动态规划法在日光温室青椒灌溉制度优化设计中的应用

基于Jensen水分生产函数模型,利用动态规划方法对日光温室青椒的灌溉制度进行优化。求解程序采用C#语言编写,分析计算中分别采用格点法和逐次逼近法。结果表明,逐次逼近法的优化效果好。     

基于太阳能驱动的遥控移动草坪割草装置的设计

为了解决传统割草机污染严重、噪音大、劳动强度大等问题,设计了一套太阳能驱动遥控移动草坪割草装置.该装置主要由太阳能能源动力系统、控制系统、四轮驱动部分和切割收集部分组成.其主要特征是利用太阳能作为动力源,实现割草装置的正常运行;通过采用无线遥控代替传统的手推式操作方式,并以STC89C52单片机为控制核心部件,利用C语言编制控制程序,实现对草坪修整的远距离运动控制;通过改进传统割草机的切割收集方式,设计切割—收集—体化装置,利用刀片旋转的离心力作用,将割下的草甩到收集箱,提高了工作效率,减轻了劳动强度.     

日光温室内置式太阳能集热调温装置试验研究

为了提高冬季日光温室内的温度,研究开发了贮蓄太阳热能用于夜间温室内加温的太阳能集热调温试验装置.该装置垂直固定在日光温室内靠近北墙的钢筋拱架上,利用冬季晴天时北墙部位的太阳辐射热量使水增温,并把水储存在蓄热水箱内;夜间温室内温度降到一定程度时,利用所贮蓄的热量再给温室加温.试验结果表明:该装置白昼贮热与夜间加温效果明显,白昼集热可使水温提高20℃以上,夜间用蓄积的热量加温,可以使室内气温平均提高约1.7℃以上.     

Simulation of transpiration, drainage, N uptake, nitrate leaching, and N uptake concentration in tomato grown in open substrate

Free-drainage or “open” substrate system used for vegetable production in greenhouses is associated with appreciable NO₃⁻ leaching losses and drainage volumes. Simulation models of crop N uptake, N leaching, water use and drainage of crops in these systems will be useful for crop and water resource management, and environmental assessment. This work (i) modified the TOMGRO model to simulate N uptake for tomato grown in greenhouses in SE Spain, (ii) modified the PrHo model to simulate transpiration of tomato grown in substrate and (iii) developed an aggregated model combining TOMGRO and PrHo to calculate N uptake concentrations and drainage NO₃⁻ concentration. The component models simulate NO₃⁻-N leached by subtracting simulated N uptake from measured applied N, and drainage by subtracting simulated transpiration from measured irrigation. Three tomato crops grown sequentially in free-draining rock wool in a plastic greenhouse were used for calibration and validation. Measured daily transpiration was determined by the water balance method from daily measurements of irrigation and drainage. Measured N uptake was determined by N balance, using data of volumes and of concentrations of NO₃⁻ and NH₄⁺ in applied nutrient solution and drainage. Accuracy of the two modified component models and aggregated model was assessed by comparing simulated to measured values using linear regression analysis, comparison of slope and intercept values of regression equations, and root mean squared error (RMSE) values. For the three crops, the modified TOMGRO provided accurate simulations of cumulative crop N uptake, (RMSE = 6.4, 1.9 and 2.6% of total N uptake) and NO₃⁻-N leached (RMSE = 11.0, 10.3, and 6.1% of total NO₃⁻-N leached). The modified PrHo provided accurate simulation of cumulative transpiration (RMSE = 4.3, 1.7 and 2.4% of total transpiration) and cumulative drainage (RMSE = 13.8, 6.9, 7.4% of total drainage). For the four cumulative parameters, slopes and intercepts of the linear regressions were mostly not statistically significant (P < 0.05) from one and zero, respectively, and coefficient of determination (r²) values were 0.96-0.98. Simulated values of total drainage volumes for the three crops were +21, +1 and −13% of measured total drainage volumes. The aggregated TOMGRO-PrHo model generally provided accurate simulation of crop N uptake concentration after 30-40 days of transplanting, with an average RMSE of approximately 2 mmol L⁻¹. Simulated values of average NO₃⁻ concentration in drainage, obtained with the aggregated model, were −7, +18 and +31% of measured values.     

玉米秸秆反季栽培双孢蘑菇技术

以玉米秸秆为原料,利用北方日光温室进行反季栽培双孢蘑菇技术试验。试验结果表明,采用夏季发酵培养料、秋季播种、秋冬季节出菇的反季栽培双孢蘑菇技术模式,与北方气候条件基本吻合,再利用日光温室进行出菇,可减少能源消耗。在日光温室条件下用玉米秸秆作主料栽培双孢蘑菇,每平方米产双孢蘑菇10～15kg,可提高菇农的种植效益。栽培后产生的废料还可肥田和改良土壤理化性状,使生物转化率达40%以上。     

沼气工程太阳能双效增温系统热平衡分析

根据我国北方冬季气温偏低、沼气池产气慢且少的特点,结合日照特点,设计了由太阳能温室和集热室两部分组成的太阳能双效增温沼气系统。利用传热学的基本理论,建立了沼气系统的热平衡方程,并通过理论计算,分析了太阳能双效增温沼气系统内各部分的热利用效率。     

滴灌施肥下水肥用量对温室土壤硝态氮残留的影响

【目的】通过水肥管理达到减少温室土壤硝态氮残留、维持土壤质量的目的,探求温室土壤硝态氮残留与水肥用量的关系。【方法】在滴灌施肥条件下,以灌水量和氮、磷、钾及有机肥用量为试验因素,根据当地日光温室番茄长季节栽培实际中的水肥用量,设计各试验因子的水肥水平,采用五元二次通用旋转组合设计进行试验。拉秧后测定耕层土壤硝态氮量,建立土壤硝态氮量与水肥因子间的数学模型,据此分析了各单因子效应及二因素的耦合效应。【结果】施氮量对土壤硝态氮残留量影响最大,施磷量、灌水量和施钾量次之,有机肥用量最小。当其他因子为0水平时,土壤硝态氮残留量随氮肥用量的增多而增加,随施磷量呈开口向上的抛物线变化,随灌水量、施钾量以及有机肥用量呈开口向下的抛物线变化。灌水量及氮、磷、钾和有机肥用量对土壤硝态氮残留产生的影响程度随其他因子的水平而变,存在明显交互作用。模型寻优显示:灌水量455.1～471.5 mm,施氮量532.3～586.5 kg/hm2,施磷量420.8～466.4 kg/hm2,施钾量646.1～723.5 kg/hm2,有机肥用量25.6～27.9 t/hm2,耕层土壤硝态氮量可维持在100～150 mg/kg的较低水平。【结论】温室菜地土壤硝态氮残留量相对较大,可以通过优化水肥用量来减少土壤硝态氮的残留,故在滴灌施肥条件下仍需严格控制水肥用量。     

土壤基质势调控对温室滴灌番茄土壤水分分布和产量的影响

【目的】指导设施蔬菜生产中科学合理地利用滴灌技术进行灌溉。【方法】采用小区试验的方法,以冬春茬番茄为研究对象,布置了7个不同土壤基质势阈值的试验,在番茄开花坐果期和结果期分别控制滴头正下方20 cm深度土壤基质势在-15和-15 kPa(S1)、-15和-30 kPa(S2)、-15和-45 kPa(S3)、-25和-25 kPa(S4)、-30和-15 kPa(S5)、-30和-30 kPa(S6)以及-30和-45 kPa(S7),研究了日光温室滴灌土壤基质势调控下土壤水分随时间变化及空间分布的规律,以及番茄产量、畸形果率和灌溉水利用效率等。【结果】①控制滴头正下方20 cm深度土壤基质势可以明显影响0～100 cm深度土壤水分状况。②在番茄开花坐果期,当土壤基质势阈值控制在-30 kPa或更高时,番茄根系主要吸收利用0～60 cm深度以上范围的土壤水分,70 cm深度以下土壤水分基本不变,0～60 cm深度土壤体积含水率平均为28.6%,为田间持水率的84%,60～100 cm土壤体积含水率平均为36.2%,为田间持水率的90%。③番茄进入结果期后,当土壤基质势阈值控制在-25～-15 kPa时,整个土体土壤含水率基本保持在田间持水率的77%～91%,根系主要吸收利用0～60 cm深度以上范围的土壤水分,70 cm深度以下土壤水分消耗缓慢;当土壤基质势阈值降低到-45～-30 kPa时,根系吸收利用到80～100 cm深度的土壤水分,整个土体土壤含水率不断降低,降低到田间持水率的60%～66%。④不同处理番茄产量、畸形果率和灌溉水利用效率有明显差异,其中S3和S7处理番茄产量高,S5处理产量低;S1、S3和S4处理的畸形果率大,S6和S7处理的畸形果率低;S1处理的灌溉水利用效率最低,S7处理的灌溉水利用效率最高。【结论】日光温室少量高频滴灌条件下,当滴头正下方20 cm深度土壤基质势阈值开花坐果期控制在-30 kPa、结果期控制在-45 kPa时,整个土体土壤水分状况基本良好,番茄的产量高,畸形果率低,灌溉水利用效率高。     

热泵太阳能组合干燥器在龙须菜加工中的应用研究

本文介绍了采用热泵太阳能组合干燥器对龙须菜的干燥加工应用,实践证明采用热泵和太阳能组合的方式可以结合两者的优点,缩短干燥时间,提高干燥效率。     

太阳能暗管排水对银北灌区油葵土壤环境及产量影响

针对土壤盐渍化严重影响了宁夏银北灌区土壤环境和作物产量的问题,通过太阳能暗管排水区和非暗管排水区对比试验方法,着重研究了2017和2018两年太阳能暗管长时间持续排水对土壤环境和油葵产量的影响。结果表明:太阳能暗管排水可以有效改善土壤环境,使两年的地下水平均埋深分别增加4.5%和6.4%,地下水平均矿化度分别降低7.9%和9.0%,两年土壤平均脱盐率分别为4.7%和8.2%,对表层土壤的脱盐效果最为明显。同时提高了油葵产量和水分生产效率,两年油葵产量分别提高13.8%和21.6%,灌溉水分生产效率分别增加13.3%和21.8%,作物水分生产效率分别增加16.4%和22.9%。综合试验结果和经济成本考虑,油葵生育期灌水2次、播前灌水1次、冬灌1次,生育期5-9月持续排水,这是适宜惠农当地太阳能暗管排水条件下油葵的灌排制度。