基于WSN的温室CO 2 气肥优化调控系统研究

CO 2是植物进行光合作用的重要原料,合理增施可提高作物的光合速率。为实现温室CO 2气肥的精细管理,设计了基于无线传感器网络(WSN)的温室CO 2气肥调控系统。该系统由监控节点、智能网关和远程管理软件组成,其中监控节点能够自动实时监测温室环境信息(CO 2浓度、光照强度、空气温湿度和土壤温湿度),并控制CO 2增施气阀的开关;智能网关不仅能实现监控节点与远程管理软件之间的通信,还可在本地实现对温室环境信息的显示与存储,以及CO 2增施调控等操作;远程管理软件除了具备基本的数据接收、存储和查询功能外,还可通过建立的光合速率预测模型对CO 2气肥实现远程自动调控。本文以番茄为研究对象,采用开发的系统实时获取环境信息,使用LI-6400XT光合速率仪获取单叶净光合速率,建立了基于支持向量机(SVM)的番茄光合速率预测模型。为了提高预测模型的通用性,实验将苗后期番茄在4个CO 2浓度梯度进行培育,其中C1、C2、C3分别进行700、 1 000 、1 300 μmol/mol浓度的CO 2增施,CK为对照组(CO 2浓度约为450 μmol/mol)。数据分析采用SVM算法,以多种环境信息作为输入变量,以单叶净光合速率作为输出变量,得到光合速率预测模型。经过测试与验证,CO 2浓度调控系统能够稳定可靠地采集温室环境信息,适合应用在温室环境中;光合速率模型预测值和实测值相关系数为0.981 5,均方根误差为1.092 5 μmol/(m 2 ·s),具有较好的预测效果,为温室番茄CO 2定量增施调控提供了依据。     

不同水分条件下增施CO2对日光温室内番茄生长的影响

试验设置4个CO2浓度（温室内未增施的CO2浓度约450μmol/mol,低、中、高CO2增施浓度分别为（700±50）、（1000±50）、（1300±50）μmol/mol）和3个水分条件（低、中、高基质含水率分别为基质饱和含水率的35%~45%、55%~65%、75%~85%）的交互处理。结果表明,增施1000、1300μmol/mol CO2能提升番茄叶片的净光合速率并可促使植株提早6~11d开花;中水条件下,CO2增施组比未增施组的表观量子效率（AQY）、表观羧化效率（ACE）显著上升,光补偿点显著降低;高CO2浓度下,中水、高水组植株的最大净光合速率和表观量子效率显著高于低水组,同时光补偿点和CO2补偿点低于低水组;低水条件下CO2增施组植株叶片的丙二醛（MDA）含量降低,表明增施CO2可以在一定程度上缓解不利水分条件对番茄植株造成的氧化损伤;增施CO2条件下低水组比未增施条件下中水组植株的开花时间提前3~7d、第一穗果鲜质量增加18%~44%,1000、1300μmol/mol CO2增施条件下中水组比未增施条件下高水组植株的开花时间分别提前8、10d,第一穗果鲜质量分别增加42.8%、34.0%,表明CO2增施能提高番茄第一穗果鲜质量水平上的水分利用效率。     

CO2增施与养分交互作用对日光温室番茄生长的影响

以“中杂105”番茄为试验材料,在日光温室基质栽培条件下研究了CO2增施浓度和养分水平对番茄生长的影响。试验设置4个CO2水平,分别为不增施（C0）、(700±50)μmol/mol（C1）、(1000±50)μmol/mol（C2）、(1300±50)μmol/mol（C3）;以山崎番茄配方营养液浓度1个剂量（S）为基准设3个养分水平,分别为1/2S（F1）、1S（F2）、2S（F3）。结果表明：在相同CO2处理条件下,提高养分有利于番茄茎粗、叶片SPAD值、植株干、鲜质量和第一穗果质量的增加,并使开花日期提前;在相同养分处理条件下,增施CO2可以显著增加番茄的茎粗、叶片SPAD值、植株干、鲜质量和第一穗果质量,显著降低第一花序节位,并使开花日期提前;增施（1000±50）μmol/mol和（1300±50）μmol/mol的CO2可以显著提高叶片中氮含量。中低养分条件下,增施（1000±50）μmol/mol CO2即可使番茄第一花序节位降低1.0个节位、开花日期提早5~8d,还使第一穗果质量显著高于对照。高养分条件下,增施（1300±50）μmol/mol CO2的处理番茄第一花序节位最低,比对照（C0F3）降低1.7个节位,开花日期最早,比对照提前10d,第一穗果质量最大,比对照高出24.15%。番茄的第一花序节位、开花日期和第一穗果质量对CO2响应的程度依赖于养分水平,高养分使这些指标对CO2响应的程度提高。综合各项生长指标,C3F3处理番茄茎粗最大、第一花序节位最低、开花最早,是最优水平组合。     

沼气气肥对番茄产量和品质的影响

通过在温室大棚种植番茄增施CO2沼气肥对大棚番茄产量和品质影响研究的结果表明,施用CO2沼气肥可增加温室大棚番茄产量,改善果实品质.当温室的CO2浓度在1500 uL*L-1,每天施肥3小时,番茄小区的产量、单果重、单株果数最高,小区产量比对照组提高43%,单果重比对照组提高103%,单株果数比对照增加52%.     

CO2施肥技术

CO2是植物光合作用的主要碳源,作物利用空气中CO2在日光的照射下进行光合作用生成有机物质,空气中CO2浓度一般为300×10-6左右,虽然可基本满足作物光合作用的需要,但明显低于其作物所需的最佳浓度,特别是在设施相对密闭的条件下,日出后作物进行旺盛的光合作用,会急剧降低CO2浓度,造成CO2亏缺。因而,在设施内增施CO2,是强化作物光合作用、促进其生长发育,达到高产优质的有效技术措施。增加温室大棚内的CO2浓度,可以促进植物的光合作用,使植株健康发育,增强抗病能力,大幅度提高产量,并改善蔬菜的外观和营养成分,这一技术称为气肥增施技…     

温室大棚CO2气肥施用技术要点

CO2气肥增施技术已成为目前我国温室大棚增产技术之一。文章介绍了温室大棚施用CO2气肥的效果,分析了CO2气肥对不同作物的影响,提出了CO2气肥施用技术要点,即合理选择施用时间、施用量和施用方法。     

温室大棚CO2气肥施用技术要点

CO2气肥增施技术已成为目前我国温室大棚增产技术之一.文章介绍了温室大棚施用CO2气肥的效果,分析了CO2气肥对不同作物的影响,提出了CO2气肥施用技术要点,即合理选择施用时间、施用量和施用方法.     

温室气肥增施装置(CO2发生器)试验示范效果

我省引进北京长缨机电设备厂生产的长缨牌温室气肥增施装置（以下简称CO2发生器）36台,1997年10月至1998年5月在靖远县、临夏市、临洮县等地多点进行试验示范,试验总结如下：（一）试验目的蔬菜大棚覆盖严密,特别是到严冬,棚内的CO2气体明显低于作物生长所需要的浓度（据测     

气肥增施技术的试验与应用

1997年以来,辽宁省桓仁县农机推广站建了10个试验温室大棚,研究蔬菜增施CO2气肥技术.试验包括蔬菜、草莓、中药等品种,经过10年的试验论证,收到了十分可观的增产效果？其中,果实类蔬菜（番茄、黄瓜、茄子等）增产幅度在20％～35％,叶菜类（西芹、生菜、油菜等）在50％～100％。     

CO2气肥在温室大棚辣椒栽培中的应用

CO₂是作物生长必不可少的主要原料之一,对温室大棚辣椒栽培中增施CO₂气肥,研究其对辣椒的长势、产量及抗病性的影响。结果表明增施CO₂气肥对辣椒生长、产量、品质及抗病性具有明显的促进作用,在其它栽培措施相同的条件下,向温室大棚中增施CO₂气肥,使温室内空气中CO₂含量晴天保持在500～700 ppm左右,阴雨天保持在400 ppm左右,可使辣椒产量增加25%左右。     

机械通风状态鸡舍内CO2浓度变化预测模型

利用物质守恒原理,以鸡舍为半封闭系统,分析了鸡舍内CO2在机械通风状态下的动态守恒情况.以此为基础建立了鸡舍内CO2浓度的动态预测模型,并对该模型进行了实验验证.结果表明,理论值与实验值的相关性R2≥0.9371.     

基于ARM9控制的二氧化碳生物反应器系统

对于全自动控制的温室大棚气肥(CO2)的补充是增产增收的一条很好的途径,但利用钢瓶装(CO2)成本很高,利用化学反应生产控制又较困难.为此,介绍了一种利用计算机控制技术结合生物反应器技术,控制简单方便的(CO2)生产方法用于全自动的温室大棚,利用河南鹤壁人元生物公司生产的生物菌肥和农业生产中废弃的各种植物秸秆开发了一套全自动的计算机控制的CO2生物反应器,成功用于大棚,大大降低了生产成本,取得了很好的经济和社会效益.     

生物柴油的K2CO3负载水滑石催化制备工

采用浸渍法制备K2CO3负载水滑石生物柴油催化剂,确定制备条件为:K2CO3负载量20%、共混温度80℃、焙烧温度600℃、焙烧时间6h.用该催化剂催化菜籽油转酯化制备生物柴油,考察了反应时间、醇油比、催化剂用量及反应温度对反应转化率的影响,采用气相色谱测定了脂肪酸甲酯的转化率.通过单因素试验确定了菜籽油转酯化反应的条件为:反应温度60℃,醇油比12,反应时间60min,催化剂用量4%,转化率达96.9%.用X射线衍射分析和热重分析对催化剂结构进行表征,结果显示催化剂活性与其晶相有关.     

常用碳移除技术特点及应用

温室效应带来的气候变化正威胁着人类，减少碳排放成为研究的热点。本文从国内外碳排放现状和我国双碳目标出发，阐述了发展碳移除技术的意义。通过对现阶段常用的碳捕集技术深冷法、吸收法、吸附法和膜分离法的简述，分析了各种技术方式的应用条件和优缺点，提出未来采用多技术集成拓展碳捕集应用领域，是提高碳捕集技术经济性和实现双碳目标的有效途径，并对碳捕集工艺设计和捕集方法选用提出参考建议。     

以负碳排放为目标的生物质灰矿化CO2路径研究

将生物质能源开发利用与碳捕获、利用与封存结合,可实现CO₂负排放,是能源领域降低CO₂排放的重要技术之一。生物质直接燃烧后产生的生物质灰理论上可吸收并永久封存CO₂,但其能否实现负碳排放还需进行深入研究。基于此,分别在自然状态（空气氛围）、中等CO₂初始分压（101.3 kPa）和高CO₂初始分压（300～1 400 kPa）条件下开展了生物质灰矿化CO₂试验,测试了生物质灰的CO₂矿化量,并评估了3种矿化路径的负碳排放量。结果表明,从空气中吸收CO₂时,生物质灰的CO₂矿化性能最差,40 d内的最高CO₂矿化量仅为60.66 g/kg。在中等CO₂分压101.3 kPa条件下,可最高实现121.68 g/kg的矿化量,而初始分压1 400 kPa下的CO₂矿化量可达216.85 g/kg。综合考虑矿化过程的能源消耗和生物质灰...     

施肥对河套灌区土壤CO_2和N_2O排放的影响

以河套灌区草甸碱化土为研究对象,设缓控肥(HK)、颗粒有机肥(F)、微生物菌肥(W)和农民习惯施肥(CK)4个处理,于2015年5—10月,利用静态箱-气相色谱法监测玉米整个生育期土壤CO_2和N_2O的排放量,并对玉米季农田温室气体排放量和产生的综合温室效应进行测算,研究了农田表层土壤温室气体的排放量和增温潜势。结果表明,(1)各处理N_2O的排放峰值均出现在施肥10 d后。玉米整个生育期HK处理的单位时间排放量最少(0.25 mg/(m2?h)),F处理的排放量最多(0.67 mg/(m2?h)),F处理N_2O累计排放量比CK高出62.40%;CK分别比W、HK处理N_2O排放量高出19.71%、54.26%。(2)各处理间CO_2排放差异显著(P0.05)。玉米整个生育期,W处理累积排放量最少(14 639.26 kg/hm2),F处理的排放量最多(18 603.4 kg/hm2),CK比W处理CO_2排放量高16.75%。(3)各施肥处理综合增温效应表现为HK处理W处理CKF处理。HK处理温室气体排放强度(GHGI)值最低,比CK低96%,同时保持了较高的产量水平;F处理氮肥量最大,且有较高的GHGI值,达到CK的1.70倍,同时产量较CK无显著变化;W处理氮肥量次之,且GHGI值较高,可产量较低。大量施用颗粒有机肥(F)会产生较多的温室气体,同时也会导致较强的温室效应。缓控肥(HK)处理氮肥量最小,作物产量增加,GHGI值最低,对农田温室气体减排具有较好的应用前景。     

沼气净化技术现状

沼气中主要含CH4和CO2,还有少量的H2S,NH3,痕量的H2,N2,O2,CO和卤化烃,沼气通过净化达到含甲烷97%以上,可以被用作汽车燃料,并入天然气网,沼气燃料电池发电等高端应用,发挥更大的经济价值。本文综述了近年来国外在沼气应用方面的主要技术状况和进展,并结合我国沼气应用方式现状分析了我国沼气能源应用的发展方向。     

再生水滴灌夏玉米配施不同氮肥对CO2和N2O排放的影响

夏玉米种植期间,设置淡水和再生水2种滴灌灌水水质,无肥、尿素、硫酸铵和缓释肥4种施肥处理。研究不同水质、不同氮肥对农田土壤CO2、N2O排放和夏玉米产量的影响。结果表明：与淡水灌溉相比,再生水灌溉土壤CO2日平均排放通量平均降低12.44％,N2O日平均排放通量平均增加17.31％,但灌水水质对CO2、N2O日平均排放通量没有显著影响（p＞0.05）;与不施肥处理相比,尿素、硫酸铵和缓释肥处理CO2日平均排放通量分别平均增加18.67％、10.20％和2.76％,N2O日平均排放通量分别平均增加117.73％、220.21％和108.70％,施肥种类对CO2日平均排放通量没有显著性影响（p＞0.05）,但对N2O日平均排放通量影响显著（p＜0.05）;与国家夏玉米生产试验产量相比,各施肥处理产量平均增加19.83％,而不施肥处理平均降低0.83％,但不同水质、施肥处理对产量没有显著影响（p＞0.05）。     

汽车二氧化碳排放量的影响因素研究

CO2减排是社会关注的焦点,而汽车已经成为CO2排放的重要来源,加强节能环保、减少CO2排放量、抑制温室效应已经受到高度重视。通过方差分析,得出排量、里程、参考车重、油耗,HC、NOx、CO这7个因素对CO2排放量的影响是显著的。通过主成分分析方法分析这些因素对CO2排放量的影响程度,发现这7个因素中,按照影响程度大小排列依次是参考车重、排气量、里程、油耗、NOx排放量、CO排放量、HC排放量。车辆自有参数对CO2排放量的影响较大,而其他排放污染物对CO2排放量的影响相对较小。     

O2/CO2环境下柴油机燃烧特性数值模拟

为了突破柴油机"NOx-Soot"折中曲线的束缚,提出基于O2/CO2环境的柴油机燃烧新模式,运用AVL-FIRE软件对发动机缸内压力、温度场分布及整机动力性能进行数值模拟,分析不同参数对柴油机燃烧特性的影响,从而获得最佳的O2/CO2摩尔百分比,最后在光学发动机上对典型曲轴转角时刻缸内燃烧过程进行了可视化研究。仿真结果表明,当供油提前角不变时,O2低于50%时,缸内柴油无法着火燃烧;O2为65%、CO2为35%是该方案中的最佳参数组合;当改变供油提前角时,O2为50%、CO2为50%是该方案中的最佳参数组合。光学可视化试验表明,O2/CO2环境的最大压力升高率时刻、最大放热率时刻缸内平均温度均低于正常空气时,而最大爆发压力时刻的缸内平均温度略高于正常空气时;和正常空气相比,O2/CO2环境的主燃烧期扩散燃烧速率提高约37.6%。