在线式作物冠气温差监测与灌溉决策系统研制

作物冠气温差是一个经济、简便的、能够较好进行灌溉决策的指标。针对现有人工监测的费时、费力,且不具有连续性的缺点,设计、开发了一种在线式作物冠气温差监测系统,并进行灌溉决策指导。本系统具有操作灵活、安全性高的特点。通过初步的冬小麦田间试验监测,验证了该系统的有效性和准确性,并提出了该指标进一步研究的新问题和新思路。     

作物茎秆微变化无线监测系统的设计与实现

由于水资源紧缺的现状日益严重,灌溉农业朝着精细化、智能化的方向发展。针对作物水分状况的测量需求,基于线性可变差动变压器及无线采集传输模块,研发了茎秆微变化无线监测系统;通过对作物茎秆直径微变化的精确、无损、远程测量,直观地反映作物水分亏缺状况,进而指导作物精准灌溉。该系统具有简单易行、对植株不具破坏性、可长时间连续监测及自动记录的特点。试验结果表明,茎秆变化情况与土壤含水率变化具有显著的相关性,相关系数可达0.923 1,可用于辅助指导作物灌溉。     

基于作物冠层温度变化的无线传感器网络灌溉系统的研究

针对我国部分地区农田水资源利用率低,且干旱灾害比较严重等问题,根据作物冠层温度变化的特征判别作物的水分状况,从低成本、低功耗角度出发,研发了红外测温无线传感器节点和灌溉控制节点,设计了无线传感器网络精确灌溉系统.该系统可以在远程控制中心准确实时获取监测作物的需水情况,并能实现精确灌溉,系统的设计开发为精细农业时空差异性与灌溉决策研究提供了参考.     

基于C#和ArcEngine技术的灌区需水量计算系统

为了及时准确获取灌区需水量数据,利用ArcEngine和C#作为开发平台和语言,结合GIS和RS的数据分析与影像处理功能,开发灌区需水量计算的应用系统。系统以遥感热红外波段反演的不同农作物土壤体积含水率与灌区的土地分类影像为依据,并根据不同作物的灌溉制度设置计算参数,经过系统运算可以快速得到灌区灌溉需水量的大小。通过对陕西泾惠渠灌区实例数据的计算结果分析表明,系统具有动态监测和实效性,为指导灌区进行水资源优化配置和精准灌溉提供重要的基础数据。     

污水灌溉对小麦和玉米的重金属积累和分布的影响

通过对邯郸市5种水质灌区的作物中重金属含量测定,结果发现:中水灌溉和井水灌溉对重金属在作物中积累影响最小,无论何种水质灌溉,4种重金属在作物中积累趋势为Zn>Pb>Cu>Cd,分布趋势基本为根大于茎和籽粒,作物体内铅和镉含量超标.分析表明,只要对污水进行铅和镉适当处理,用中水灌溉是可行的.     

基于单片机的智能农田灌溉系统的设计

针对智能农田灌溉过程中的土壤湿度实时在线测量问题,本研究设计了基于单片机的智能农田灌溉系统。通过对其硬件电路和软件程序的设计分析,开发出了以STC89C52单片机为核心的实时在线监测系统,对作物生长的重要条件土壤湿度进行实时监测。该系统通过NRF24L01模块分为发送端和接收端两部分。其中,接收端通过ADC0832芯片将由电阻式土壤湿度传感器采集到的土壤湿度模拟信号进行转换;接收端则通过按键模块设置土壤湿度的上下阈值,高于上阈值时出现报警提示,低于下阈值时则启动智能灌溉。     

基于物联网技术的温室土壤环境监测系统的设计

针对传统的有线监测系统线缆密布、安装维护困难等问题,设计开发了一种基于物联网技术的温室土壤环境监测系统,该系统主要由无线传感器网络和监测系统两部分构成。主要介绍了基于cc2430的无线传感器节点的硬件设计,以及基于labview的上位机软件设计,并进行了系统测试。实验分析结果表明,该系统能实现对作物生长的土壤温、湿度进行自动实时监测,并结合作物生长的信息进行适量的灌溉,具有广阔的应用前景。     

基于物联网的远程智能灌溉控制系统的开发

针对现有农田、果林等大面积栽培种植区域灌溉技术落后、缺乏精确调控手段,导致灌溉精度差、水资源浪费严重等问题,开发了一套基于物联网的设施农业远程智能灌溉控制系统。本系统采用无线局域网Zig Bee与无线广域网GPRS异网融合的通讯模式,构建了获取农田环境信息的无线传感网络(WSN),实时监测土壤墒情,利用模糊控制算法智能处理土壤湿度信息,根据作物需要量化灌水定额。以King View6.55软件为开发平台,设计了集网络通讯、参数监测、数据分析、管理决策为一体的监控界面。试验结果表明:该系统可在无人干预的情况下自主根据作物需水量驱动设备完成精准灌溉,以最低限度的灌水量保证作物处于最佳生长状态,提高了水资源的利用率,具有广阔的应用前景。     

基于作物生长模型的智能灌溉控制系统

【目的】鉴于水资源日益短缺,农田灌溉技术迫切需要进行自动化和智能化改革,开发高效的灌溉控制系统迫在眉睫。【方法】本研究利用主控芯片为STM32f103RCT6的单片机与传感器模块、LoRa模块、GPRS模块等外围电路设计了一款智能灌溉控制系统。该系统可以准确获取作物生长环境信息,包括水分、温度、光照等,而强大的STM32f103RCT6芯片可依据作物生长模型对采集的数据进行分析处理,对作物的需水需肥量做到针对性预判,形成科学的灌溉决策并指导灌溉系统工作,经过系统决策,自适应控制灌溉设备进行精准灌溉。【结果】该智能灌溉控制系统既能够促进作物生长发育,又能提高水肥利用率和作物产量,促进农业增产增收,改善土壤环境,并且控制方式灵活多样,通用性强,经济性好,符合国家绿色发展理念,实现了经济效益和社会效益的双丰收,对发展现代化设施农业具有重要的意义。【结论】此系统的研发,有利于解决农业灌溉水资源浪费严重、智能化水平低的痛点,满足现代农业飞速发展的需求。     

基于ASP.NET的灌溉信息管理系统的设计与实现

详细介绍了基于ASP.NET的灌溉信息管理系统的设计过程,该系统基于.NET平台开发,使用Microsoft SQL Server2005建立后台数据库,采用面向对象的程序设计语言C#进行编程.该系统采用B/S开发模式,针对不同的用户权限分别进行录入、查询、特异性分析、图表显示等模块的设计,在保证系统数据安全的同时,实现了各地灌溉试验资料的快速分析和标准化管理,对于我国灌溉试验资料的整编、归档和提供相关技术服务具有重要意义.     

灌水控制上限对辣椒生长及耗水量的影响

为了探究灌水控制上限对辣椒生长、产量及耗水量的影响,对盆栽辣椒的株高、茎粗、产量及耗水量进行了监测研究。结果表明:不同灌水控制上限会对辣椒的株高、茎粗、产量及耗水量产生不同程度的影响,若考虑辣椒长势和最终产量,灌水量控制在80%θ田上限为佳;若考虑节水,则将灌水量控制在50%θ田上限、灌水间隔为9d为佳;综合考虑辣椒产量与全生育期耗水量,应将灌水量控制在70%θ田上限、灌水间隔为7d,可以达到高产、节水的目的。     

氮溶液灌溉对芦苇生长的影响

以湿地芦苇生产区为研究背景,采用筒栽试验模拟人工湿地净化污水,研究分析了在3个不同浓度处理10,15,20mg/L,氮溶液灌溉下,芦苇的株高、茎粗、叶面积以及地上单株产量的变化,试验同时设计对照组用清水灌溉芦苇进行比较。结果表明:不同浓度的氮溶液灌溉后对芦苇的株高、茎粗、叶面积、地上单株产量的影响不同,均优于对照组。说明含氮溶液灌溉有利于芦苇的生长,含氮浓度为20mg/L的溶液增产效果明显。     

西北旱区苹果树茎干直径变化规律及其对环境因素的响应研究

以西北旱区苹果树为试验材料,利用植物生理环境监控系统对果树茎干直径变化及太阳辐射,大气温度,相对湿度,风速等环境因素进行了连续同步监测,对果树茎干直径昼夜变化、不同天气条件下的直径日变化及不同生长阶段茎干直径与环境因素的关系进行了研究.结果表明:苹果树茎干直径变化日过程呈现出明显的昼夜变化规律,茎干直径白天收缩,傍晚、夜间复原或膨胀;不同天气条件下,茎干直径收缩幅度有明显差异,晴天茎干直径日最大收缩量最大,阴雨天最小;果树生长过程中,茎干直径变化主要受太阳辐射与空气水汽压差的影响.     

A step towards new irrigation scheduling strategies using plant-based measurements and mathematical modelling

Because of the increasing worldwide shortage of freshwater and costs of irrigation, a new plant-based irrigation scheduling method is proposed. In this method, two real-time plant-based measurements (sap flow and stem diameter variations) are used in combination with a mathematical water flow and storage model in order to predict the stem water potential. The amount of required irrigation water is derived from a time integration of the sap flow profile, while the timing of the irrigation is controlled based on a reference value for the predicted stem water potential. This reference value is derived from the relationship between midday values of maximum photosynthesis rates and stem water potential. Since modelling is an important part of the proposed methodology, a thorough mathematical analysis (identifiability analysis) of the model was performed. This analysis showed that an initial (offline) model calibration was needed based on measurements of sap flow, stem diameter variation and stem water potential. Regarding irrigation scheduling, however, only sap flow and stem diameter variation measurements are needed for online simulation and daily model calibration. Model calibration is performed using a moving window of 4 days of past data of stem diameter variations. The research tool STACI (Software Tool for Automatic Control of Irrigation) was used to optimally combine the continuous measurements, the mathematical modelling and the real-time irrigation scheduling. The new methodology was successfully tested in a pilot-scale setup with young potted apple trees (Malus domestica Borkh) and its performance was critically evaluated.     

沟灌方式与灌水量对温室番茄生长指标的影响

采用温室内田间试验,设置常规沟灌(CFI)和交替隔沟灌溉(AFI)两种沟灌方式,依据Φ20cm标准蒸发皿的水面蒸发量,通过选取0.6(K1)、0.8(K2)、1.0(K3)、1.2(K4)4个作物-皿系数Kcp,设置4个灌水量梯度,共8个处理,比较不同处理对番茄株高、茎粗、叶面积指数和根冠比的影响。结果表明,AFI相较于CFI会抑制番茄植株的株高,但会增加茎粗;灌水量对株高呈显著的正效应,CFI、AFI下拉秧前的最大株高(148.40、144.80cm)均在最大灌水量(K4)下获得;茎粗随灌水量的增加呈先增后减的趋势,在K2灌水量下CFI、AFI处理分别获得拉秧前的最大茎粗13.93和14.74mm;沟灌方式和灌水量的耦合效应对株高、茎粗的影响始终不显著(P0.05)。叶面积指数(LAI)受沟灌方式的影响不显著,但是会随着灌水量的提高而明显增大,两种沟灌方式均在最大灌水量(K4)下取得最大LAI。根冠比在AFI处理下明显大于相同灌水量下的CFI处理,随灌水量的增加呈先增后减的趋势,CFI下在K3灌水量时达到最大值0.070 6,AFI下在K2灌水量下达到最大值0.073 4。通过综合分析沟灌方式和灌水量对番茄株高、茎粗、叶面积指数以及根冠比的影响表明,交替隔沟灌溉相较于常规沟灌更有利于番茄植株的生长;过高(Kcp取1.2)或过低(Kcp取0.6)的灌水量均不利于番茄植株的生长,适中的灌水量(Kcp取0.8或1.0)不仅会使番茄植株健壮,同时也会使LAI处于一个较为合理的大小。     

河西绿洲林果业灌溉制度研究

通过2014年田间试验,研究了在不同灌水方式(滴管、沟灌、小管出流)、不同灌水定额条件下对干旱地区林果业(葡萄、枸杞、红枣)的土壤水分、株高、茎粗的影响,旨在探讨适宜于干旱地区林果业的灌溉技术模式,以达到节水、增产、高效和优质的目的。试验结果表明:不同灌水量与不同灌水方式对林果土壤水分与株高茎粗的影响,采用80%T1灌水量及N1(沟灌)灌水方式条件下,干旱区林果业影响较为明显,适宜在生产中推广引用。     

循环曝气地下滴灌下温室番茄生长特性与产量研究

为探讨循环曝气地下滴灌不同肥气耦合处理对作物生长、光合特性及产量的影响规律,以番茄(京鲁6335)为研究对象,利用循环曝气装置实现水肥气一体化灌溉,设置4个曝气量(高曝气O1,中曝气O2,低曝气O3,不曝气S,掺气比例分别为16.25％、14.58％、11.79％和0),3个施肥量(高肥F1,中肥F2,低肥F3),采用...     

扬黄灌区浅埋式滴灌对地膜玉米生长及水分利用效率的影响

针对扬黄灌区玉米节水灌溉存在投入高、效率低和种植模式单一的问题,通过采用浅埋式滴灌、露地滴灌的灌溉方式种植双行靠地膜玉米,测定玉米各生育时期生长指标、土壤含水率,探索降低玉米节水灌溉和种植模式投入新方法。试验表明:膜下滴灌和膜下浅埋式滴灌出苗比露地和露地浅埋式滴灌分别早3d和2d;全生育期内膜下浅埋式滴灌的株高、茎粗、叶面积指数和干物质积累量均高于膜下浅埋式滴灌、露地浅埋式滴灌和露地滴灌;同一种植模式下浅埋式滴灌比露地滴灌的株高、茎粗、叶面积指数和干物质积累量均高;膜下浅埋式滴灌产量分别比露地滴灌、露地浅埋式滴灌、膜下滴灌提高15.8%、8.87%、1.81%;膜下浅埋式滴灌的群体WUE分别比露地滴灌、露地浅埋式滴灌、膜下滴灌增加16.1%、9.3%、1.6%。     

渗灌灌溉湿润比对日光温室番茄生长发育和需水规律的影响

采用节点式渗灌番茄栽培小区试验的方法,通过比较番茄株高、茎粗、果实品质和产量以及水分生产效率,探讨了用节点式渗灌方法灌溉温室栽培番茄灌溉湿润比的适宜取值范围。研究结果表明:在砂质粘壤土试验地上,当节点式渗灌管埋深为30 cm、计划湿润层深15~45 cm(厚度30 cm)、灌水控制上限和下限分别设定为土壤水吸力6 kPa(田间持水量)和30 kPa时,将湿润比(计划湿润层湿润土壤体积点总土壤体积比例)设定为0.20、0.35和0.50,并依此计算灌水定额进行灌溉,湿润比0.20处理的番茄株高、茎粗及番茄生物量均明显高于湿润比0.35和0.50处理。但从节水、增产和省工几方面综合考察,湿润比选在0.20~0.35有利于番茄植株生长发育,进而可以达到高产、优质、节水的目的。     

不同灌水量和灌水频率对番茄植株生长、光合与荧光特性的影响

针对水资源短缺且用水浪费的问题,本研究设置4个灌水量和2个灌水频率,4个灌水量按生育期进行调整,完全随机设计试验,旨在研究不同灌水量和灌水频率对番茄植株生长、荧光和光合参数的影响。研究结果表明:番茄株高、茎粗、光合参数以及荧光参数Fo、Fm、Fv等和均随着灌水量的增加呈增加的变化趋势,其中株高、茎粗和叶绿素随着频率的增加也增加,苗期L1P1的NPQ显著高于L2P2 17.6%;而荧光参数Fv/Fm苗期和开花坐果期时随着灌水量的增加呈先上升后下降的变化趋势,盛果期上升后无下降趋势,开花坐果期时L3P2比L2P2显著高出6.2%;qP和ETR在盛花期和盛果期随着灌水量的增加呈先增加后降低的变化趋势;利用隶属函数综合各指标分析得出:苗期至开花坐果期灌水量以100 m L/(株·d),开花坐果期至结果初期以250 m L/(株·d),盛果期至采收以灌水量450m L/(株·d)番茄产量保证且节约灌水,灌水频率为一天2次时对番茄生长有促进作用。