设施蔬菜生产系统重金属积累特征及生态效应

研究土壤重金属的空间变异特征,可以揭示人为活动对土壤中重金属积累特征的影响,进而为土壤利用、污染风险评价提供重要的基础资料.选取南京市郊区一处典型的设施蔬菜生产系统为研究对象,测定了土壤、灌溉用水、肥料、蔬菜等介质中重金属砷(As)、镉(Cd)、铜(Cu)、汞(Hg)、铅(Pb)、锌(Zn)含量,研究了土壤中重金属的空间变异及积累特征,分析了积累产生的原因,讨论了系统中作物的重金属积累效应.结果表明:(1)与露天蔬菜地相比,设施蔬菜地土壤重金属Cu、Hg、Pb、Zn均产生明显的累积,且土壤中Cu、Hg、Pb平均含量超过温室蔬菜产地环境质量评价标准.(2)农用投入品的大量输入对土壤性质的空间变异产生了明显影响,而土壤Cu、Hg、Pb、Zn也呈现与之一致的空间变异特征,且这些元素与土壤性质存在显著相关性.(3)土壤性质的变化和重金属的积累对叶菜类作物重金属吸收影响较大,且前者更为重要.     

大型秸秆沼气集中供气工程温室气体减排估算

发展秸秆沼气工程可有效地减少农业温室气体排放,科学核算温室气体减排量为管理和监督温室气体排放状况提供数据支撑。该文以河北省沧州市耿官屯大型秸秆沼气集中供气工程为研究对象,参考和借鉴了自愿减排项目方法学、CDM方法学,构建了大型秸秆沼气集中供气工程温室气体减排计量方法,包括项目边界、基准线排放量、项目排放量、泄漏量、减排量5个方面,计算了2014年耿官屯大型秸秆沼气集中供气工程温室气体减排量。研究结果表明:项目基准排放量包括秸秆处理产生的温室气体排放、未建秸秆沼气工程情况下农村居民生活用能及农田施用化肥生产耗能产生的温室气体排放。项目排放量包括秸秆与沼肥运输过程耗能排放、工程运行过程耗能排放及沼气处理温室气体排放,项目泄漏量即沼气生产、储存、管网供气和利用过程中产生的因物理泄漏所造成的排放。2014年耿官屯大型秸秆沼气集中供气工程基准线CO2排放量为5 776.15 t,项目排放量为57.53 t,泄漏量为136.59 t,减排量为5 582.03 t,约相当于2 100 t标准煤CO2排放量,每消耗1 t(干质量)秸秆可净减排3.56 t,每利用1 m3沼气可净减排11.50 kg。同时,在工程设计、管道设计、工程管理、工艺技术改良升级等方面提出了提升大型秸秆沼气工程温室气体减排能力的策略。     

日光温室土壤养分含量及比例与种植年限的关系

对陕西省泾阳县的日光温室蔬菜施肥情况与土壤养分状况进行了研究。结果表明,泾阳县日光温室氮磷钾养分的纯投入量平均为N·651 kg hm~(-2)、P2O5·485 kg hm~(-2)和K2O·855 kg hm~(-2),养分投入量明显偏高。温室耕层土壤速效磷、速效钾、水溶性钾和水溶性钙与种植年限之间都存在极显著的线性正相关关系,相关系数分别为0.995、0.973、0.973和0.979。种植7年后,硝态氮、速效磷、速效钾的含量分别是农田土壤的1.8、5.1和3.6倍,水溶性钾、钙、镁分别是农田的12.2、4.5和2.6倍。随种植年限的延长,温室土壤K、Ca、Mg三者的比例严重失衡,由养分不合理施用带来的养分损失及可能引起的环境问题值得关注。     

基于时空双序列分析的温室WSN故障诊断

根据温室无线传感器网络(WSN)所采集数据在时间和空间上具有很强的相关性,从温室无线传感器网络基本结构出发,在分析WSN原始数据的基础上,通过对时空序列样本信息的预处理,分别建立了时间和空间故障诊断数学模型,据此分析传感节点的工作状态,给出了温室WSN故障诊断的综合算法.研究结果表明,该故障诊断方法能够及时、有效地发现温室WSN的异常并诊断出故障节点,提高了WSN工作的可靠性.     

渗灌节水技术在保护地蔬菜栽培中的应用研究

结合保护地渗灌栽培试验,介绍了渗灌节水技术在保护地蔬菜栽培中的优势和应用现状,提出了渗灌技术在保护地应用过程中存在的问题,并提出了解决当前存在的主要问题及建议.     

华北地区冬季温室植物冠层温度建

基于温室内植物冠层能量平衡关系,建立了与温室内、外气象条件和温室结构相关的冠层温度模拟机理模型,并在华北地区文洛型温室内对该模型进行了试验验证.结果表明:模型能较好地模拟冬季温室内植物冠层温度,模拟值和实测值之间的相关系数为0.797 5,均方根误差为1.3℃.建立了冠层温度的BP神经网络模型,模型相关系数为0.783 5,均方根误差为0.6℃.在所建神经网络模型基础上,运用敏感性分析法对影响冠层温度的各因素进行重要性分析和排序,得出影响冠层温度的最重要因子是室内温度,其次为蒸腾速率、室外太阳辐射和室内相对湿度.     

温室环境控制系统智能故障诊

分析了温室环境控制系统中执行机构、传感器、控制柜、控制软件的主要故障;根据故障可能对系统造成的损失将故障分为4个级别,并提出了相应的处理策略,编制了完整的智能故障诊断软件.试验结果表明,故障诊断识别正确,系统运行可靠.     

日光温室内光合有效辐射基本特征分析

基于日光温室内观测的辐射资料,对光合有效辐射特征及对作物的影响进行研究分析.结果表明:温室内日光合有效辐射累计值与日水面蒸发量呈较好的线性关系,相关系数为0.7974;日光温室内作物光合速率随光合有效辐射上升到一定程度后,将不随光合有效辐射的增加而增加;叶片细胞液质量分数与光合有效辐射日变化均呈单峰型曲线,叶片细胞液质量分数相对于光合有效辐射有明显的滞后现象;日光温室内冬、春季晴天及阴天的太阳总辐射Q和光合有效辐射(PAR)日变化均为单峰型曲线,晴天和阴天太阳总辐射和光合有效辐射日变化趋势一致,阴天比晴天小;2007年秋季和2008年春季日光温室内小型西瓜的光合有效辐射利用率分别为6.38%和6.31%,高于大田作物的光合有效辐射利用率值.     

温室环境下黄瓜采摘机器人信息获取

研究基于近红外图像的黄瓜果实与茎叶的信息表达方法,有效实现了近色系生物信息的图像识别。分析了黄瓜采摘深度图像信息的特点,通过建立基于灰度相关与极线几何相结合的匹配策略实现了双目视觉下的黄瓜抓取点的立体匹配和三维重建。研究温室环境下不同时间光照强度变化特点,建立了光照分析模型,提高了不同光照条件下的导航线提取的适应性。试验表明机器人视觉系统能有效识别、定位果实的空间位置,定位误差控制在±5mm以内。     

Energy and resource consumption of land-based Atlantic salmon smolt hatcheries in the Pacific Northwest (USA)

This paper evaluates the resource and energy requirements of six different types of land-based, hatchery production systems located in the U.S. Pacific Northwest: flow-through with a gravity water supply, flow-through with a pumped water supply, flow-through with pure oxygen, partial reuse system, partial reuse with heating, and a reuse system for the production of Atlantic salmon (Salmo salar) smolts. Key parameters used in the evaluation include direct energy, indirect energy, transportation energy, greenhouse gas emissions, and pollutant discharges.Power (electricity and natural gas) and feed energy accounted for the majority of the required energy for all the rearing option evaluated. The sum of the fixed capital and chemicals components accounted for less than 2–12% of the total energy budget for any rearing option. The energy efficiency (energy output/energy input) of the six options ranges from 0.97% for flow-through with pumped supply to 3.49% for the flow-through with gravity supply. The rearing options with the three highest energy efficiencies were flow-through with gravity supply (3.49%), partial reuse (2.75%), and reuse (2.64%).On a kg of smolt produced basis, the six rearing options showed a wide range in performance. The reuse system had the lowest water (2 m³ kg^− 1) and land (0.13 m² kg^− 1) requirements and the third lowest total energy requirement (288 MJ kg^− 1). The partial reuse system had the second lowest total power requirement (276 MJ kg^− 1), a low land requirement (0.21 m² kg^− 1), and moderate water requirements (33 m³ kg^− 1). The partial reuse with temperature control had the second highest total power requirement (657 MJ kg^− 1) and land and water requirements similar to the partial reuse system without temperature control. The flow-through system with pumped water supply had the highest water (289 m³ kg^− 1), land (2.19 m² kg^− 1), and energy requirements (786 MJ kg^− 1) of any of the rearing options. By comparison, the flow-through system with gravity water supply had the lowest energy requirement (218 MJ kg^− 1), a moderate land requirement (0.78 m² kg^− 1), and a high water requirement (214 m³ kg^− 1). The ranking of the six rearing options based capital and operating costs are likely to be quite different from those based on energy, water, and greenhouse gas emissions.