质量信息并通过GPS接收器实现了播种质量信息位置的精确定位;同时,系统通过GPRS DTU模块的应用和远程服务器软件的设计,实现了播种质量信息数据的远程传输与管理。试验结果表明,该系统播种量检测精度为97.4%,漏播检测精度为96.1%,重播检测精度为95.9%,该系统能够有效检测玉米播种质量并具有监测数据远程监管的功能。     

对称传感结构的谷物清选损失监测装置研制

该文设计研制了一种联合收割机清选损失监测装置,采用对称传感器结构补偿干扰信号,带通电荷放大处理激励信号,经带通滤波电路有效提取谷粒损失信号,最后由单片机单元实时监测计数。通过实验室与田间试验分析,设计的监测仪能有效的监测联合收割机清选损失,最大测量误差为2.81%,满足实际设计监测要求。该研究可为谷物联合收割机清选损失测试研究提供参考。     

不同咸水梯次滨海盐土入渗过程及水盐分布特征

咸水冰融化入渗对重盐碱地具有明显的改良作用,而咸水冰融化是融水水质和水量的动态变化过程。为模拟咸水冰融化入渗滨海盐土过程,探讨咸水灌溉改良盐碱地的可行性,本研究设置了不同咸水梯次入渗滨海盐土的土柱试验,试验处理为:咸水梯次入渗(GSI)、咸水单一入渗(DSI)和咸水冰融化入渗(MSI),以淡水入渗(CK)为对照;其中咸水矿化度和水量分别为15g·L~(–1)和314.3mm。根据咸水冰融化过程中融水水质和水量的变化过程,GSI设置了4个矿化度和水量(S1:81 g·L~(–1)和25 mm;S2:19 g·L~(–1)和125.8 mm;S3:3 g·L~(–1)和94.3 mm;S4:0 g·L~(–1)和69.2 mm)的咸水连续入渗。结果表明:相同时间内,咸水处理的入渗深度和速度均大于CK;入渗初期,GSI的入渗深度和速率均高于DSI,且上一梯次咸水的入渗能显著提高下一梯次咸水的入渗率,后期GSI处理随着入渗咸水矿化度的降低,入渗率显著低于DSI。入渗后,0～40 cm土层土壤水盐含量由大到小依次为DSIGSIMSI,GSI和MSI土壤水盐分布一致,脱盐率分别为92.87%和91.38%,显著大于DSI的74.74%。以上结果明确了不同咸水梯次入渗滨海盐土的入渗特征,咸水梯次入渗可获得与咸水冰融化入渗一致的脱盐效果,这为后续模拟咸水冰融水入渗盐碱土过程提供了手段,同时也为咸淡水轮灌技术提供了理论依据。     

滴灌模式对棉花根系分布和水分利用效率的影响

理解膜下滴灌参数对土壤盐分运移和作物生长的影响是制定科学滴灌制度、合理利用水资源的重要环节。毛管布置方式和滴灌水质是膜下滴灌的重要参数,为研究其对土壤盐分变化、棉花根系分布及水分利用效率的影响,设计了2种毛管布置方式（一管四行（Ms）和一管两行（Md））和3个滴灌水质水平（淡水0.24?dS/m、微咸水4.68?dS/m、咸水7.42?dS/m）。结果表明,滴管布置方式对土壤盐分变化和根系分布有显著影响。在相同滴灌水质条件下,Ms处理有利于降低棉花根区土壤含盐量。所有处理根系主要分布于0～40?cm土层内,矿质水滴灌时Md中根系受抑制程度明显高于Ms,但其主要影响根系密度δR＞0.5?kg/m3区域的分布范围,对δR＞0.2?kg/m3区域范围分布无明显影响。生育期内棉花总耗水量随滴灌水矿化度的上升而降低,与滴管布置无关。相对淡水滴灌而言,矿质水滴灌时Ms处理产量有所降低,但其水分利用效率随灌水矿化度上升而升高;而Md处理产量和水分利用效率均随灌水矿化度上升而下降。     

Mobilization of Soil Organic Matter by Ultrafresh Water: Modeling and Assessment of the Impact on the Mobility of Heavy Metals

Eurasian Soil Science - The experiments on mobilization of soil organic matter during soil washing with ultrafresh water against the background of salinity pulsing were designed and performed....     

降雨及隔盐层对滨海盐碱地水盐运动的影响

 为探索不同材料隔盐层对滨海盐碱地水盐运动的影响,在白蜡林地树穴底部布设炉渣和沙子作为隔盐层,比较研究不同深度土壤水分和总盐分的季节性变化规律。结果表明：土壤表层和不同深度处土壤含水量及含盐量变化规律不同,表层主要受降雨和蒸发影响,底层则同时还受地下水位变化的影响;1个雨季中,土壤表层强降雨的淋洗作用极为明显,表层不同隔盐层的差异性不太明显,但离表层30cm处各隔盐层隔盐和抑制返盐的效果非常明显,设置炉渣隔盐层处理的电导率从5月份的591ms/m下降到了10月份的493ms/m,沙子隔盐层处理的电导率从558ms/m下降到501ms/m;离表层60cm处炉渣隔盐层从810ms/m下降到582ms/m,沙子隔盐层从607ms/m下降到560ms/m。从减小电导率的幅度上来看,炉渣的隔盐效果好于沙子。     

Salinity and drought affect yield response of bell pepper similarly

Abstract

There is a growing realization that an increasing number of countries are approaching full utilization of their conventional water resources and that the quantity of good-quality water supplies available to agriculture is diminishing. Effects of irrigation regime and irrigation water salinity on bell pepper including yield, fruit number and quality, vegetative and root growth, evapotranspiration and water use efficiency were investigated in this study by conducting two different experiments. Six different salinity levels of irrigation water and four different irrigation regimes were used as treatments. Considering the results from irrigation water salinity experiment, it can be concluded that as soil salinity increases, water consumption, water use efficiency, yield and other vegetative growth parameters of bell pepper were decreased. A polynomial relationship between soil salinity and water consumption was observed. It was found that bell pepper is moderately sensitive to salinity with a 1.2 dS m^?1 threshold and a 10.9% slope value. In the irrigation regime experiment, limited irrigation caused decreases in water consumption, yield and vegetative growth of bell pepper. Yield response factors were close in the cases of irrigation regime (1.50) and irrigation water salinity (1.40). Total soluble solids of bell pepper were increased due to both irrigation water salinity and water application rate but not dry matter ratio. Considerable water consumption decreases because of salinity were determined. Therefore, the effect of irrigation water salinity should be considered in irrigation management to prevent excess saline water application and to protect the environment.     

微咸水灌溉下土壤水盐动态及对作物产量的影响

华北平原农业灌溉用水非常紧缺,水资源日益缺乏与粮食需求日益增多之间的矛盾尖锐。充分利用微咸水资源是缓解这一矛盾的重要途径之一。该文以中国农业大学曲周试验站1997－2005年冬小麦和夏玉米微咸水灌溉田间长期定位试验为基础,研究了充分淡水、充分淡咸水、关键期淡水、关键期淡咸水和不灌溉等5个处理下土壤饱和电导率和含盐量的动态变化,探讨了微咸水灌溉对冬小麦和夏玉米产量的影响。结果表明：土壤水盐动态呈受灌溉和降雨影响的短期波动和受季节更替影响的长期波动;在正常降雨年份,使用微咸水进行灌溉是可行的,不会导致土壤的次生盐渍化;微咸水灌溉虽然导致冬小麦和夏玉米产量降低10%～15%,但节约淡水资源60%～75%。如果降雨量达到多年平均水平以及微咸水灌溉制度制订合理,微咸水用于冬小麦/玉米田间灌溉前景广阔。     

地下水埋深对膜下滴灌棉田水盐动态影响及土壤盐分累积特征

为了探究不同地下水埋深条件下膜下滴灌农田的水盐运移规律,于2012—2016年在新疆库尔勒绿洲,对采用膜下滴灌结合冬春灌压盐的棉田开展定位观测,在不同位置处150 cm深土壤剖面进行水盐监测,探究不同生育阶段地下水埋深与土壤水盐含量的关系。结果表明,膜下滴灌农田土壤水分呈反"S"型分布,土壤盐分呈"酒杯"状表聚型分布;试验期内地下水埋深从2~3 m增加到5~6 m,相应地苗期和非生育期返盐程度显著降低,收获期盐分含量下降;5a来土壤含盐量从6.5 g/kg下降到1 g/kg,土壤累积含盐量与地下水埋深呈负的指数关系;深层水分交换量表明土壤水和地下水间的联系明显减弱。建议将类似地区的地下水埋深控制在3.5 m左右,膜下滴灌结合冬春灌淋洗可有效抑制土壤层盐分累积,并可保证自然植被的生态需水。     

适宜咸水滴灌提高棉花水氮利用率

通过田间试验研究了不同灌溉水盐度和灌溉量对棉花水氮利用效率的影响。试验设置三种灌溉水盐度（电导率EC）：0.35（淡水）、4.61（微咸水）和8.04 dS/m（咸水）,分别以FW、BW和SW表示;两个灌溉量405和540 mm,分别以I405、I540表示。结果表明微咸水灌溉棉花干物质质量最高,其次是淡水灌溉,咸水灌溉最低。咸水灌溉棉花的氮素吸收量、产量显著降低,但微咸水与淡水灌溉差异不显著。农田蒸散量随灌溉水量的增加而增加,随灌溉水盐度的增加而降低。微咸水灌溉对滴灌棉田蒸散量和水分生产率影响不大,但咸水灌溉导致蒸散量和水分生产率显著降低。15N同位素标记试验结果表明,三种灌溉水盐度下,高灌量处理（540 mm）较低灌量处理（405 mm）棉花15N回收率平均增加7.51%,土壤15N回收率降低13.20%,15N淋洗损失率增加29.47%。不同灌溉水盐度处理棉花15N回收率为47.02%～59.86%,微咸水灌溉棉花15N回收率与淡水灌溉差异不大,但咸水灌溉棉花15N回收率较淡水和微咸水灌溉分别降低了10.17%和15.23%。不同灌溉水盐度对土壤15N残留率的影响较小,为16.75%～22.41%。15N的淋洗损失率为1.56%～4.71%,表现为随灌溉水盐度的增加而显著增加,咸水和微咸水灌溉15N淋洗损失率平均较淡水灌溉分别增加了80.53%和136.00%。上述结果说明适宜盐度和灌溉量的微咸水滴灌对棉花生长、产量以及水氮利用率影响不大,但高盐度咸水灌溉会导致棉花减产,水氮利用率显著降低。滴灌条件下,氮素的淋洗损失也是氮肥损失的重要途径,尤其是咸水和微咸水灌溉会加剧氮肥的淋洗损失风险。因此,咸水微咸水灌溉条件下减少氮肥的淋洗损失是提高氮肥利用率的重要方面。     

覆盖及水质对土壤水盐状况及油葵产量的影响

为了分析不同地面覆盖措施及灌溉水矿化度对土壤水盐分布特征及油葵产量影响,该文以无地面覆盖措施为对比,研究了秸秆覆盖和地膜覆盖条件下,采用不同矿化度微咸水进行灌溉时的土壤水盐分布情况以及油葵部分生理指标及产量特征。结果表明：无论是采用淡水还是微咸水灌溉,与无覆盖措施相比较,秸秆覆盖和地膜覆盖均能有效的减少棵间蒸发,起到蓄水保墒的作用,且能有效地降低油葵主根层土壤的积盐程度;地面覆盖措施不同,油葵主根层土壤含水率随灌溉水矿化度的变化而变化的规律不同;灌溉水矿化度相同时,采取地面覆盖措施处理的油葵产量普遍大于不覆盖处理。因而采用微咸水灌溉油葵时,结合以一定的地面覆盖措施是十分必要的。