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[硕士论文] 闫文凯
农业生物环境与能源工程 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:光照是植物生长最重要的环境要素之一。由于冬季太阳高度角较低,以及连续阴天、雾霾等天气状况的影响,在日光温室蔬菜生产中普遍存在光照不足的问题。同时在日光温室番茄生产中由于上层叶片的遮挡和截获作用,植物株间光照普遍较弱,株间弱光环境不仅在冬季自然光照较弱的情况下存在,即使在自然光照充足的夏季也存在。日光温室冬季弱光环境及株间光照不足,严重限制了植物光合作用及产量,甚至会对植物生长造成不可逆的影响。人工补光作为一种有效应对日光温室光照不足的方法已得到广泛的应用。然而,在实际生产中,对补光光源的选择、补光方式及补光策略尚不明确,以及对补光效率研究较少,在人工补光规模及规范化应用中还存在很多问题。针对这些现象,本研究以LED为补光光源,进行不同红蓝光质株间补光试验;同时结合HPS顶部补光,比较不同补光方式及其组合对日光温室番茄生长、光合作用及产量的影响。
  1.在日光温室中以番茄为试验材料,以不同红(R)蓝(B)光比例LED(R/B=4∶1、R/B=7∶1、R/B=9∶1)进行株间补光处理,没有补光植株作为对照(CK),研究不同红蓝光比例株间补光对番茄生长及产量的影响。结果表明,与对照相比,3种红蓝光比例株间补光均显著提高番茄产量,R/B=4∶1、R/B=7∶1、R/B=9∶1分别增产25.9%、28.5%和22.7%。3种红蓝光比例株间补光处理地上部分干物质较对照分别提高了26.2%、30.4%和28.4%,果实干物质含量也显著提高。株间补光提高了番茄叶片最大光合速率和波长在500~650nm的光吸收率,其中,3种株间补光处理叶片对红橙光的吸收率分别较对照提高了1.5%、2.2%和2.3%。3种株间补光处理叶片比叶面积较对照分别降低18.5%、11.2%和21%。因此,株问补光促进了番茄的生长及产量,但由于补光光强相对于自然光强较弱,不同光质处理之间对植物生长没有显著差异。
  2.在日光温室中以番茄为试验材料,设置不同的补光方式:HPS顶部补光(TL),在顶部补光处理的基础上增加LED株间补光(TL+IL)以及没有补光处理(CK),研究不同补光方式及组合对温室环境、番茄生长、产量、干物质积累、果实品质及电能利用效率的影响。结果表明,增加HPS顶部补光提高了日光温室南北方向光照的均匀性,提高了环境光强。TL及TL+IL处理下果实产量较对照分别提高了21.8%和32.9%。补光处理提高果实产量是由于成熟果实数量增加,而对单果重没有显著影响。补光处理显著提高了果实中可溶性总糖的含量。两种补光方式有相似的电能利用效率,即每增加1kg果实产量,需要投入28.8kWh的电量。因此,补光能显著提高果实产量及品质,增加顶部补光提高产量是由于促进了干物质的积累;增加株间补光提高产量是由于促进果实的成熟。但试验中补光效率低,在生产应用中还需要改进。
[博士论文] 荣勤雷
植物营养学 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:设施蔬菜栽培作为一种高强度、集约化的生产方式,具有高肥料投入、高复种植指数和高温高湿环境等的特点。土壤微生物在有机质的分解、养分循环等土壤过程中发挥着关键作用,而特殊的设施栽培制度影响参与调控养分循环的土壤微生物活性和多样性。土壤团聚体是土壤结构的基本单位,直接导致土壤中微生物栖息地的空间隔离,从而影响土壤中发生的生物化学过程。但是目前对设施菜田不同比例有机肥/秸秆替代化肥模式下土壤团聚体中微生物群落结构、活性变化等还缺乏较为全面的了解。因此,深入了解设施菜田土壤微生物活性和群落组成及其对设施蔬菜养分管理措施的响应十分必要。本文利用河北省石家庄基地6年日光温室蔬菜有机肥/秸秆替代化肥模式定位试验,研究有机肥/秸秆替代化肥模式对设施蔬菜土壤微生物量碳氮、酶活性和微生物群落结构及产量的影响。定位试验设5个处理,分别为全部施用化肥氮(4/4CN),3/4化肥氮+1/4猪粪氮(3/4CN+1/4MN),2/4化肥氮+2/4猪粪氮(2/4CN+2/4MN),2/4化肥氮+1/4猪粪氮+1/4秸秆氮(2/4CN+1/4MN+1/4SN),2/4化肥氮+2/4秸秆氮(2/4CN+2/4SN),所有处理等氮等磷等钾。研究取得的主要进展如下:
  1.有机肥秸秆替代化肥模式对设施蔬菜产量影响。从较长时间来看,有机肥/秸秆替代化肥模式提高设施蔬菜产量,其中以配施秸秆模式产量最佳。新建日光温室前三茬蔬菜全部施用化肥模式(4/4CN)产量相对较高,而从第四茬起,两种配施秸秆模式(2/4CN+1/4MN+1/4SN、2/4CN+2/4SN)产量最佳。第四茬-第九茬蔬菜配施秸秆模式产量较4/4CN模式增加在2.2%-15.6%之间,平均增加7.5%;与配施猪粪模式(3/4CN+1/4MN、2/4CN+2/4MN)比较,配施秸秆模式蔬菜产量增加在1.1%-9.6%之间,平均增加5.8%。
  2.有机肥/秸秆替代化肥模式对土体土壤微生物量碳氮、酶活性和微生物群落结构的影响。不同有机肥/秸秆替代化肥模式,特别是配施秸秆模式,显著提高设施菜田土体土壤微生物量碳、氮含量,参与C、N和P循环的土壤酶活性,以及微生物磷脂脂肪酸总量(PLFA)与各菌群含量。设施菜田土体土壤微生物量碳氮、酶活性、微生物群落结构组成与蔬菜产量之间总体上呈显著或极显著正相关。土壤微生物量碳分别可以解释土体土壤酶活性和土体微生物群落结构总变异的89.5%和52.3%,是影响土体土壤酶活性和微生物群落的主要因素。
  3.有机肥/秸秆替代化肥模式对土壤团聚体分布以及土壤团聚体中养分和微生物量碳氮含量影响。设施菜田土壤团聚体优势粒级为250-1000μm团聚体和>2000μm团聚体,含量分别平均为32.0%和38.4%。较4/4CN模式,有机肥/秸秆替代化肥模式提高土壤大团聚体比例,其中配施秸秆模式对土壤团聚体不同粒径分布影响相对较大,并显著提高土壤团聚体稳定性,平均重量直径(MWD)和平均几何直径(GMD)分别平均提高6.1%和11.2%。250-1000μm团聚体和>2000μm团聚体中有机碳、全氮储量是土壤有机碳氮的主要来源,平均分别贡献土壤有机碳储量的34.1%和35.2%与全氮储量的34.0%和36.4%。土壤硝态氮在250-1000μm团聚体与1000-2000μm团聚体中含量较高,土壤速效钾、微生物量碳氮含量表现为随土壤团聚体粒径的增大而提高,而速效磷则随土壤团聚体粒径的增大而降低。
  4.有机肥/秸秆替代化肥模式对设施蔬菜土壤团聚体中胞外酶活性的影响。有机肥/秸秆替代化肥模式提高碳转化相关β-葡糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶、α-葡糖苷酶活性,且主要分布在250-1000μm团聚体和>2000μm团聚体中;氮转化相关酶中,脲酶活性随团聚体粒径的减小而增大,而乙酰氨基葡糖苷酶、亮氨酸氨肽酶在>2000μm团聚体中活性较高;参与磷转化相关的磷酸酶活性随土壤团聚体粒径的减小而降低。不同施肥模式是影响土壤团聚体胞外酶活性的主要因素,其次为团聚体粒径和交互作用的影响,不同施肥模式、团聚体粒径和交互作用分别可以解释土壤胞外酶活性变化的61.4%、19.3%和7.1%。Mantel检验表明受施肥影响的土壤有机碳、微生物量碳氮是影响土壤团聚体胞外酶活性变化的主要指标。
  5.有机肥/秸秆替代化肥模式对设施蔬菜土壤团聚体中微生物群落结构的影响。土壤不同粒径团聚体中微生物群落结构组成存在明显差异,PLFA总量和细菌摩尔百分比均以1000-2000μm团聚体中含量最高,其次为<250μm团聚体和250-1000μ-m团聚体;真菌摩尔百分比大都随土壤团聚体粒径减小而呈现出增加的趋势;放线菌和革兰氏阳性菌摩尔百分比以250-1000μm团聚体和1000-2000μm团聚体中含量相对较高;而革兰氏阴性菌摩尔百分比在>2000μm团聚体中含量最高。Mantel检验表明受施肥影响的土壤有机碳、土壤全氮是影响<2000μm团聚体中微生物群落结构变化的主要指标;在>2000μm团聚体中,土壤微生物群落结构组成受土壤有机碳、微生物量碳氮和速效钾多个因素的影响。
  6.有机肥/秸秆替代化肥模式对设施蔬菜土壤团聚体中细菌菌群变化的影响。较全部施用化肥模式,2/4CN+2/4MN模式模式细菌α多样性丰富度指数和多样性指数提高4.4%-7.9%,而配施秸秆模式大都没有明显变化。有机肥/秸秆替代化肥模式降低细菌优势门中的厚壁菌门、硝化螺旋菌门和蓝藻门相对丰度,提高绿弯菌门、Saccharibacteria菌门和浮霉菌门相对丰度。随土壤团聚体粒径增加,降低放线菌门相对丰度,而增加硝化螺旋菌门相对丰度;>2000μm团聚体中厚壁菌门相对丰度显著高于其它粒径,<250μm团聚体中芽单胞菌门相对丰度显著降低。PERMANOVA分析显示不同施肥模式之间土壤细菌群落结构均呈显著差异,不同团聚体之间仅>2000μm团聚体和<250μm团聚体之间、1000-2000μm团聚体和<250μm团聚体之间土壤细菌群落结构差异显著。冗余分析表明有机碳是改变土壤细菌群落结构的主要环境因子,可以解释19.2%的细菌群落变化。
  总之,不同有机肥/秸秆替代化肥模式能够提高土壤团聚体中有机碳、全氮、微生物量碳氮含量。由有机肥/秸秆替代化肥模式导致的土壤有机碳、全氮、微生物量碳氮含量变化改变了土壤胞外酶活性和微生物群落结构组成,并影响了蔬菜产量。综合考虑不同有机肥/秸秆替代化肥模式对改善土壤微生物特性和提高蔬菜产量的作用以及实际可行性,秸秆、猪粪与化肥三者配施模式(2/4CN+1/4MN+1/4SN)是设施蔬菜持续高产施肥模式。
[硕士论文] 许辉育
农业信息化 集美大学 2017(学位年度)
摘要:温室大棚技术在农业中被广泛运用,已经成为高效农业的一个重要组成部分。本文针对当前温棚蔬菜种植大户的现状,为了实时了解温棚中作物的生长环境,尤其是作物生长所需的温度、湿度、光照情况等问题提出温室大棚智能监测系统设计项目。
  本文设计与分析了一个综合的嵌入式系统,实现温棚中各种环境数据(包括温度、湿度和光照度)的采集与显示。系统主要功能是自动对大棚里的常用植物所需的动态指标(温度、湿度和光照强度)数据的进行实时采集,并集中显示,方便种植户对蔬菜生长环境实时掌控。温棚环境数据采集终端主要实现温棚环境的数据采集、数据显示和数据传输。先使用各类传感器,将温棚中的温度、湿度和光照度这些模拟量转换为单片机可以处理的数字量,将各个数据显示在数码管上,方便使用者实时查询。同时还要将数据远程传输出去。温棚环境显示终端通过接收来自数据采集终端的数据,对数据进行相应的处理,最后将数据以字符和曲线的形式显示在液晶屏上。系统具有人机交互的功能,进行相关参数的设置。嵌入式WEB服务器接收数据采集终端的数据,嵌入式web服务提供远程实时访问,观察温棚环境情况。
  本文最后通过对系统进行整体调试和联体调试,系统运行稳定,完成预期的功能,并能够展示出所需的实验预期结果。
[硕士论文] 韩会会
设施园艺 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:本试验在下挖式日光温室自然季节室内温光环境条件下,利用物联网自动数据观测采集系统定期采集室内光照、温度数据参数,人工测定不同茬口或生长阶段的黄瓜生长发育状况,研究分析了下挖式日光温室内温度和光照对黄瓜叶生长及瓜条发育的影响(黄瓜品种为“津强210”)。主要研究结果如下:
  (1)2015年9月10日至2016年6月30日对下挖式日光温室内外温光环境条件的观测,室内外气温变化趋势基本一致,但温室内最低气温、日均气温、见光时段平均气温、夜均气温变化趋势较室外气温变化趋势要平缓得多。栽培时期在黄瓜两茬栽培期内,温室内外最低温度差值最大为18.8℃,日平均气温差值最大达19℃。
  (2)日光温室内5cm和10cm地温变化趋势基本一致。在两茬黄瓜栽培期间,5cm地温最低为11.9℃,最高为30.5℃;10cm地温最低为11.6℃,最高为30℃。地温的变化主要受室内气温的影响。
  (3)本试验期间温室内外光辐射量变化趋势基本一致。在2015年9月至2016年6月,随着季节的变化,温室内外光辐射量以“高—低—高”的趋势变化。温室外光辐射量越大,室内外的差值越大,温室外光辐射量越小,室内外光辐射量差值越小。春秋两茬,平均透光率均为71%,但光辐射量强时,透光率稍低(在65%~75%之间);光辐射量弱时,透光率稍高(在75%~85%之间)。
  (4)2015年秋冬茬,在黄瓜甩蔓期(9月10日~24日)黄瓜叶面积的日均增长量与见光时段小时积温、日均气温、见光时段平均气温、夜均气温均表现出极显著的正相关,与日均地温、光辐射量也呈显著的正相关;在黄瓜结瓜前期(10月1日~28日)黄瓜叶面积及瓜条与见光时段小时积温、日均气温、见光时段平均气温相关性均达到显著水平,而夜均气温与黄瓜叶面积呈显著相关,与瓜条增长相关不显著;光辐射量与叶面积日均增长量呈显著正相关,与瓜条伸长相关不显著;在黄瓜结瓜中期(11月15日~12月24日)黄瓜叶面积及瓜条与见光时段小时积温、日均气温、见光时段平均气温、夜均气温、光辐射量的相关性均不显著,而与5cm和10cm地温均表现显著的正相关。
  (5)2016年春茬,在黄瓜甩蔓期(3月21日~4月5日)黄瓜叶面积日均增长量,仅与光辐射量表现出显著的正相关,而与上述其他温光条件指标的相关性较小;在黄瓜结瓜前期,(4月17日~30日)黄瓜叶面积和瓜条的日均增长量均与见光时段小时积温、见光时段平均气温呈现显著的正相关,而与日均气温、夜均气温并无明显的相关性;光辐射量与叶面积和瓜条日均增长量也表现出显著正相关;在黄瓜结瓜中期,(5月10日~25日)叶面积日均增长量与见光时段小时积温、日均气温、见光时段平均气温、光辐射量均呈显著的正相关,与夜均气温相关不显著;瓜条日均增长量与见光时段小时积温、光辐射量、10cm日均地温均呈显著正相关,而与日均气温、见光时段平均气温和夜均气温相关不显著。
  (6)通过对2015年9月10日至12月31日(秋冬茬)和2016年3月12日至6月30(春茬)两茬黄瓜的生长发育指标与温光环境关系的研究,可以看出:黄瓜在不同测定茬口的相同生长发育时期,因为自然环境温光条件的差异,使其与黄瓜生长发育的关系表现出不完全一致。在黄瓜甩蔓期,两茬口黄瓜叶面积的增长与光辐射量均有显著的正相关,与其他环境指标相关性不显著;在黄瓜结瓜前期,两茬口黄瓜的叶面积、瓜条的增长与光辐射量、见光时段小时积温、见光时段平均气温均有显著正相关,与日均气温、夜均气温相关性不显著;在黄瓜结瓜中期,两茬口黄瓜所处的时间段的温光条件接近“两极”,其叶面积、瓜条生长与温光环境的关系是不相一致的。因此,日光温室内环境条件受外界自然环境的影响,当室内温光条件限制了黄瓜生长发育时,黄瓜的生长表象就会产生差异。说明在日光温室内的温光条件不利于黄瓜生长发育时的调节是非常必要的。
  (7)黄瓜生长发育期间如遇雨雪天转晴后,其植株并不能立即恢复到正常生长水平,而是有一定的时间滞后性;当黄瓜生长恢复正常水平后才能在适宜的温光范围内随温光条件的变化而变化。
[博士论文] 史宇亮
设施园艺学 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:土质墙体的日光温室因具有蓄放热性能好、取材方便、成本低等优点,深受广大农民的青睐。目前,我国日光温室土墙的厚薄差异较大,甚至有很大一部分为超厚土墙,墙体占地面积加大,造成土地资源浪费。日光温室是我国独有的温室类型,其夜间维持作物生长的热量主要来源于日间温室墙体及地面吸收的太阳辐射热量,研究日光温室不同厚度土质墙体蓄放热、接受太阳辐射得热量及土墙体传热特性,对日光温室土墙体建造的轻便化设计和提高土地利用率都具有十分重要的理论及实践意义。
  本研究选取泰安市山东农业大学南校区建造的2栋土墙厚度不同的下挖式日光温室为研究对象,在温室北墙中间部位按不同高度设置5个测试层,每层水平布设温度传感器,室内墙体表面布设热流传感器及辐射计。基于各测试层监测的温度、太阳辐射照度和热流密度等数据,研究了不同天气情况下土墙内温度变化规律、各测试层太阳辐射量分布特性及土墙传热特性。主要结果如下:
  1.日光温室土墙体内温度变化分析及墙体放热效率评价
  以泰安市3.0 m厚土墙下挖式日光温室为研究对象,基于温室北墙5个测试层最冷季节(30 d)温室内气温、墙体温度、室外气温及室外太阳辐照度测试数据,分析了土墙日光温室内部空气温度及墙体内温度的分布规律。结果表明:各测试层墙体表面及由表面至墙内0.1~0.6 m处测点的温度均呈现出随温室内气温周期性变化而变化的规律,且随着墙体厚度的增加温度的波动幅值逐渐减小,时间相位明显后移;0.7 m以后各测点的温度波动幅值变化很小且趋于稳定,处于稳态向室外的导热过程;由此可以推定:日光温室后墙体内侧约0.7 m的厚度为昼夜间蓄放热的关键厚度。基于墙体温度分布、墙体白天蓄热量、夜间的放热量分析,计算得出墙体夜间放热效率约为43%,表明土墙白天蓄积热量的43%用于改善夜间温室内热环境。
  2.阴晴天情况下,日光温室不同厚度土墙墙体蓄放热特性
  基于晴好天气(2015年12月30日—2016年1月2日)及连阴天气(2016年1月4—6日)数据分析可知:连续晴好天气及连阴天时,1#温室厚墙体(顶宽2.0m,底宽6.0 m)和2#温室薄墙体(顶宽1.0m,底宽3.0 m)的5个测试层的放热量均为从第1层至第5层逐渐增加,两温室土墙体各层次的温度变化趋势相同;连续晴好天气(2015年12月30日—2016年1月2日)时,1#厚墙体温室和2#薄墙体温室的5个测试层的每天平均蓄热量分别为1971.2 kJ和1888.9 kJ,平均放热量分别为808.1 kJ和763.1 kJ,1#和2#温室的蓄热量和放热量的差值分别为82.3 kJ和45.0 kJ,数值差异很小。连阴天气(2016年1月4—6日)的前两天云层较薄有些散射光时,1#和2#温室的蓄热量都很小,第三天云层较厚,散射光也很弱,蓄热量甚至为零,基本为全天放热,平均放热量分别为1551.4 kJ和935.5 kJ,两温室差值为615.9 kJ,数值差异较大;虽然温室厚墙体放热量明显高于薄墙体放热量,但距离墙体内表面0.1 m处的平均气温也只差0.6℃,温室内较前部的气温差异更小。从维持整个温室内最低气温的效果来看其作用也是甚微。
  3.不同天气状况下日光温室墙体5个测试层辐射得热量分布及墙体传热量分布特性
  基于多云、多云转阴、雾霾及晴好天气2#温室5个测试层采集数据,分析了各测试层接受太阳辐射量分布。结果表明:室外气象条件对温室接受太阳辐射强度的影响较大。晴好天气时墙体各测试层接受的太阳辐射量明显高于多云和轻度雾霾天气,重度雾霾(测试天PM2.5指数253)和阴天接受辐射量非常小。墙体表面不同高度接受的太阳辐射量从上至下为第2测试层最大,其次是第3测试层,2和3测试层辐射总量值比较接近;再次为第4、第1和第5测试层。同时,基于上述不同天气的墙体5测试层采集数据,分析了墙体5个测试层及后屋面向室外传热量分布特性。结果表明:北墙1~5个测试层的传热量占总传热量的比例依次为:第1测试层(墙体厚度为147 cm)约为21%,第2测试层(墙体厚度为186 cm)约为19%,第3测试层(墙体厚度为224 cm)约为17%,第4测试层(墙体厚度为263 cm)约为14%,第5测试层(墙体厚度为300 cm)约为12%,后屋面约为17%;温室内热量向室外的传递从低处至高处依次增强,因此,保温隔热措施应该是顺势加强。
  4.构建了日光温室墙体温度场模型
  基于ANSYS有限元分析软件构建了求解日光温室墙体温度场的计算模型,以墙面实测温度为自由度约束施加于模型边界上,采用稳态传热方法,模拟了阴晴天条件下不同时刻墙体内温度场变化,并对模拟数据与实测数据进行比较分析,结果发现模拟曲线拟合较好,其模拟值与实测值的平均误差为±1.0℃之内。利用ANSYS热分析方法构建的墙体温度场计算模型可以有效地预测温室墙体内部温度场的变化,能为泰安地区墙体设计及传热特性分析提供理论参考。
[硕士论文] 公华锐
土壤学 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:本研究选取茄果类、瓜果类、叶菜类三类蔬菜中北方温室栽培较为典型的番茄、西葫芦、油菜三种蔬菜,在各自统一的N素供应水平下,分别根据不同蔬菜不同需求设置5个NO3--N/NH4+-N比例,研究其对蔬菜各时期生长发育状况、植株生理变化、品质、产量与N素利用效率的影响,并在此基础上运用基于层次分析法与熵权法的TOPSIS模型对蔬菜优质高效的指标进行综合评价,确定不同蔬菜所适宜的NO3--N与NH4+-N比例。主要结论如下:
  (1)在保持供N水平一致的条件下,增加NH4+-N比例均能有效促进植株的生长;在10%~30%NH4+-N比例下,番茄、西葫芦植株更粗壮,全硝处理能刺激油菜的快速生长,但25%~40%NH4+-N比例下油菜根系形态优于其他处理;增加NH4+-N比例,蔬菜叶片中NR活性均表现为逐渐下降,叶片GS活性变现为逐渐上升。
  (2)适量增加营养液中NH4+-N比例具有增加蔬菜叶片中叶绿素含量的作用,且能显著提高蔬菜光合作用;番茄苗期与花期,30%~40%NH4+-N比例下,番茄Pn高于其他处理,在膨大期与盛果期20%NH4+-N提高番茄叶片Pn更加显著;而西葫芦Pn随NH4+-N比例的增加而增加,且在NH4+-N比例20%~40%的范围内,都有较高水平。
  (3)同一供N水平下,NO3--N/NH4+-N比例对不同蔬菜不同品质指标的影响不同;NO3--N含量均随NH4+-N比例的增加而下降;随NH4+-N占总供N比例的增加,可溶性糖含量在西葫芦与油菜表现为不断增加,且在最高NH4+-N比例处理下有最高值,番茄表现为先升后降,两茬均在20%NH4+-N处理下最高;蔬菜中Vc含量与可溶性蛋白含量均表现为先升后降;而NH4+-N比例的增加对番茄中有机酸的影响表现为不断增加,西葫芦无明显影响,油菜则在10%NH4+-N处理下最高;随NH4+-N比例的增加,西葫芦中可溶性固形物不断下降;番茄中番茄红素在早春茬表现为不断下降,在越冬茬则无明显差异。
  (4)同一供N水平下,适量增加NH4+-N比例的增产增效效果明显,而过量供应NH4+-N比例会抑制蔬菜生长;越冬茬番茄在30%NH4+-N处理下单株产量与NPFP最高,增产10.01%;早春茬10%NH4+-N处理下单株产量及NPFP、NHI最高,且两茬番茄在40%NH4+-N比例处理下番茄单株产量显著低于其他处理;西葫芦30%NH4+-N处理下单株产量最高,相对于对照处理增产29.56%,且NPFP与NHI也有最高水平;油菜单株鲜重并无差异,但40%NH4+-N处理下小区产量最高,相比全硝处理增产3.28kg,整株吸N量提高了11%。
  (5)基于层次分析法与熵权法构建的 TOPSIS分析,对番茄、西葫芦、油菜进行综合评价,越冬、早春两茬番茄最优方案分别为30%NH4+-N处理及10%NH4+-N处理,西葫芦及油菜所适宜的最佳NH4+-N比例均为40%。
[硕士论文] 杨恒耀
信息与通信工程 曲阜师范大学 2017(学位年度)
摘要:随着我国社会经济水平的快速发展,国人的温饱问题已基本解决。养生理念也就逐渐深入人心。现代养生理念倡导,一荤一素一菌,这俨然表明了菌类营养对我们的重要性。食用菌具有很好的保健功能,主要有抑制肿瘤活性、增加免疫力、降血脂,血糖等。食用菌越来越受到人们的喜爱和关注。我国对食用菌的需求量较大,然而目前我国的食用菌养殖普遍存在出菇率偏低,产量小等现象,因此食用菌的养殖迫切需要科学的养殖手段提高产量。用菌种类繁多,每种食用菌对生长环境的需求不同,同一种食用菌在不同的生长时期也有不同的环境需求。这就需要我们根据不同菌类的生长环境采取相应的调控设置,使温室大棚达到最适宜菌类生长的环境,使食用菌的产量达到最大化。影响食用菌生长的环境因子有温度,湿度,CO2浓度,光照等,其中主要影响是温度和湿度,温度的变化会导致湿度的变化,同样湿度的变化也会导致温度的变化,两者之间具有耦合关系,因此很难建立精确的数学模型。在本系统中引入了温湿度模糊解耦的控制方法,通过对模糊解耦控制器的设计解决了温湿度之间的耦合问题,使温湿度的控制更加精确。
  本研究设计了基于ZigBee无线网络的监控系统,利用无线网络传感技术监控食用菌温室大棚内的生长环境。终端节点负责采集环境参数并通过ZigBee网络传给协调器,协调器在将数据通过串口传给上位机,上位机控制系统根据收集到的信息确定各调控设备的状态及开启的时间。温室大棚使用的材料是塑料薄膜,若不加注意容易引发火灾,造成严重损失。基于此本系统加入了MQ-2气体传感器,可对易燃气体,烟雾等进行预警,对温室大棚进行安全保护。本系统采用CC2530芯片,具有低功耗,可操作性强等优点。传统的有线传输数据布线麻烦,操作起来不方便。通过构建ZigBee无线通信网络传输可以很好解决上述问题,不仅可以快速准确的传输数据,还可以建立节点网络,从而实现对整个温室大棚的监控与控制。
[硕士论文] 李洪建
机械工程 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:随着社会经济发展,我国农业生产对资源、生态和环境的影响越来越明显,涉农相关生态环境事件时有发生。传统的“化工农业”依靠大量能源、资源维持其高速运转,并伴随着巨大的生态环境污染,严重阻碍了现代温室产业的可持续发展。为了保证农业的基础地位,滥用农药所带来的污染严重、农残严重威胁食品安全的问题越来越受到国家重视。随着我国高效农业的兴起、种植结构的多元化,农民对能保持较高产量的基础上无害化杀菌灭害的需求日益紧迫。臭氧水作为一种无污染、无残留的新型杀菌灭害的技术,已经在日韩、欧美的农业种植、水产养殖、食品加工等多个领域得到广泛应用。
  本论文在综合臭氧水在土壤消毒、病虫害防治以及设施灌溉的基础上,研究设计了一种基于臭氧水的温室灌溉系统。以空气、水为原料,现场制取可调高浓度臭氧水溶液,替代农药,使设备在灌溉的同时,达到防治土壤病虫害、改良土壤的作用。本文主要从以下几个方面进行相关研究:
  (1)基于臭氧水的温室灌溉系统整体方案的研究。分析研究目的与意义,查阅国内外臭氧水的应用现状,总结当前主要温室消毒技术,阐述本研究的主要内容和研究思路,借鉴现有的臭氧发生装置、气液混合装置以及温室灌溉系统设计理念,研究一种适用于温室作业的基于臭氧水的灌溉系统。确定整机主要组成部分,包括臭氧水制取部分、自动灌溉装置、电气控制部分。
  (2)详细介绍设备的结构组成和工作原理。臭氧水制取部分由制氧机、臭氧管、高频高压电源以及磁化装置组成;自动灌溉装置由恒压供水系统和土壤水份检测系统组成;电气控制部分由操控界面和自动报警系统组成;其中磁化装置可以有效地增加臭氧水的气液混合效率,并使臭氧水的稳定性显著增强;土壤水份检测系统以及报警装置可以实时检测温室内土壤湿度、臭氧气体浓度,电气控制部分采用一键式操作方式,大大增加了设备的可操作性。
  (3)使用研制的设备进行杀菌消毒试验,并对获得的试验数据进行系统的分析,对设备的性能及效果做出评价。
[硕士论文] 仲崇哲
农业电气化与自动化 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:随着农业科技的发展,现代温室已采用专业化、规模化和集约化的生产方式,使其成为当今世界最具吸引力和活力的产业之一。由于温室内的作业空间狭小,行间采摘过程中的果实的运输还是依靠传统的“肩挎手提”,工作效率低、强度大。本文结合我国温室产业生产的实际情况,针对温室行间采摘工作强度大、效率低的问题,设计研制了一种面向温室行间采摘的智能运输车。实现了“人走车走、人停车停、人退车退”的自跟随功能,可跟随采摘工作人员在温室行间行走,方便工作人员完成果实的收集运输工作;同时车辆带有称重功能,果实采摘工作结束后可直接运走,无需再次过磅称重。
  本文的研究内容如下:
  (1)机械结构设计。车辆的机械设计主要对底盘和升降平台进行设计,并且对车辆各部分使用Soildworks软件进行三维建模和尺寸设计,并绘制出虚拟样机;同时完成了行走电机、转向电机、电动推杆和蓄电池的参数计算,并依据确定的参数进行了选型。
  (2)系统硬件电路设计。本文以 Cortex-M3位核心的 STM32F103C8T6作为主控芯片,控制各功能模块协调工作。系统硬件电路主要包括电源模块、信号采集装置、驱动模块、升降平台控制模块和人机交互装置。
  (3)在硬件电路的基础上设计了车辆行走控制程序、车辆转向控制程序、称重程序和显示模块程序。在软件设计中为了使车辆的转向更加精确,在转向电机控制程序中加入了增量式PID算法。
  (4)系统测试。为了验证设计的合理性,对车辆进行一些基础性实验,并对实验结果进行分析,为面向温室行间采摘的智能运输车的进一步发展奠定基础。
  本设计将行间采摘时的实时收集、同步运输与采摘后的运输以及果实的称重相结合,满足行间采摘以及大型温室过道的长距离运输的要求,有利于降低温室采摘工作的工作强度,提高其工作效率。
[硕士论文] 李明
机械设计及理论 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:设施蔬菜的种植过程中,为有效控制病虫害要进行多次、大量的农药喷洒,国内现有设施植保机械设备自动化、智能化程度低,以人工或半自动化作业为主,劳动强度大,作业效率低,难以实现完全的人药分离,在温室密闭环境下对操作人员人身伤害大,易出现中毒现象,而且“跑、冒、滴、漏”现象造成严重污染;设施蔬菜多样化种植模式下,喷雾模式设计不合理,不能实现精准喷雾,药液喷洒覆盖不均匀,农药有效利用率仅有20%~30%,病虫害的防治效果差。设施内使用全自动智能化的植保机械,实现精细化喷雾作业,已成为农药增效减施的重要手段之一。因此急需研制一种结构轻便、适应性高、智能化程度高、工作效率高的设施植保机械,实现温室内高效自主喷雾,依据植株分布位置、枝叶分布密度和冠层轮廓等生长信息或者病虫草害位置信息等进行精准喷雾作业,从而减少药液使用量,保护劳动者身体健康和生态环境,实现可持续设施农业生产。
  本文设计研制的3M-50型自主行走式温室弥雾机,提出了“自主行走式物流车+姿态可调风送喷雾”的模块化集成方案。温室弥雾机在日光温室的特殊作业环境和有限的工作区域内,沿单轨运动并进行精确定位、自动物流作业,高压静电风送式远程精细喷雾,完全实现人药分离的全自动化施药,可根据设施蔬菜种植模式优化设定喷雾姿态调节模式,减少药液使用量,提高药液利用率,实现自动化地精准喷雾作业,对提高现代农业发展的经济效益、社会效益和环境效益具有重大意义。
  本文主要研究内容包括:3M-50型自主行走式温室弥雾机的整机结构设计和三维模型建立;气流辅助系统、药液系统、电动自走式底盘和仿形喷雾姿态调节机构的设计与优化;通过CFD技术模拟3M-50型自主行走式温室弥雾机作业过程中雾滴运动过程,结合理论分析和计算,设计喷雾沉积性能预测方法,并使用该方法对喷雾姿态调节模式进行评价和优化;根据三维设计模型、理论计算和仿真优化,对样机进行加工试制,并开展了喷雾沉积测试验证试验和日光温室中的植保作业试验。试验表明:3M-50型自主行走式温室弥雾机作业时间内各喷雾性能指标均超出同类喷雾机喷洒质量标准,具有较好的雾滴沉积性能、喷雾量分布均匀性和雾滴在作物的穿透性能。
[硕士论文] 周晓丽
土壤学 河北农业大学 2017(学位年度)
摘要:本研究将硝化抑制剂添加到氮肥中形成生化调控肥,通过动态测定生化调控肥中抑制剂含量以及肥料的养分含量变化,来探明抑制剂的稳定性;采用室内静态培养方法,从减少氧化亚氮排放的角度出发,分析生化调控肥对菜田土壤氮素转化及酶活性的影响,筛选出减少氮素气态损失的措施;采用盆栽试验方法,从蔬菜(油菜)生长和减少氮素损失角度出发,分析生化调控肥对土壤N2O和CO2排放及蔬菜产量、品质的影响,筛选出减少氮肥损失的措施;采用田间原位跟踪方法,从设施蔬菜(番茄)生长和环境效应角度出发,分析生化调控肥对蔬菜产量、品质及土壤氮素转化的影响,筛选出能够实现经济效益与环境效益双赢的措施,为我国华北地区设施蔬菜温室气体减排,实现资源环境友好发展提供理论指导及技术支持。主要研究结果如下:
  (1)监测期间,有机液态生化调控肥中硝化抑制剂DCD含量随时间没有明显减少;添加硝化抑制剂后两种液态肥养分含量也较稳定。
  (2)室内培养条件下,土壤N2O累积排放通量表现出:M>M(DCD)>M+DCD;L>L+DCD>L(DCD);N0处理土壤N2O累积排放量最低。与M处理相比,M(DCD)和M+DCD分别减少30.51%和65.72%;与L处理相比,L(DCD)和L+DCD处理分别减少了77.82%和76.85%。施用生化调控肥减少了土壤N2O排放,对土壤铵态氮向硝态氮的转化有一定抑制作用。
  (3)室内培养条件下,土壤N2O累积排放通量表现出:R1>R1+DCD>R1(DCD);R2>R2+NP>R2(NP);N0处理土壤N2O累积排放量最低。与R1处理相比,R1(DCD)和R1+DCD处理分别减少了47.09%和43.77%;与R2处理相比,R2(NP)和R2+NP处理分别减少了15.69%和8.58%。施用生化调控肥减少了土壤N2O排放,对土壤铵态氮向硝态氮的转化有一定抑制作用。
  (4)油菜施用基肥后,与R1处理相比,R1(DCD)和R1(NP)处理分别减少了45.70%和62.46%;与L处理相比,L(DCD)处理减少了45.81%。追肥后,与R1处理相比,R1(DCD)和R1(NP)处理土壤N2O累积排放量分别减少了71.54%和66.81%;与L处理相比,L(DCD)处理减少了37.13%。施用生化调控肥减少了土壤N2O排放,对油菜地上部生物量及品质没有显著影响。
  (5)番茄生长期间,每次追肥后,土壤N2O排放量均呈现先升高后降低的趋势,在第1~3天达到最大值。整个监测期间,土壤N2O排放表现出:L>L(DCD),R1>R1(DCD),R2>R2(NP),施用生化调控肥可减少土壤N2O排放。每次追肥后,土壤NH3挥发速率在第1~2天达到峰值,之后逐渐降低,与单施氮肥的处理相比,在减氮情景下施用生化调控肥没有明显促进NH3挥发。施用生化调控肥对土壤铵态氮向硝态氮的转化有一定抑制作用,对果实品质及产量没有显著影响,经济效益有所增加。
  综上所述,施用生化调控肥减少了土壤N2O排放,对土壤铵态氮向硝态氮转化有一定抑制作用,对蔬菜品质和产量没有显著影响。
[硕士论文] 张雪花
计算机应用技术 安徽农业大学 2017(学位年度)
摘要:温室环境控制是作物监测的内容之一,对于其品质、产量等具有重要意义。合理控制温室设备,使温室内的环境参数更好的满足作物生长是目前温室环境控制需要解决的重要问题。
  为了合理调控温室环境控制设备,一定程度上节约用电成本。本文以安徽农业大学农萃园的茶树育苗温室为研究对象,通过引入人工控制因素,以扩展的自回归模型(Auto Regressive eXogenous,ARX)为基础,构建温度、湿度及耗电量多目标模型函数。在标准粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)基础上,结合灰色关联理论概念,面向温室环境进行多目标调控。主要研究内容和结果如下:
  (1)针对温室环境的空间特征,对茶苗温室进行多源信息采集。多点采集温室大棚环境温度和湿度信息,运用自适应加权融合估计算法对温室多源采集信息进行融合,完成大棚环境多源因子在数据层的融合。运用LabVIEW开发软件采集大棚环境信息,利用PH气象站采集大气环境信息。通过小波降噪和自适应加权融合估计算法对采集数据进行预处理,有效去除信息采集过程中存在的噪声,保证温湿度数据的可信度,为温室环境建模做准备。
  (2)构建育苗温室环境的温度、湿度及能耗模型。通过引入人工控制因素,围绕ARX模型结构,运用系统辨识的方法辨识出模型的结构和参数,构建育苗温室环境的温度、湿度模型。运用交叉验证的方式检验温度和湿度模型的准确性,仿真结果表明模型计算得到的温湿度与实测的温湿度变化趋势一致,说明ARX模型能有效模拟育苗温室内的温度和湿度信息;以调控机构运行消耗的电量为参考建立耗电量模型。
  (3)算法优化控制。通过引入灰色关联度理论,在标准PSO算法的基础上,将调控设备组合种类视为粒子的解,以温度模型、湿度模型及能耗模型为目标函数,以此完成温室环境控制的多目标优化控制。将本文算法优化得到的温湿度与线性加权和法、单目标PSO优化得到的结果相比对,发现选取本文方法不仅能够使温室环境的温湿度在作物适宜的生长范围之内,相对于其余两种优化方法在一定程度上节约了用电成本。
[硕士论文] 周金生
农业工程 江苏大学 2017(学位年度)
摘要:随着信息技术的发展,物联网技术得到了快速发展,农业物联网技术在设施农业上的应用愈加广泛、前途愈加光明。而传感器技术、无线网络、微型计算机技术、互联网的发展,进一步促进了温室环境信息的监测管理。温室环境监测系统在设施农业中布置了大量的传感器用于监测温室中主要的环境参数,但是设施农业内具有高湿、高温等恶劣的工作环境,由此导致温室环境监测系统传感器故障的发生十分频繁。利用传感器采集设施农业内的环境信息是温室环境监测系统的基础,而传感器故障发生数据异常对温室环境监测准确性、环境控制可靠性都会产生重要危害。因此,在温室环境无线监测系统基础上开展故障诊断的研究具有重要的经济意义和工程应用价值。
  本文在江苏大学研制的 GHIOT设施农业物联网系统的基础上,针对其传感器采集的环境参数的异常开展基于时空相关性的故障诊断;针对智能网关与服务器、数据采集单元间的数据传输过程存在的数据异步、时间异步等情况,开展了网络故障诊断。通过系统搭建运行,初步验证了温室环境无线监测系统故障诊断系统的效果。
  主要研究工作包括以下几个方面:
  (1)温室环境参数时空关联性研究。针对温室内环境变化缓慢、相邻节点参数强耦合的特点,开展时空关联性研究,并在温室环境时空关联性分析基础上进行传感器数据预测,利用基于一阶自回归等时间序列预测算法对环境数据的时间相关性进行预测;利用基于邻居节点参数信息的同质传感器预测;利用基于回归关系模型的异质传感器预测,实现对环境参数进行空间相似性预测。验证结果表明:基于一阶自回归方法的时间相关性预测在时间预测算法中效果最优,预测方差为1.439,同质与异质传感器的空间相似性预测方差分别为1.493、1.883,预测结果能够有效地反映温室环境的变化。
  (2)基于时空信息比较的传感器故障识别。为了判断温室环境监测系统中传感器数据的准确性,本研究提出了一种基于时空信息比较的传感器故障识别方法。该方法首先利用基于PCA的传感器故障检测方法,通过监控统计量 T2和SPE的变化实现传感器系统故障检测。当系统检测出故障时,对该时刻传感器采用基于时空特性的节点信息比较实现不同传感器的故障识别,并分别对比基于时间尺度、空间尺度、时空尺度的节点信息比较方法对传感器故障识别的影响。验证结果表明:基于 PCA的传感器故障检测方法能够有效地实现对传感器系统的初步故障检测,故障检测率达到90.23%;充分考虑时间尺度、空间尺度的基于节点信息比较的传感器故障识别方法能够有效地实现具体故障传感器定位,并对比了传统的传感器故障识别方法,发现本文所提到的传感器故障识别方法的故障识别精度为95.14%,能够有效地保证故障诊断效率、提高故障诊断精度、降低虚警率,具有可靠性和准确性。
  (3)基于时空关联性的温室环境多传感器数据融合与数据重构。为了满足温室环境监测系统中传感器数据需具有鲁棒性的要求,本文提出了一种基于时空关联性的温室环境多传感器数据融合与数据重构算法。利用改进型支持度函数算法对基于时空关联性的预测值进行数据融合,并利用试验数据对数据融合的效果进行验证。根据故障特征与调控效果实现对传感器故障的判断,并进行传感器故障数据重构。验证结果表明:以时空预测值为输入变量,以改进型支持度函数的数据融合算法能够有效的将环境数据预处理的时空关联性预测值赋予动态的加权值,传感器的数据故障平均准确诊断率CDR为96.72%、平均虚警率FAR为3.48%,异常数据的数据融合RMSE为1.07,并且其数据融合结果优于平均值算法、传统支持度函数算法,数据融合产生的最优估计值更能真实的反映温室环境的变化,具有可靠性和准确性。
  (4)温室环境数据传输网络故障诊断。针对数据传输网络在运行过程中出现的数据异步、时间异步等异常情况,本文提出了一种温室环境无线数据传输网络的故障诊断方法,该方法分别利用参考广播同步机制、基于JSON的跨平台传输、数据采集单元重读命令实现无线监测系统的智能网关与服务器、数据采集单元间的时间同步、数据同步,实现网络故障的诊断与恢复。验证结果表明:本文提出的故障诊断方法能够有效地实现温室环境无线监测系统网络部分故障的检测、处理、判断与故障恢复,时间异步故障恢复的准确度为83.34%,数据异步恢复的数据到达率为98.57%,实现智能网关与服务器间的时间同步,实现智能网关与服务器、数据采集单元间的数据同步,故障诊断效果明显、可靠性高。
  (5)系统运行试验。对温室环境无线监测系统故障诊断系统进行了集成,在江苏省农业科学院溧水植物科学基地进行了系统部署和运行测试。针对传感器存在的故障开展了基于时空信息的故障检测、故障识别、故障诊断和异常数据的恢复。针对温室环境无线监测系统的网络故障,开展了数据异步、时间异步的故障检测与故障恢复。对系统的性能进一步验证,包括:传感器环境参数信息的检测、传感器异常数据的识别、传感器故障数据的诊断与数据恢复、网络故障时间异步的恢复、网络故障异步数据的同步。验证结果表明:温室环境无线监测系统故障诊断系统能够实现对温室环境的监测要求,系统进行长时间的运行测试,具有较好的稳定性,故障诊断效果明显,提高了系统的可靠性。
[硕士论文] 傅国海
植物营养学 中国农业科学院 2017(学位年度)
摘要:日光温室在中国反季节蔬菜生产中发挥重要作用。日光温室传统的土壤栽培存在的土壤连作障碍、水肥资源浪费、地下水污染等资源环境问题制约着其可持续发展。而日光温室生产过程中面临的弱光低温及高温胁迫问题是制约日光温室蔬菜生产的重要因素。因此,解决日光温室生产中的资源环境问题和弱光低温及高温胁迫问题对促进温室作物的生长及产量的提高极为关键。本研究通过田间试验,构建了一种新型的日光温室无土栽培方法—起垄内嵌式基质栽培(Soil-ridgedSubstrate-embedded Cultivation,SSC)方法,以替代传统的土壤栽培,并解决无土栽培过程中的问题,研究了SSC在高低温环境下的根区温度变化规律、产量效应及增产机理,并初步确定了SSC甜椒水肥管理制度。此外,研究了冬季低温环境下人工加温和LED补光措施在SSC上的应用效果以及夏季高温环境下SSC降温生产模式。SSC方法充分利用无土栽培高产高效的优势和土壤栽培根区温度稳定性强的特性,结合“水肥一体化”技术,改善温室作物的根区环境(温热、水肥等),促进作物生长和产量提高。
  1.采用田间试验的方法,研究了土垄栽培(SR)、土垄嵌PE槽基质栽培(SSC-P)、土垄嵌铁丝网槽基质栽培(SSC-W)和单纯PE槽基质栽培(PG)的根区温度变化规律及甜椒生长和产量指标,并监测营养液的利用和盈亏情况。结果表明,在3月16-20日,PG、SSC-P和SSC-W的根区最低平均温度分别比SR高1.01、0.75和1.16℃。在6月1-5日,SSC-P和SSC-W的根区最高平均温度比SR降低1.28和1.29℃,而PG比SR高1.44℃。SSC-W的昼夜温差和最低最高温度温差是最低的。结果表明,SSC能够提高根区温度缓冲能力,并且SSC-W的缓冲能力要优于SSC-P。此外,SSC-P和SSC-W能够促进株高、茎粗、和叶绿素含量,并且SSC-W效果更好。SSC-W同其他处理相比显著提高了单果重、果实大小和单株产量。同时,SSC-P和SSC-W的单位面积果实产量相对SR(3.06 kg·m-2)分别提高了21.24%和50.33%,而PG比SR低13.72%,其中SSC-W的增产效果最优。水肥(营养液)在三个时期的用量基本合理,但是栽培槽内还存在盈余,可以进一步减少水肥用量,以达到更加高效的目的。
  2.采用田间试验的方法,研究了土垄(T1,底宽40 cm,高15 cm)、窄栽培槽SSC垄(T2,底宽为35 cm)、槽体全嵌入地平表面的SSC垄(T3,高度为0 cm)、半嵌入地平表面的SSC垄(T4,高度为10cm)、裸槽垄(T5,宽度为10 cm)和标准SSC垄(T6,规格与土垄一致)不同宽度(T1、T2、T5和T6)和嵌入深度及土壤包被(T5、T3、T4和T6)差异SSC垄的根区温热变化规律及甜椒生长和产量指标。结果表明,宽度差异栽培垄中,T6根区温度分别比T1、T2和T5高0.55、1.27和1.33℃。嵌入深度和土壤包被差异栽培垄,T6根区温度分别比T3、T4和T5高0.44、0.84和1.55℃。T6的侧面和垂直方向上的热量传递较为缓慢,吸热时间较长,温度较高。此外,宽度差异栽培垄中,T2、T5、T6甜椒幼苗生长优于T1,且T6最优;嵌入深度和土壤包被差异栽培垄,T5甜椒幼苗的生长比其他处理差,T3和T6差异不显著,T6较优。总之,T6抗低温的能力比其他处理强,T6的甜椒产量最高,为3.69kg·m-2。监测发现,调整后的营养液制度能够满足SSC甜椒的生长需求,残留较少,养分利用率高,更加高效。
  3.采用田间试验的方法,研究了不同冠层补光和根区加温处理(根区加温15℃(T15)和根区加温18℃(T18))的根区温热变化规律及甜椒生长和产量指标。结果表明,与对照CK(不加温不补光处理)相比,根区加温均能有效提高甜椒根区的温度。不同加温处理中,T18的根区会全天保持较高温度。根区热通量的变化与根区温度变化相对应,T15和T18处理的根区热通量昼夜变化较CK剧烈。T15和T18均显著提高了甜椒的生长指标,且T18比T15效果更明显。T18甜椒的地上及地下干鲜重显著高于其他处理。T18+L处理对生物量提升效果显著优于T15+L处理。T15+L和T18+L分别比T15和T18的产量分别提升32.86%和15.50%,同时分别比L产量提升了51.29%和53.87%。
  4.采用田间试验的方法,研究了夏季日光温室中透明膜(TM)、黑色膜(HM)、普通反光膜(PM)和强反光膜(QF)等覆膜类型的SSC垄的根区温热效应及番茄幼苗生长情况。在定植前覆盖不同类型地膜的SSC垄的膜下和根区平均最高温度和昼间平均温度都比CK低,其中QF处理的膜下和根区温度最低,膜下和根区平均最高温度分别比CK低12.78和9.73℃,昼间平均温度分别比CK低7.88和6.16℃。定植后,环境温度升高,此阶段,其膜下和根区平均最高温度分别比CK低8.96和8.97℃,而膜下和根区的昼间平均温度分别比CK低6.02和5.47℃,降温效果明显,但比前期环境温度较低时有所下降。根区降温能力依次是QF>PF>HM>TM>CK。HM、PF和QF3种不同覆膜类型处理中,QF根区的热量传递最为缓慢,根区温度最低。PF和QF处理的番茄幼苗株高和茎粗显著高于CK,HM、PF和QF处理随着隔热降温效果增强,番茄幼苗生长指标和生物量逐渐增加,以QF的地上地下干鲜重最优,番茄幼苗生长最好。
[硕士论文] 王正洪
园艺学;蔬菜学 东北农业大学 2017(学位年度)
摘要:节能日光温室是具有我国特色的温室结构类型,在节能减排的同时,也为我国农业可持续发展做出了巨大贡献,是国际环保大趋势下,未来低碳温室的发展方向。近年来,随着生产的进行,许多制约温室发展的问题越来越突出,尤其是温室结构保温性的不足,已成为冬春季节温室蔬菜生产面临的瓶颈问题。结合温室保温性研究要点,本试验从三个角度入手,一是以常见保温材料聚苯乙烯板(EPS),聚苯乙烯挤塑板(XPS)作为隔热层材料,探究了基础隔热层位置,及不同隔热材料对温室内地温的影响;二是在墙体隔热层热阻值一致前提下,探究了不同外保温材料在日光温室墙体保温应用中的实际效果;三是设计非循环水幕水幕系统,研究了不同空间体积比(蓄热水体积:温室空间体积)下的增温效应。试验主要结果表明:
  (1)基础隔热层不论外置、内置均显著优于对照,且隔热层位置显著影响着温室内地温表现,隔热层内置保温效果优于外置。具体表现在:内置处理水平平均地温显著高于外置,较外置平均提高0.5℃,地温均匀度更好,垂直方向5cm~25cm范围内平均地温较外置平均提高0.6℃,最低地温也显著提高。
  (2)隔热层内置处理,番茄定植后期叶绿素含量、植株根系活力显著高于外置,番茄产量较外置增产13.4%。番茄株高、茎粗、不同时期开花座果率在也优于外置。
  (3)相同热阻值下,基础XPS外置保温效果优于EPS外置,具体表现在:XPS外置水平方向平均地温较EPS外置平均提高0.3℃,垂直方向5~20cm地温表现显著优于后者,地温均匀度也高于EPS外置。
  (4)基础XPS外置温室内,番茄不同时期株高、茎粗、植株根系活力等在数值上均优于EPS外置,产量较EPS外置增产4.6%。
  (5)所有保温材料外挂处理温室的保温效果均优于对照,各材料处理以聚氨酯外挂为最优,XPS外保温处理效果次之,酚醛酯表现最差。具体表现在:聚氨酯外挂温室内地温、气温、及昼夜温差值明显高于对照及其他处理,墙体热有效积累,墙体温度也明显升高。
  (6)根据不同材料外挂下温室内番茄生长指标分析,聚氨酯处理温室内番茄,定植后期叶绿素含量、不同时期根系活力值,茎粗,产量等较其他处理显著提高,株高、茎粗、开花座果率等也优于其他处理,整体表现最优。
  (7)非循环水幕系统增温效果对比,空间体积比1∶113时表现最优,1∶148次之,较1∶113处理差异不显著,但明显优于1∶212处理。1∶113处理太阳能利用率最高,温室内气温、地温均表现最优,且差异性分析表明,要达到气温、地温的显著增温效应,最低空间体积比应不低于1∶148。
  (8)非循环水幕系统空间体积比1∶113时,定植后期番茄叶绿素含量、根系活力水平显著提高,增产效果明显,且相同时期下番茄株高、茎粗等指标也优于其他处理及对照。
[硕士论文] 高雪
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:科学技术的发展日新月异,任何行业的发展包括我国的农业都将不可避免的受到来自新兴科技的挑战与冲击。近年来,大棚温室种植技术在世界范围内得到了非常广泛的应用,而传统的温室大棚里的自动化设备由于需要铺设大量较长的线路,使得设备的推广受到了极大地限制。作为新一代的传感器网络,基于Zigbee技术的无线传感器网络可以很好地解决这个问题。由于对大多数种植物来说,空气中的温度和湿度对农作物的生长起着最为重要的影响,所以本文着重以空气中的温湿度为监测对象。
  本文使用TI的CC2530作为中央处理器,它是基于IEEE802.15.4的标准规范,能够以非常低的材料成本及较低的电源消耗组建起强大的网络节点。本文首先对该系统所需实现的基本功能作个总体介绍,然后对各个功能模块的具体实现分别详细描述,并分析各个模块是如何协同合作,完成整个系统的功能。同时,我们还对基于温室环境下的传感器网络的路由算法提出了改进。
  整个系统以一个协调器及多个终端节点组建成Zigbee星状网络结构,终端连接上DHT11温湿度传感器,可以用于获取空气中的温湿度数据,然后传感器终端将获取到的温湿度数据以一定的频率传送到协调器上,协调器接收到各个终端传送到的数据后,通过串口发送到PC机上,并在PC机上显示获取到的温湿度数据。同时在PC机上建立WiFi热点,手机连接WiFi后从PC机上读取数据,然后在手机终端上显示接收到的数据。另外,我们也可以设定温湿度报警的阈值,实现无人化,全自动的温室管理。
[硕士论文] 林伟
控制工程 哈尔滨理工大学 2017(学位年度)
摘要:我国是世界上第一农业大国,农业种植还采用劳动力低下的人力劳作方式,已经远远落后于其他先进的农业国,农业的发展迫切需要改善,首先需要改变的就是以智能化来代替人力。近些年来,随着全球计算机技术与无线通信技术的快速发展,国内引进了智能控制概念,取代人力不仅是未来农业控制的发展趋势,各方面的发展采用智能控制使得效率极大的提高。
  本控制系统主要实现对室内的温度、湿度、光照等参数的采集与对应的数据处理,控制器汇总参数后通过GPRS通信模块将数据打包发送到用户手机。用户可以不用在温室附近,只需连有远程云服务器的Android平台手机即可监测温室内环境参数并加以该控制大棚,即可实现远程对大棚的卷帘系统与排风系统。此系统大大降低了数据传输成本,同时降低了劳动力并提高了安全系数。
  本文采用嵌入式系统方案组建农业大棚的硬件平台,主控单元选STM32F103为核心控制器,温湿度传感器采用DHT11,光照强度传感器为(BH1750FVI),继电器驱动电机为控制电路、GPRS通信模块与远程云服务器相连,硬件系统采用模块化设计思想,使其结构简明,维护方便。软件平台部分,下位机首先移植了uC/OS-Ⅱ实时操作系统,建立了采集与控制及无线传输任务,然后编写远程客户端Android平台安卓软件。云服务器作为数据中转,极大的方便了我们的数据传输,大大降低了系统的命令的延时,使控制大棚更为方便。文章最后通过对控制系统的硬件与软件进行测试,达到了预期的设计要求。
[硕士论文] 骆秀斌
控制工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:温室大棚是智能化农业生产的一个成长代表,为了合理化的经管温室大棚,认识温室的大棚的生产等形态,防止不必要的成本,从而规划了物联网、ZigBee和ARM等当代科技技术的大棚智能温室体系。体系结构通过无线传输模块整合温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器和光照传感器等构成无线采集节点,对大棚的信息实现及时的收集。收集到的数据要先经过ZigBee建立的路由节点,然后体系在选择最合适的路线实现及时的数据监测。同时以ARM作为核心的处理器代替以往的单片机系统,从而设计网关。最后通过有线或无线互联网技术将数据实时传输到检测中心,从而可供工作人员对智能化温室大棚进行操作等。
  主要工作:我们要根据设计的需求,选择合适的软件和硬件来组成系统。硬件部分,对各种器件的学习认识、电路的连接、画电路图等工作,还要对它们之间的协议等进行了解和学习。软件部分,对各种软件编程等进行了一定的了解和认识,为了匹配硬件和编译实现选择合适的软件工具。创新点:我们提出了建立数据库,由数据库联想到知识库的建立,以及通过数据库信息,我们可以选择某种算法对大棚内信息进行一定的预测等创新点,这都是利于大棚发展的。
  大棚温室智能体系的设计是使用了智能化的科学技术以及自动化的科学技术来提高农业生产中的培育产量和效率。尤其是解决了以往的农业生产中智能化、信息化程度低的难题,减少了生产管理中大量的劳动力。最后,我们得到的试验结果显示,构建的系统可以满足人们的日常要求,并且操作方面、成本也比较低。
[硕士论文] 吴金亮
农业机械化 安徽农业大学 2017(学位年度)
摘要:近些年现代化农业的高速发展,现代化农业种植温室这一高投入、高产出的农业生产设施在西北地区推广的面积越来越大。西北地区地域辽阔,日照时间充足,适合喜光作物生长。但冬季日照时间不充足,夜间温度较低,普通的日光温室需要大量的夜间补光,加热越冬。随着温室的发展,主动采光蓄热温室是在传统的日光温室上进一步进行改造。在冬季节约成本和资源的情况下,可以满足作物生长需求的光照和温度。根据西北地区的实际情况,选择陕西杨凌,青海西宁,山西临汾,陕西汉中的农业园区的日光温室为实验对象。通过PDRLAB环境监测设备连续对不同温室内外的光照强度,温度,进行监测,分析结果表明主动采光蓄热日光温室的光照强度比普通日光温室高9%左右,其采光率达到59%。主动采光蓄热日光温室的夜间室内温度较其他日光温室,提高了2℃到3℃。
  在杨凌地区晴天主动采光蓄热日光温室的光照强度最高值约为259471ux,最低值约为41341ux,透光率最高值59%,最低值50%。光伏日光温室的光照强度最高值约为211081ux,最低值约为28931ux,透光率最高值48%,最低值35%。普通日光温室的光照强度最高值约为225671ux,最低值约为37331ux,透光率最高值51%,透光率最低值45%。
  在青海地区晴天的光照强度实验对比中。主动采光蓄热日光温室的光照强度最高值约为217001ux,最低值约为为39431ux,透光率最高值58%,最低值为47%。光伏日光温室的光照强度最高值约为175891ux,最低值约为31451ux,透光率最高值47%,透光率最低37%。普通日光温室的光照强度最高值约为185521ux,最低值33641ux,透光率最高值49%,最低值40%。
  山西临汾晴天的农业园区进行光照实验中。主动采光蓄热日光温室的光照强度最高值约为263251ux,最低值约为42801ux,透光率最高值61%,最低值52%。光伏日光温室的光照强度最高值约为177251ux,最低值约为33341ux,透光率最高值49%,透光率最低值39%。普通日光温室的光照强度最高值约为184841ux,最低值约为34541ux,透光率最高值50%,最低值41%。
  陕西汉中地区的农业园区的日光温室光照实验中。主动采光蓄热日光温室的光照强度最高值约为262411ux,最低值约为32271ux,透光率最高值59%,透光率最低值51%。光伏日光温室的光照强度最高值约为21873lux,最低值约为23681ux,透光率最高值49%,透光率最低值37%。普通日光温室的光照强度最高值约为232691ux,最低值约为27451ux,透光率最高值52%,透光率最低值43%。
  主动采光蓄热日光温室是通过采光面的倾角变化,随着太阳高度角的变化,可以有不同的采光角度,在冬季晴天下透光率显著提升。在西北地区,主动采光蓄热日光温室采光较其他日光温室,采光效果提升9%左右。在冬季生产过程中,主动采光蓄热日光温室,可以满足越冬采光的需求。
[硕士论文] 赵乾
园艺学 河南农业大学 2017(学位年度)
摘要:本试验以河南产区三个主栽品种:‘突尼斯软子’石榴、‘豫大籽’石榴、‘千层花’石榴为试材,通过测定不同低温胁迫下枝条相对电导率、CAT、POD、Pro、SOD的含量,并根据各项指标含量的变化对3种石榴的抗寒性、抗寒机理做出综合分析;同时通过分析不同防寒措施对石榴越冬防寒效果的对比,研究了不同防寒措施的防寒效果;通过对连栋薄膜大棚内石榴的生长发育情况及设施内外环境温湿度变化情况的监控和对比分析,提出了石榴设施栽培环境因子调控等方面的意见和建议。主要研究结果如下:
  (1)不同石榴品种相对电导率的大小、MDA含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量均随着胁迫温度的降低而呈现逐渐升高的趋势,与石榴的抗寒性呈正相关;SOD活性随着胁迫温度的降低先逐渐升高然后又降低。
  (2)落叶前对石榴树喷施40%乙烯利,可以促进石榴树体树养分及时回流,提前落叶。扦插苗喷施乙烯利以后5级冻害降低了6个百分点;嫁接苗喷施乙烯利以后发生5级冻害比例降了7个百分点;说明落叶前对石榴树喷施40%乙烯利,可以起到一定的防寒效果。
  (3)进行埋土防寒的石榴树根系环境温湿度相对稳定,波动很小。埋土部分没有发生严重冻害,可见埋土防寒是最为有效的防寒措施。
  (4)在同等环境条件下,以抗寒性较强的石榴品种做砧木的嫁接苗的抗寒性优于扦插苗。
  (5)冬季温度过低时无论是扦插苗还是嫁接苗,无论是绷带、防水革、草苫、防冻剂单独或者组合处理,石榴树体都发现有不同程度的冻害。
  (6)设施内外石榴果实的生长发育基本一致,设施栽培不仅在冬季寒冷时能保护树体免受冻害,又不会因为夏季高温影响石榴果实的正常生长发育。石榴果实较设施外栽培的石榴果实果面干净,可溶性固形物含量高。总体品质高于设施外栽培的石榴品质。
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