植物生理需水信息的研究进展

我国是水资源相当短缺的国家之一,总量为28000亿m~3;人均占有水量2700m~3,仅为世界人均量的1/4,排到第88位;可耕地亩均水量只有世界平均值的1/2。目前,45％的国土处在降水量小于400mm的干旱少水地带,并且年际与年内变化都很大。降水     

节水灌溉植物需水信息检测的研究

根据植物含水不同而引起的植物体液浓度变化的原理,提出利用植物体电阻变化的信息来判断需水程度的新方法。该方法通过玉米植物测试,表明了植物的生理电阻能很好地反映植物亏水程度,并得出玉米的生理电阻在小于40kW时需灌水;在40～50kW时植株水分适宜的结论。为有效进行生理电阻的检测,本研究自制了便携式与单片机式2种类型的植物需水信息仪。通过反复、大量、长期的实验证实了本研究的论点是可行性的,其配套的植物需水信息仪能快速准确的检测植物的亏水程度,为旱田地区节水灌溉提供了新的有效的检测手段。     

植物需水信息仪的研究

介绍了电容型植物需水传感器的原理及与此配套的需水信息仪的组成和功能．     

作物需水信息远程实时采集系统的设计

作物需水信息的快速获取和实时传输是实现智能诊断和精量灌溉的前提。为此,设计了一种实时采集影响作物需水多环境参数的多通道数据采集系统。该系统以超低功耗单片机MSP430F149为核心处理模块、西门子MC39i为无线传输模块,以计算作物需水量的彭曼—蒙特斯公式中的主要气象要素(温度、湿度、日照时数、风速、辐射)和土壤湿度作为采集对象,根据各传感器输出信号设计了数据采集通道数量及类型。设计选用了系统的实时时钟电路、数据存储模块、LCD液晶显示以及控制键盘等电路,开发了系统各模块的控制软件,实现了通道选择、数据采集、数据处理、液晶显示及无线数据传输等功能。经电位器模拟输出电压测试,系统能实现数据采集和实时显示的功能,可以应用于灌溉决策系统中作物需水信息的实时监测。     

用声发射技术实现作物生理需水信息监测

采用植株茎部声发射(AE)信号表征作物需水信息,运用虚拟仪器技术,设计了对作物植株茎部声发射信息进行实时、快速测量的微机检测系统,并以温室盆栽番茄为时象试验研究了声发射信号同植物蒸腾以及环境因子间的关系.试验结果表明:作物在水胁迫下产生的AE事件发生率与作物蒸腾速率一致性较好,在一定范围内,声发射频次越高,作物亏水越严重,当每秒声发射事件计数率超过2次时,可以考虑实施灌溉;作物AE事件发生率与光照度、温度有显著的相关性,AE信号可用于指导作物生长环境的调节控制.     

第五讲作物的生理节水及需水关键期(三)

４　节水增产效益　　经过连续几年的试验研究与示范推广,应用非充分灌溉的优化灌溉制度进行灌溉,具有很显著的节水增产效益。４１　半干旱地区在半干旱地区,除了部分水源充足的灌区外,大部分是水源不足的灌区,一方面依靠天然降雨,另一方面灌溉一到三水,来维持春小麦或其它作物较高的产量。４１１　在水源充足的灌区在水源条件较充足的灌区,首先应考虑减少灌水次数,节约灌溉水量,扩大灌溉面积。把水灌到关键期,单产减少并不多,而使灌区总产大大提高。如果增加灌水次数,灌水时期不当,反而会减少产量。如内蒙水科所在大黑…     

植物电信息与生理信息的试验研究

从植物生理上讲,干旱时植株体液理化性质发生改变,体液增浓,叶水势增大,必然在生理电特性上有所反映.为此,从植物生理电特性方面入手,研究了植物叶片含水率及水势的差异,以及干旱对植物生理参数和电参数的影响.植物电信息的研究将对研制植物旱情诊断仪器以及指导节水灌溉具有重要的指导意义.     

作物需水信息无线传输方式现状及研究进展

综述了国内外作物需水信息无线传输方式的现状和发展趋势.无线通信方式可分为长距离通信(GSM和GPRS 等)与短距离通信(蓝牙和ZigBee等).GSM和GPRS借助于移动通讯网络,实现了作物需水信息远程采集与设备远程监控;蓝牙和ZigBee 在温室作物需水信息采集与监控等方面显示出巨大潜力.未来作物需水信息系统的发展趋势将是各种无线传输方式的结合与融合,从而构建超级的传输网络.     

第三讲作物的生理节水及需水关键期(一)

传统的农田灌溉理论曾简单地认为,任何生育阶段、任何程度的水分亏缺都将造成作物产量降低,因此整个生育期都必须保持充分供水,即充分灌溉。而近代水分生理学的研究认为,适当地水分“干、湿”交替对于促进群体的高产更为有效。作物本身具有生理节水与抗旱的能力,作物各生育阶段的需水量不同,各生育阶段对水分的敏感程度也不同,需水的高峰期并不是对水分的最敏感期,即需水关键期。正像一个人饭量最大的时期并不是生长最快的时期一样,究竟作物的生理节水能力怎样,需水关键期在哪里,近几年我们作了较深入细致的探讨,但还需科学工作…     

我国植物生理传感器的研究现状

利用传感器测量植物生长状况,用以指导灌溉、施肥以及病虫害防治,可以使植物始终处于最佳生长状态。为此,从植物外部形态特征和内部生理特征两个方面,论述了我国植物生理传感器的研究现状。主要介绍了叶片厚度、叶片面积、果实尺寸、茎秆直径、茎秆液流和植物激素等传感器的工作原理以及应用领域,分析了这些传感器在测量中的优缺点,指出植物生理传感器的高精化和无线化、无损动态监测、新型传感器的开发是今后研究的重点问题。     

基于压缩感知的植物微环境及生理参数采集方法研究

在ARM平台上,设计了基于压缩感知的采集算法,极大地减少了数据存储量,提高了传输效率。分别选择离散傅里叶变换基(DFT)、离散余弦变换基(DCT)作为稀疏基,测试了该算法在2种基底下的工作性能。通过实验仿真分析,在相同稀疏度条件下,DCT具有更小的稀疏化误差,但是DFT具有更好的去噪效果、更低的观测维度和更高的数据压缩比;随着稀疏度的增大,两者的稀疏化误差减小,观测维度升高,数据压缩比降低。与此同时,还在ARM平台上测试了基于DFT压缩采集系统的压缩比和功耗,与常规植物微环境及生理参数监测系统相比,该系统的压缩比达到4.24,并能够节省13.62%的功耗。综上所述,基于压缩感知的植物微环境及生理参数采集方法由于数据压缩比高,在节省数据存储空间和降低数据传输量的同时,达到了降低系统功耗的目的,间接增强了系统的续航能力。     

按植物需求精准节水灌溉自动调控系统的研究

介绍了一种拥有完全自主知识产权的按植物需求精准节水灌溉自动调控系统的工作原理、组成及其灌溉控制策略.系统以植物生理需水指标及土壤含水量为依据,通过无线数据传输,利用自主研发的灌溉监测控制器来控制电磁阀,实现滴灌、喷灌、微灌和低压管道等灌溉方式的自动化,同时经系统监控器通过GSM远距离无线通讯将所有灌溉事件自动输入数据库,形成各种报表,以便对灌溉数据进行统计分析.从硬件和软件两方面描述了系统的设计及实现方法.该系统使用灵活,数据传榆可靠,控制节水效果好.     

作物节水灌溉需水规律研究

基于节水灌溉条件下作物需水量试验资料,分析了控制灌溉和覆膜旱作节水灌溉的水稻需水规律以及节水高效灌溉模式下冬小麦、夏玉米和棉花作物的需水规律。结果表明,节水灌溉模式通过对水稻、冬小麦、夏玉米和棉花等作物产生的生长调控作用与补偿生长效应,使植株蒸腾量和棵间蒸发量较大幅度减少,各阶段需水量、需水强度和需水模系数均发生显著变化,形成了节水灌溉模式的主要农作物新的需水规律。可为节水灌溉制度的制定、节水型灌区动态配水及灌溉预报等提供科学依据。     

作物需水信息实时监测与无线远程传输系统

为了解决作物需水信息的快速获取和无线远程传输问题,提出并实现了一种作物需水信息无线远程传输与监测系统。该系统由3部分组成,即PTM-48M植物生理生态监测仪及所适配的传感器构成的数据采集与监测系统、GPRSDTU与GPRS网络构成的无线数据传输系统以及数据存储和处理中心。为此,阐述了系统的整体结构,并从软硬件两方面描述了系统的设计及实现。结果实现了GPRSDTU和PTM-48M植物生理生态监测仪的成功连接,且PTM-48M连接多个传感器,可实时采集多个信息,进而实现了多通道作物需水信息的异地实时监测与无线远程传输。实践证明,该系统使用灵活,数据传输可靠。     

基于虚拟仪器的植物电信号的测量系统研究

植物电信号是一种相当复杂的微弱信号。根据研究表明．它的幅度在几个pV到几十个mV之间。根据植物电信号的特点，采用虚拟仪器-Lab VIEW技术，开发了一套植物电信号高速采集与处理系统。该系统采用自适应滤波器，利用LMS算法．通过MATLAB编程完成。实验证明，该系统具有自动化程度高、测试灵活、信号采集准确可靠、数据处理能力强等特点。     

堵河生态需水计算及保障研究

堵河生态环境状态逐渐恶化,亟需研究确定生态需水并采取合理措施予以保障.本文在对照分析4种生态需水计算方法的基础上,考虑实际条件后,选择应用广泛的蒙大拿方法计算堵河的生态需水.计算结果表明,堵河干流的生态流量应为16.4m3/s,霍河水库需要向下游河道保证的生态流量为0.75m3/s.此外,研究确定了堵河上水利工程的调控规则,用以保障堵河生态需水流量的实现.本研究对于堵河流域水资源保护与可持续利用、南水北调中线工程水源地保护以及竹山县积极构建生态园林城市,都具有重要意义.     

果树滴灌需水规律试验研究

1试验研究目的与内容我国北方地区水资源紧缺，供不应求。随着工农业迅速发展和人口增加以及人民生活水平的提高，工业及城市生活用水逐年大幅度增加，与农业争水的矛盾日益突出，北京地区尤为明显。从农业生产发展需要和水资源紧缺供需矛盾突出的现状出发，研究应用和推广节水灌溉新技术，是我国北方地区农业生产的必走之路和当务之急，北京地区更应如此——尤其是远郊区的丘陵山区，又是北京市的果品生产的主要基地，作为节灌新技术之一的滴灌技术在果品生产中更具有节水节能、高产高效的优势，早已为国内外实践证实。大面积应用果树滴灌…     

植物生理信息无损检测研究进展

利用无损检测技术可迅速、准确和实时地获取植物生理信息,分析植物生长状况,对于植物研究和指导生产等具有重要意义.通过对大量参考文献进行分析发现,国内外无损检测技术的发展以光谱分析技术、图像处理技术、植物电信号分析技术和叶绿素荧光分析技术4个方面发展最快,且发展潜力最大.为此,针对这4种技术在植物生理信息检测领域中的研究情况进行分析和总结,并指出了完善植物生理信息无损检测技术的前景及难点.