模糊控制在温室大棚控释CO_2气肥系统中的应用

农作物在各个生长期所需的CO_2浓度不同,在室外生长时很难对其进行调控,而温室大棚的密封性为CO_2浓度的调控提供了条件。设计了基于模糊控制理论温室大棚内多环境因素综合控释CO_2气肥系统。以作物所处环境的光照度、温度、湿度三因素作为模糊系统的输入,以适宜当前作物生长的CO_2气肥浓度为模糊系统的输出,建立了Mamdani型多输入单输出的模糊控制系统。该系统以PLC作为控制器,结合温室环境传感器以及上位机、下位机控制系统进行设计,通过查询模糊控制规则表的方式,对温室大棚内的CO_2气肥浓度合理的进行控释。结果表明,该系统对CO_2气肥的输出要比阈值控制方式更接近作物生长需求规律,并且系统抗干扰能力强,反应速度快,有较强的鲁棒性,有效地提高了温室作物的生产效益。     

日光温室CO_2气肥智能调控系统设计与研究

为解决冬春季日光温室CO_2亏缺的问题,结合温室特点,设计了一套以STM32系列芯片为核心的CO_2气肥智能调控系统,包括数据采集节点、控制节点、执行机构和上位机4部分。该系统采用NBIOT无线通信技术和MQTT协议,将温度、光照及CO_2浓度作为控制的综合评判依据,实现了对CO_2的监测和智能调控。系统应用情况表明,该系统运行可靠,具有较强可扩展性和良好的应用前景。     

连栋温室番茄生长环境监测系统设计与试验

开发了连栋温室番茄生长环境物联网监测系统,可无线远程监测连栋温室番茄生长微环境数据。根据实际需求,在特菜大观园西区连栋温室内,布置了9个无线监测点,每个监测点可定时采集番茄3个高度(冠层、中部、根部)的空气温湿度、2个高度(冠层、中部)的光照强度、冠层光合有效辐射、CO_2浓度等信息。该物联网监测系统连续采集了连栋温室番茄生长环境因子数据2万余条,数据分析表明夏天连栋温室内中午番茄冠层温度比番茄根部温度高2~5℃,温室内各个位置CO_2浓度差异较小,各位置的光照度变化趋势相似。     

大气CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响

【目的】研究大气CO_2浓度和温度升高条件下稻麦轮作生态系统N_2O排放的响应规律,以期科学评估未来气候变化情境下,CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响,为中国应对未来气候变化提供数据支持。【方法】依托同步模拟自由大气CO_2浓度升高和温度升高的T-FACE试验平台,设置本底大气CO_2浓度和温度(Ambient)、500μmol·mol~(-1) CO_2+本底大气温度(C)、本底大气CO_2浓度+温度增加2℃(T)和500μmol·mol-1 CO_2+温度增加2℃(C+T)等4个处理。采用静态暗箱-气相色谱法原位观测稻麦轮作生态系统N_2O排放通量,研究稻麦轮作生态系统N_2O排放对大气CO_2浓度和温度升高的响应规律。【结果】(1)CO_2浓度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著增加9.7%、11.3%和5.6%、5.7%(P0.05);温度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著减少21.1%、18.0%和31.6%、17.7%(P0.05);CO_2浓度和温度的同步升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著降低13.5%、8.7%和26.0%、10.3%(P0.05)。(2)CO_2浓度和温度升高,均未改变稻麦轮作系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高条件下,水稻季和小麦季N_2O排放分别增加15.2%和39.9%,其中后者达显著水平(P0.05);温度升高未显著影响水稻季N_2O排放,但显著增加小麦季N_2O排放20.5%(P0.05);CO_2浓度和温度同步升高对水稻季N_2O排放的影响存在较大的年际差异,但总体上有促进N_2O排放的趋势;CO_2浓度和温度同步升高极显著增加小麦季N_2O排放(46.0%,P0.01)。(3)小麦季N_2O排放与小麦生物量密切相关,在CO_2浓度和温度升高条件下,小麦季N_2O排放与小麦地下部生物量和ΔSOC之间具有显著的正相关关系。(4)与对照组相比,CO_2浓度升高、温度升高以及两者的共同作用,分别导致稻麦轮作系统单位产量的N_2O排放强度(GHGI)分别增加29.1%、66.3%和81.8%,其中温度升高和CO_2浓度和温度同步升高处理达显著水平(P0.05)。【结论】CO_2浓度升高和温度升高均未改变稻麦轮作生态系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高导致稻麦轮作系统N_2O排放显著增加;温度升高显著增加小麦季N_2O排放,但未显著影响水稻季N_2O排放。CO_2浓度和温度升高导致稻麦轮作系统温室气体排放强度增加,各处理条件下温室气体排放强度的响应从大小依次为:C+TTC。可见,在未来CO_2浓度和温度升高情境下,为保证现有粮食供应水平不变,由稻麦生产所导致的N_2O排放强度变化可能会进一步加剧气候变化进程。     

ZJK-1型智能温室调控系统的设计及应用

根据温室设施农业的环境数据监测与环境控制需要,设计了一套以LJD-51-XA+单片机为控制核心的智能监控系统,该系统综合运用传感器技术、自动检测技术和通信技术等手段,实现对温室的温度、湿度、光照度、CO_2浓度的采集、存储、显示、监测和控制。该智能监控系统运行稳定,测量结果准确可靠,扩展性强,可以满足监测控制要求。     

基于灰色预测的温室大棚智能控制系统研究

发展自动化与智能化的温室大棚智能控制系统,对温室大棚内的设备进行科学合理的设计,不但能节省人力物力,提高作物产量,而且也是应对水资源短缺和农业现代化的必然选择。通过采集温室大棚内的温度、湿度、光照、CO_2浓度等温室大棚数据,结合ZigBee和GPRS技术研发了一种远程智能控制系统,并设计了灰色预测策略,实现了无人值守的智能及远程监控。结果表明,该系统鲁棒性高,智能控制快,具有较高的应用推广价值。     

大气CO_2浓度和温度升高对水稻生长发育影响的研究进展

基于各类温室、气室以及开放式大气CO_2浓度和温度增高系统的已有研究结果的基础上,分析了CO_2浓度、温度及其交互作用下对水稻生育期、叶面积指数、光合参数、干物质生产与分配以及产量的影响,比较粳稻和籼稻亚种研究结果的异同点,阐述其生理原因,将有助于系统地分析气候变化对水稻生长的影响,更好地迎接未来气候变化对粮食安全的挑战。     

大气CO_2浓度与温度升高对茶树光合系统及品质成分的影响

[目的]探究大气CO_2浓度与温度升高对茶树光合系统及品质成分的影响,为未来气候变化条件下茶树栽培管理和茶叶加工提供科学依据。[方法]以‘龙井长叶’茶苗为材料,通过开顶式气室模拟高CO_2浓度(648~658μmol·mol-1)和温度升高(+0.57℃),测定不同处理下茶树叶片光合参数、叶绿素荧光参数、叶绿素含量和品质成分含量,研究茶树光合系统及品质成分的变化情况。[结果]CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高,茶树叶片光合参数、叶绿素荧光参数与对照相比有显著变化。CO_2浓度升高、温度升高能促进茶树叶片叶绿素a、叶绿素b合成,但与对照相比无显著变化,CO_2浓度和温度共同升高能显著增加茶树叶片叶绿素a、叶绿素b含量。CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高均显著降低了茶树叶片中游离氨基酸和咖啡碱含量,而使茶多酚含量显著增加,酚氨比显著升高。[结论]CO_2浓度升高、温度升高、CO_2浓度和温度共同升高都能通过改善茶树叶片光系统结构促进光合作用,进而影响茶叶品质成分。在对茶树光合系统和品质成分的影响中,CO_2浓度升高和温度升高表现出协同作用。     

溴甲烷质量浓度检测系统的设计及试验研究

针对熏蒸处理中检测溴甲烷质量浓度时,基于单个通用型热导式传感器TCS208F检测结果易受容器内温度、相对湿度及CO_2条件干扰的问题,设计研发了溴甲烷质量浓度检测系统,系统包括热导式传感器TCS208F、数字化温湿度传感器和红外CO_2传感器,采用多元线性回归方法研究了容器内温度、相对湿度、CO_2及溴甲烷对TCS208F模块输出电压的影响,建立了溴甲烷质量浓度估计值与TCS208F模块输出电压、温度、相对湿度及CO_2体积分数检测结果之间关系的数学模型。试验结果表明:使用该溴甲烷质量浓度检测系统检测溴甲烷质量浓度时,系统将自动采集容器内温度、相对湿度、CO_2及TCS208F模块输出电压值,经数学模型处理后系统所得的溴甲烷质量浓度估计值与经安捷伦网络气相色谱仪6890N的检测结果偏差不超过1.1g/m3。在检验检疫口岸熏蒸处理中使用该检测系统检测溴甲烷质量浓度具有实用性。     

温室大棚内CO_2施用控制技术的研究

为了研究温室大棚内CO_2施用控制技术,本文对温室大棚内环境以及同期施用了不同浓度CO_2的大棚内环境因子参数进行了观测记录和分析,明确了在定植初期、开花期、生长盛期温室内CO_2浓度变化规律;通过CO_2气罐控制流量,获得简易CO_2施肥控制技术。测定结果表明,棚内CO_2浓度日变化通常呈"U"型,晴天变化较阴天更剧烈,可使设施内CO_2低于200μL·L~(-1),通风换气可以将棚内CO_2控制在270~330μL·L~(-1)左右;定植初、开花期、生长盛期,随着群体光合能力提升,设施内CO_2消耗更快,更需要及时补充CO_2;通过CO_2气罐控制流量,在跨度为9m、长度为10m、脊高4.5m的节能温室隔断空间内,仅通顶风状态下,CO_2施用流速为2.5L·min~(-1)时,能将温室内CO_2浓度维持在382.7μL·L~(-1),CO_2施用流速为5.0L·min~(-1)时,维持在586.8μL·L~(-1),而不施肥自然状态下的小区内CO_2浓度仅为303.2μL·L~(-1)。     

温室植物生长所需的CO_2的补偿方法研究

针对春冬季节温室内CO_2浓度低下的问题,采用风送式CO_2气体补偿装置,调控温室环境CO_2浓度,提高光合作用速率。以补偿时间为输入量,补偿效果和补偿速率为输出量,建立补偿时间和补偿量的线性关系,通过定时定压的"多次少量施放,超过上限停施"的方式向温室补充CO_2,调控温室环境中的CO_2含量,以达到精确补偿的效果。结果表明,向温室一次补偿5 min的CO_2气体,室内CO_2平均浓度在15 min内由205μmol/mol达到540μmol/mol,间歇补偿3次,室内CO_2平均浓度在45 min内由205μmol/mol达到1200μmol/mol。说明补偿时间与其补偿量呈线性关系,标准偏差在0~3.03%范围内,实现了温室CO_2快速精确补偿的功能。     

测定塑料大棚内CO_2浓度的简易方法—封闭滴定比较法

CO_2是绿色植物进行光合作用、合成有机物的原料之一。温室及塑料大棚内的CO_2含量远不能满足作物光合需求,生产中常用通风法补充CO_2。通风往往削弱了大棚和温室的保温效果。因此,掌握CO_2浓度的变化规律,进行恰到好处的调节,对充分提高大棚和温室的经济效益是很重要的。目前,一般单位由于技术和设备的限制,不能进行CO_2浓度的测定和分析,实践中往往凭经验或盲目地进行调节,这是温室及大棚生产中     

呼和浩特市温室气体浓度变化特征及与气象因子的关系

利用呼和浩特市2013年至2017年2种主要温室气体(CO_2和CH_4)的观测数据及同期气象要素观测数据,分析了2种温室气体的平均浓度的日、月、季变化规律及与气象要素的相关分析。结果表明:呼和浩特市的温室气体浓度低于全球水平。CO_2和CH_4呈现较为明显的日变化,两者的最小值均出现在午后15:00左右,最大值出现时间有所差异。不同季节的CO_2和CH_4浓度的日变化规律不尽相同。CO_2月均值最小出现在7月份,CH_4月均值最小出现在4月份,两者最大值均出现在1月份。CO_2浓度冬季最高而CH_4浓度在秋季最高,CO_2浓度夏季最小而CH_4浓度在春季最小。CO_2与气温具有明显的负相关,CH_4与日照时数具有负相关。     

基于模糊控制的温室环境调控系统

以STC12C5410AD系列单片机为核心,采用模糊自整定PID算法,配置以控制电路、环境参数采集电路、键盘显示电路等外围设备,实现对温室环境中温度、湿度、CO_2浓度等参数的实时监测与调控。该系统响应速度快,超调量小,控制精度满足温室控制需要。     

陆地生态系统碳氮过程对大气CO_2浓度升高的响应与反馈

大气二氧化碳(CO_2)浓度升高是影响陆地生态系统碳氮循环的主要气候变化因子之一。大气CO_2浓度升高促进植被生长和光合产物积累,进而增加土壤碳库储量。同时,大气CO_2浓度升高引起土壤生物和非生物环境的改变会导致土壤温室气体排放的变化,形成对气候变化的反馈效应。目前,国际上有关大气CO_2浓度升高导致陆地生态系统碳汇效应的增加与其所引起的土壤温室气体排放之间的消长关系并不清楚。深入研究和了解陆地生态系统碳氮循环过程对大气CO_2浓度升高的响应和反馈机制对定量评估全球变化背景下陆地生态系统和土壤的固碳潜力具有十分重要的意义。本文综述了陆地生态系统碳氮循环过程对大气CO_2浓度升高的响应和反馈机制及主要驱动因子,发现大气CO_2浓度升高显著促进植被生物量碳的累积和土壤温室气体排放、增加土壤碳氮库储量,但却明显减少土壤活性氮源的供给。大气CO_2浓度升高可降低旱地CH4吸收汇的功能。大气CO_2浓度升高导致温室气体排放增加的源效应完全抵消土壤的碳汇效应,并且抵消近50%以上的陆地生态系统固碳潜力,且随其在大气中富集强度的增加呈减弱趋势。本文还提出大气CO_2浓度升高条件下影响土壤-大气温室气体交换的主要生物和环境控制因子,为气候变化背景下陆地生态系统的碳平衡估算研究提供重要理论基础。     

二氧化碳施肥

正核心提示二氧化碳(CO_2)是作物光合作用的重要元素,对作物生长发育起着重要作用,CO_2供给不足会直接影响作物正常的光合作用。然而,作物光合作用理想的CO_2浓度远大于大气中CO_2的浓度,由于温室的密闭性,温室设施内的CO_2浓度经常低于大气中CO_2的浓度,尤其是在初春、深秋以及冬季,作物经常处于CO_2"饥饿"状态,严重影响作物产量和品质。研究结果表明,当CO_2浓度由350μmol/mol增至700μmol/mol时,番茄增产大约25%,而从350μmol/mol降至     

基于物联网技术的果蔬种植环境监测系统设计

目前果蔬的种植主要是通过温室大棚来完成,而传统的温室大棚种植方法大多采用人工的方法来对果蔬生长环境进行控制,需要消耗大量的人力、物力,传统方式对果蔬的生长环境的控制不是很准确,而把物联网技术中的ZigBee无线传感技术与网络技术相结合应用到果蔬温室大棚中,可以实时监测到大棚中种植环境,如温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等指标,然后通过与系统中设置的参数进行比对,作出种植环境自动化调整,这样可以大大地提高种植效率,真正实现科技农业、精准农业、现代农业。     

家庭植物工厂环境因子调控系统设计

针对家庭植物工厂生产对环境条件的要求,开发了以空调与风机为执行设备的环境因子调控系统,设计了多因素模糊控制策略,实现了环境温度、CO_2浓度的综合调控。试验结果表明:系统运行状态下,环境温度控制偏差小于0.3℃,温度上升响应速度大于1.24℃/h;CO_2浓度调控偏差小于24 ppm,湿度上升响应速度大于52.4 ppm/h。所设计环境因子调控系统整体性能稳定可靠,能够满足家庭植物工厂生长所需环境要求。     

内保温日光温室光温性能及增施二氧化碳对黄瓜生长发育的影响（英文）

为明确内蒙古中部地区不同结构日光温室和增施CO_2对温室光温性能以及黄瓜生长发育的影响,以普通日光温室(A)及内保温日光温室(B)为试验温室,并设置4个试验处理:AE(普通日光温室A增施CO_2处理)、AN(普通日光温室A不增施CO_2处理)、BE(内保温日光温室B增施CO_2处理)、BN(内保温日光温室B不增施CO_2处理),分析研究了在不同结构温室中增施CO_2对黄瓜生长、光合性能、品质、产量的影响。结果表明:内保温日光温室的光照强度及温度均高于普通日光温室,内保温日光温室全天平均光照强度比普通日光温室高21.05%。在相同温室结构条件下,增施CO_2处理(AE、BE)黄瓜的株高、茎粗,可溶性糖含量、维生素C含量,净光合速率及产量均显著高于不增施CO_2处理(AN、BN)。在相同CO_2浓度下,内保温日光温室(BE、BN)中黄瓜平均株高、平均茎粗,可溶性糖含量、净光合速率及产量均显著高于普通日光温室(AE、AN)。可见,内保温温室结构的优化在改善光温条件方面效果显著,同时结合增施CO_2作为该温室的配套应用技术,对于提升温室性能及提高温室蔬菜生产效率有重要指导意义。     

温室通风技术

正核心提示通风是影响温室室内环境的一个主要因素,通过温室通风技术可以让温室内部与外部之间进行能量交换,从而有效地控制温室的温度、湿度、CO_2浓度,满足温室内作物的生长需求。本期结合生产实际,阐述了温室通风的设计规范、方式方法、对作物生长的影响等,介绍了典型区域温室通风技术的发展现状、问题及对策。