后墙立体栽培草莓提高冬季日光温室内温度

在日光温室的后墙上,采用管道无土栽培方式进行蔬菜或草莓生产,可以提高温室空间利用率和作物种植量,但可能会出现因为管道和植物的挡光而减少后墙蓄热、降低冬季温室温度的问题。为此,通过冬季连续31 d的温度监测,在3种典型气象（晴天、阴天、雪天）条件下,对比分析了有后墙立体基质栽培的日光温室（solar greenhouse with equipment,ESG）和无后墙立体栽培的日光温室（solar greenhouse with no equipment,NSG）温度环境的变化。监测结果表明,ESG的月平均气温较NSG高0.84℃,其中最大日温差为2.22℃,最小日温差为0.14℃。晴天条件下,ESG的日平均冠层温度和1.5 m高度处的空气温度分别是12.72和13.04℃,NSG分别是10.68和11.04℃;ESG的冠层温度最低值是4.68℃,而NSG最低值是4.10℃。可见,ESG较NSG的气温要略高一些;阴天和雪天条件下,2种温室内的温度环境无显著差别。因此,利用日光温室后墙进行立体基质栽培草莓,不但没有降低反而提高了冬季温室内的温度,是一种可行、值得推广应用的温室高效栽培技术。     

追日式草莓立体栽培架改善光温环境提高草莓产量

为解决草莓多层立体栽培中同一栽培架上位层对下位层的遮光问题,将固定式A字型栽培架在添加转动和控制部件后,使其以"追日"的方式运动,实现栽培架行向与太阳光照射方向平行,最大限度地利用直射光。试验测试并比较了3层追日式与固定式栽培架上草莓冠层光环境、根际以及冠层温度环境、草莓产量。结果表明:冬季3个月内(2015年11月8日立冬至2016年2月4日立春),追日式栽培架上、中、下层与固定式相应位置光合有效光量子流密度(photosynthetic photon flux density,PPFD)日累积量平均值相比,东侧分别高28.0%、79.3%、38.6%,西侧分别高30.1%、41.0%、18.2%。追日式栽培架西侧上、中、下层根际达到根系最适生长温度15~20℃的时间分别比固定式相应位置长60、40、120 min;相应地,前者冠层温度2016年1月19日晴天低于5℃的时间分别比后者短130、170、230 min。追日式栽培架东侧和西侧上、中、下草莓单株产量分别高于固定式栽培架相应位置,在试验时间内追日式栽培架的总产量比固定式栽培架高214.8 kg/667 m2。因此,追日式栽培系统可有效地改善冠层光温环境,提高作物产量和效益。     

温室智能控制系统适用性评价指标体系选择模型

针对温室智能控制系统适用性评价体系中指标设置的随意性和冗余性问题,本着满足指标简洁性并兼顾完备性的目标,该文在分析影响温室智能控制系统因素的基础上,探索了选取和优化温室智能控制系统适用性评价指标体系的方法,并构建了基于选择模型的温室智能控制系统适用性评价指标体系。山东省寿光蔬菜基地的实证分析表明,该区域的温室智能控制系统适用性评价指标能够从32个优化到22个,指标的完备性达到88.96%,实现了优化指标数和减少指标干扰的要求,为温室智能控制系统的适用性评价提供参考。     

装配式日光温室砌筑不同蓄热墙体的增温和草莓栽培效果

针对西北沙漠地区日光温室冬季夜间室内低温的问题,以新疆和田使用的装配式日光温室为研究对象,通过在温室内北侧砌筑砖墙体、砌块墙体和砌块填充沙土墙体3种材质的蓄热墙体,采用PT100铂电阻温度传感器对试验温室墙体、室内温度进行测试,并进行草莓栽培试验,用ACS-30型天平、LH-B55型数显折光仪进行草莓质量、可溶性固形物含量测量。由试验数据得,3种蓄热墙体体积、尺寸相同条件下,蓄热性能依次是:砌块填充沙土墙体砌块墙体砖墙体。装配式日光温室内砌筑砖墙体、砌块墙体和砌块填充沙土墙体,使得室温较装配式日光温室早晨07:00分别增加2.2、2.9和3.8℃。采用同样的种植管理技术,栽培的草莓开花期分别比原装配式日光温室早7、11和14 d,成熟期早14、17和20 d,单棚产量依次高24.2%、30.1%和33.4%,比装配式温室的草莓可溶性固形物质量分数平均值高1.4、2.1和2.6个百分点。进一步验证了墙体对日光温室热贡献的重要性,且砂浆砌块墙体比砖墙体增温效果明显,该墙体温室更适宜草莓生长。新砌筑墙体蓄热量与装配式温室热负荷计算数值一致,表明在没有其他加温设施的情况下,温室内新砌的墙体是室内夜间热源,可使温室内温度增加。该文为西北沙漠区日光温室墙体蓄热材料和结构设计提供参考,为日光温室内砂浆砌块的应用研究提供了依据。     

日光温室封闭式栽培系统的设计与试验

土壤连作灾害、生产资源严重浪费和环境污染已成为日光温室生产中制约其发展的瓶颈问题,为了解决这些问题,实现节水、节肥、保护环境的目的并提高温室生产的管理水平和自动化水平,该文设计了一种日光温室封闭式栽培系统。与传统栽培管理方式不同,该系统使用基质栽培代替土栽方式,采用基质袋装或塑料薄膜完全包裹的模式,实现了与外界环境的有效隔离;使用水肥一体化营养液滴灌代替水肥分离灌溉方式,回收多余营养液并循环利用;采用无线传感器网络模式,实现了温室环境信息的自动采集和发送。试验结果表明,采用封闭式栽培比传统土栽方式番茄产量提高了11.7%,水、肥用量均节省了2%（基质不同,节省水、肥量不同）,同种基质情况下,采用封闭式栽培方式,由于营养液实现了循环利用,水、肥节省率可以达到17.2%。     

无公害农产品立体高效栽培管理措施

介绍了山东省汶上县无公害农产品立体高效栽培管理措施及取得的效益。     

森林草莓与栽培草莓体外抗氧化能力比较

为了鉴定草莓抗氧化物质含量和抗氧化能力,筛选具有较高营养价值的草莓遗传资源,以森林草莓和10个栽培草莓品种为试材,测定抗氧化物质,如总多酚、类黄酮、花青素、维生素C含量;采用2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐自由基(ABTS)清除法、铁离子还原能力(FRAP)测评了不同试材的体外抗氧化能力。结果表明,森林草莓抗氧化物质含量和抗氧化能力要远高于测试的栽培草莓;在10个栽培品种中,哈尼和凤冠的营养品质表现较好;总多酚含量与抗氧化能力呈显著正相关关系。主成分分析表明总多酚是草莓抗氧化能力的重要物质基础,即花青素与维生素C也是草莓抗氧化能力的主要组成参数。遗传背景对于草莓的抗氧化物质和抗氧化能力起重要作用;森林草莓的抗氧化能力高于测试的栽培品种,具有进一步开发和综合利用潜力。     

草莓温室太阳能热泵系统阶梯式供暖特性

运用太阳能热泵系统为草莓温室供暖,能有效提升草莓的产量和品质。为探究温室内立体栽培的供暖特性,以及相匹配的太阳能热泵系统的供暖系数(coefficient of performance,COP),该文设计并搭建了太阳能热泵阶梯式供暖系统。以"京藏香"草莓为试材,分析了距离地面0.5、1.0、1.5及2.0 m不同阶梯高度的空间温度,对比了阶梯式供暖的太阳能温室和未供暖的普通温室内的草莓品质及产量。结果表明,在北亚热带低纬高原山地季风气候地区,冬季采用太阳能热泵系统为温室供暖的COP值在3.02~5.15之间。在太阳能温室内种植的草莓产量是普通温室产量的1.56倍,可溶性固形物含量的平均值达10.5%。在太阳能热泵系统阶梯式供暖的温室中,距离地面1.0~1.5 m高度范围内的供暖效果较好,且放置于1.0 m阶梯上的草莓与其他高度的草莓相比,产量最高品质最优,其单果最大值为32.3 g,可溶性固形物含量为12.5%,因此,采用阶梯式供暖的温室中,距离地面1.0 m高度的温度更适宜草莓生长需求。     

中国温室环境智能控制算法研究进展

温室控制技术正面临着新的突破，智能控制将成为温室控制中发展的新阶段。该文以近年来我国温室控制领域的研究成果为基础，结合国际上一些比较值得注意的动向，分析了温室智能控制系统算法方法的特点，对其研究现状进行了评述，进一步探讨了相关问题，并提出了温室智能控制方法在今后可能发展的方向。     

温室水循环太阳能利用系统高效节能控制策略

针对目前温室水循环太阳能利用系统无法在合理时间集热的问题,该研究开发模面装置,基于其表面综合温度提出高效节能控制策略。理论分析表明,日间表面综合温度反映集热器表面可集太阳余热,利用该温度与蓄热水池内水温之间的差值可较准确地判断集热时机;夜间表面综合温度接近于室内气温,利用该温度进行放热控制的方式实质上就是利用室内气温的方式。通过现场试验,测试提出的控制策略下实现的中空板水循环太阳能利用系统的集放热效果,并与现有的基于设定时间点或室内气温的控制方式的能力进行对比。试验结果表明中空板系统在提出的集热控制策略下获得的晴天的集热量（404.1 MJ）与多云天和阴天的集热量（分别为225.9和62.7 MJ）差异明显。而设定时间点控制集热,导致少集热（1.4 h）、无效运行（1.7 h）等问题。基于室内气温方式浪费集热时机：集热初期,太阳辐射较强,系统本可集热（31.8 MJ）,且集热量远大于能耗,集热COP（Coefficient of Performance）达20.2,但因气温低,系统并不运行;集热末期,还出现短期无效运行（多云天为0.7 h;阴天为2.4 h）。该研究提出的集热控制策略能以更低能耗实现更高集热量;放热控制方式也具有一定优势。     

分布式智能型温室计算机控制系统的一种设计与实现

针对农业环境自动化控制的需要,研制了"分布式智能型温室计算机控制系统".该系统体系结构为中心计算机和单片机智能控制仪的主从式结构, 系统采用实时多任务操作系统和农业温室专家系统的人工智能技术,对温室内外环境因子进行实时监测和智能化决策调节,为农作物创造最优化的生长条件.实时多任务系统使系统的通信,环境参数采集,控制可以同时进行;由于现场情况的复杂性和多变性,依靠精确数学模型的传统控制已经无法很好地解决问题,因此,本系统采用存储大量现场经验和知识的专家系统来达到控制的目的.采用专家系统从理论上去验证和分析系统,保证了系统运行的稳定性和可扩展性,降低了开发难度.系统硬件主要由环境因子实时监测模块、智能决策模块组成.软件部分采用COM组态方式实现,包括数据库管理模块、人工控制模块等,具有操作简便,可靠性高,易升级扩充等特点,已实现产品化.     

基于切换控制的温室温湿度控制系统建模与预测控制

为解决温室环境系统的建模与控制问题,该文提出一种基于切换的温室建模方法与预测控制方法,该方法具有结构简单、模犁有效、控制稳定等优点;并以温室实际运行效果为例,说明了文中提出的建模和控制方法的有效性.     

光伏驱动基质控温系统对温室番茄根区的降温效果

在温室中经常出现短期或持续的高温工况,通常温室内温度环境调控的方法为整体降温,该方法通常会出现无法达到有效降温或高能耗的问题。为解决上述问题,更好地实现温室的周年生产,该研究提出了一种以光伏作为能量来源,以无机相变材料作为储能工质,结合生态智能的环境控制策略,对番茄根区应对高温工况,实现安全连续生产进行了试验研究。结果表明,在温度较高的夏季晴天需2次各约1 h的降温,阴、雨天各仅需1次约1 h降温,其余时段充分利用系统的保冷作用即可达到维持作物舒适生长环境的要求。在试验工况下,典型晴天(2018年7月18日)、阴天(2018年6月30日)、雨天(2018年7月1日)与对照组温度变化相比,该系统实际将试验组基质的平均温度分别降低了8.65、11.38、11.47℃,使番茄根区温度在日间始终低于最高耐受温度(33℃),夜间温度控制在发育的最适温度(22℃)左右。试验进行到第17天时对照组植株全部死亡,试验组保持良好生长状况。该研究所提出的温室控温方法中,保温种植槽单位面积的制冷功率为510.42 W/m^2,基质平均温度降低9.03℃,实现了温室能耗的大幅度降低,而且能够长时间维持降温的效果。使用生态智能种植基质控温的方法和系统,可以实现在超低能耗条件下,解决温室番茄的抗高温安全生产问题。     

种植行距与灌水量对西北日光温室番茄生育和产量的影响

研究膜下滴灌番茄不同种植行距与灌水量对番茄生育及产量的影响,试验在大小行沟垄种植形式的基础上设置3种种植行距分别为L1(60cm)、L2(45cm)和L3(30cm);以蒸发皿累积蒸发量E为标准设置0.6E、0.8E、1.0E、1.2E共4个灌水水平,共12个处理。研究了不同种植行距与灌水量对番茄不同生育期生长生理指标及产量的影响,探讨了不同生长生理指标与产量间的关系。结果表明:低种植行距处理(L3),会造成植株徒长及过高的叶面积指数,抑制作物群体的光合生理活动,导致较低的产量和灌溉水利用效率。过低的灌水量(0.6E)会抑制番茄植株的光合生理活动,且随生育期的进行表现出明显的水分胁迫的累积作用。叶面积指数和净光合速率对产量的影响最为直接,提高作物的净光合速率是实现作物增产的重要途径;株高茎粗与叶面积指数间具有良好的回归关系(P=0.004 6),高茎粗低株高植株具有较为适宜的叶面积指数,有利于产量的形成。相较于产量最高的种植行距与灌水量组合L1-1.2E处理,L1-0.8E和L2-0.8E处理可在产量仅降低4.28%和9.00%的情况下提高灌溉水利用效率36.00%和29.29%。该结果为西北地区日光温室番茄科学种植与灌水提供依据。     

中国温室环境控制硬件系统研究进展

该文综述了国内温室控制系统模式的研究现状,介绍了几种典型的温室控制系统模式,指出了制约温室控制系统研究的主要问题:成本高,没有达到智能化的要求.该文提出了建立具有分布式结构的基于CAN总线的温室控制系统模式,可以降低成本,为解决温室控制系统智能化问题提供了有效的途径.提出未来温室控制系统的发展趋势--高层管理与控制网络化;现场检测与控制单元的现场总线化;温室调控系统的行业标准化.