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日光溫室封閉式栽培系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

發(fā)布時間:2016-12-07 16:32

  本文關(guān)鍵詞:日光溫室封閉式栽培系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。


《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》 2015年

日光溫室封閉式栽培系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

袁洪波  

【摘要】:設(shè)施園藝是由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的一種重要生產(chǎn)形式,具有土地利用率高、生產(chǎn)周期短、技術(shù)含量高等優(yōu)點(diǎn)。近年來,隨著人們對蔬菜消費(fèi)需求的日益增長,政府也逐漸加大了對設(shè)施園藝的重視和扶持,設(shè)施園藝得到了較快的發(fā)展,截止到2014年,我國設(shè)施園藝總面積達(dá)386.2萬公頃,占世界總種植面積85%以上。日光溫室是設(shè)施園藝的一個重要組成部分,因?yàn)槠溥m合我國北方寒冷地區(qū)的蔬菜反季生產(chǎn),建設(shè)面積也在逐年增加,截止到2014年,我國日光溫室面積達(dá)97.42萬公頃,約占設(shè)施園藝總面積25.2%。當(dāng)前日光溫室多采用土壤栽培模式,土傳病害、連作障礙、環(huán)境污染、資源利用率低下等問題已經(jīng)嚴(yán)重制約了日光溫室可持續(xù)性發(fā)展。針對這一問題,借鑒國外先進(jìn)的溫室栽培管理技術(shù),結(jié)合我國實(shí)際情況,開展日光溫室的封閉式栽培研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文在國家自然科學(xué)基金、高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金和外國專家局引進(jìn)高端專家項(xiàng)目的資助下,對日光溫室封閉式栽培系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,主要研究內(nèi)容如下: (1)日光溫室封閉式栽培系統(tǒng)構(gòu)建方法研究 提出了一種日光溫室封閉式栽培系統(tǒng)的構(gòu)建方法,設(shè)計了融合基質(zhì)栽培子系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)和水肥一體化營養(yǎng)液調(diào)控及灌溉子系統(tǒng)于一體的日光溫室封閉式栽培系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了根區(qū)與外界環(huán)境的有效隔離和營養(yǎng)液的循環(huán)利用。試驗(yàn)結(jié)果分析表明,采用封閉式栽培模式比傳統(tǒng)土壤栽培在農(nóng)用土地資源的科學(xué)利用、節(jié)約用水、提高產(chǎn)量及水肥利用效率方面均存在一定的優(yōu)勢,達(dá)到了節(jié)地、節(jié)水、節(jié)肥、保護(hù)環(huán)境的目的。 (2)環(huán)境和水肥調(diào)控及灌溉技術(shù)裝備研究 基于長期科技合作基礎(chǔ),引進(jìn)希臘雅典農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)施園藝學(xué)科與Geomation設(shè)施園藝工程公司技術(shù)研究成果,協(xié)力在我實(shí)驗(yàn)室開展面向我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型創(chuàng)新發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求,開展國產(chǎn)化技術(shù)系統(tǒng)創(chuàng)新研究,包括:溫室設(shè)施環(huán)境管理和水肥一體化營養(yǎng)液調(diào)控及灌溉技術(shù)裝備,該裝備除了可以對環(huán)境進(jìn)行調(diào)控外,還可以對營養(yǎng)液實(shí)行自動化調(diào)控及灌溉。營養(yǎng)液的調(diào)控主要包括水肥配比和灌溉控制兩個方面,營養(yǎng)液的調(diào)控結(jié)合日光溫室的環(huán)境條件和作物生長情況,以環(huán)境感知系統(tǒng)的監(jiān)測信息為基礎(chǔ),以最大程度上滿足作物生長需求為出發(fā)點(diǎn)確定調(diào)控目標(biāo),以EC值和pH值為依據(jù)來實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)液的自動化配比,并且能夠根據(jù)多種控制模式進(jìn)行自動灌溉。 (3)基于溫度積分算法的溫室環(huán)境調(diào)控方法 利用溫度積分算法對日光溫室小氣候環(huán)境進(jìn)行調(diào)控。根據(jù)作物種類和生長階段確定每一階段的期望平均溫度值,然后將每一天的24小時均分為長度更短的若干時段,最后利用溫度積分原理對每一時刻的溫度調(diào)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計算,根據(jù)計算得到的溫度調(diào)節(jié)點(diǎn)結(jié)合當(dāng)前實(shí)際溫度進(jìn)行環(huán)境控制。試驗(yàn)結(jié)果分析表明:該方法和生產(chǎn)型日光溫室中常用的閾值控制方法相比,能夠有效的降低冬季加溫帶來的能量消耗,具有明顯的節(jié)能效果。 (4)基于增量式PID控制和改進(jìn)Smith預(yù)估器的營養(yǎng)液調(diào)控方法 建立了營養(yǎng)液制備系統(tǒng)的二階滯后系統(tǒng)模型,在此基礎(chǔ)上利用增量式PID控制和改進(jìn)的Smith預(yù)估器相結(jié)合的方法對營養(yǎng)液的配比進(jìn)行調(diào)控,增量式PID控制的輸出為控制量的變化值Δu(k),該值只與當(dāng)前采樣時刻系統(tǒng)誤差e(k)、前一采樣時刻系統(tǒng)誤差e(k-1)和前兩個采樣時刻系統(tǒng)誤差e(k-2)有關(guān),減小了系統(tǒng)開銷,節(jié)約了計算時間;營養(yǎng)液制備系統(tǒng)在制備營養(yǎng)液時存在一定的延遲時間,在增量式PID控制的基礎(chǔ)上增加了一個增益自適應(yīng)Smith預(yù)估器,不但對營養(yǎng)液制備系統(tǒng)的純滯后特性進(jìn)行了補(bǔ)償,還增加了營養(yǎng)液配比模型的穩(wěn)定性。 (5)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的營養(yǎng)液自適應(yīng)灌溉控制方法 利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法依據(jù)溫室小氣候環(huán)境的溫度、相對濕度和光輻射強(qiáng)度等參數(shù)構(gòu)建作物蒸騰量計算模型,并使用最近216小時內(nèi)的環(huán)境參數(shù)對作物蒸騰量進(jìn)行計算,當(dāng)模型計算的蒸騰量達(dá)到設(shè)定閾值時開啟灌溉程序,然后根據(jù)營養(yǎng)液灌溉量和排出量的差值得到實(shí)際蒸騰量,最后通過實(shí)際蒸騰量和模型計算蒸騰量之間的誤差作物蒸騰量計算模型進(jìn)行循環(huán)訓(xùn)練和修正,實(shí)現(xiàn)了營養(yǎng)液的自適應(yīng)灌溉控制。

【關(guān)鍵詞】:
【學(xué)位授予單位】:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號】:S625
【目錄】:

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3 孫智輝;劉安成;;日光溫室建造環(huán)境參數(shù)[A];2004年全省氣象學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2004年

4 徐剛毅;劉明池;許超;;提高日光溫室性能的幾點(diǎn)建議[A];《中國設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展》論壇論文資料匯編[C];2010年

5 須暉;謝玉玲;王蕊;李天來;;北方坡地不同跨度日光溫室溫光性能的比較研究[A];中國園藝學(xué)會2010年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2010年

6 李德;張學(xué)賢;張丙振;;日光溫室內(nèi)部氣象要素測點(diǎn)布設(shè)研究[A];第28屆中國氣象學(xué)會年會——S11氣象與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)[C];2011年

7 白義奎;劉文合;柴宇;車忠仕;佟國紅;;防寒溝對日光溫室橫向地溫的影響[A];中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會農(nóng)業(yè)水土工程專業(yè)委員會第三屆學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2004年

8 徐剛毅;周長吉;;不同保溫墻體日光溫室的性能測試與分析[A];2004年中國設(shè)施園藝學(xué)會學(xué)術(shù)年會文集[C];2004年

9 佟國紅;李天來;王鐵良;山口智治;白義奎;;大跨度日光溫室室內(nèi)微氣候環(huán)境測試分析[A];2004年中國設(shè)施園藝學(xué)會學(xué)術(shù)年會文集[C];2004年

10 李天來;;論我國日光溫室生產(chǎn)發(fā)展的制約因素與戰(zhàn)略性調(diào)整[A];中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會第七次會員代表大會論文集[C];2004年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陸國文;[N];武威日報;2007年

2 胡全基;[N];武威日報;2007年

3 張建中;[N];武威日報;2007年

4 ;[N];武威日報;2007年

5 本版編輯 特約通訊員 吳春梅 郭忠榮 周吉明;[N];武威日報;2007年

6 記者 李君;[N];拉薩晚報;2011年

7 農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院設(shè)施農(nóng)業(yè)研究所博士 魏曉明;[N];中國花卉報;2012年

8 周長吉;[N];中國農(nóng)機(jī)化導(dǎo)報;2012年

9 周長吉;[N];中國農(nóng)機(jī)化導(dǎo)報;2012年

10 任秀芝;[N];瓜果蔬菜報.農(nóng)業(yè)信息周刊;2012年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張勇;西北日光溫室傳熱學(xué)簡化模型構(gòu)建及溫光高效新結(jié)構(gòu)初探[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2012年

2 李小芳;日光溫室的熱環(huán)境數(shù)學(xué)模擬及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

3 郭正昊;北方地區(qū)日光溫室生態(tài)動力學(xué)研究[D];吉林大學(xué);2012年

4 張志錄;下沉式日光溫室土質(zhì)墻體傳熱特性的研究[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

5 白義奎;日光溫室燃池—地中熱交換系統(tǒng)研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

6 袁洪波;日光溫室封閉式栽培系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

7 畢玉革;北方干寒地區(qū)日光溫室小氣候環(huán)境預(yù)測模型與數(shù)字化研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

8 王宏麗;相變蓄熱材料研發(fā)及在日光溫室中的應(yīng)用[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

9 黃雪;下挖式日光溫室土墻溫度和熱流變化的研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

10 楊振超;日光溫室內(nèi)最佳風(fēng)速指標(biāo)與CFD模擬[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 高文;不同結(jié)構(gòu)日光溫室生態(tài)比較研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2002年

2 李學(xué)海;南陽市部分日光溫室低效益的成因與對策初探[D];揚(yáng)州大學(xué);2006年

3 黃川容;北方日光溫室風(fēng)災(zāi)風(fēng)險分析及預(yù)警[D];南京信息工程大學(xué);2012年

4 孟育紅;基于對象影像分析技術(shù)提取日光溫室遙感信息方法研究[D];蘭州大學(xué);2012年

5 任曉艷;白銀市日光溫室土壤養(yǎng)分動態(tài)研究[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

6 辛本勝;日光溫室溫濕度預(yù)測模型研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

7 張智;日光溫室自動監(jiān)控及低溫預(yù)警系統(tǒng)的研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2007年

8 王明喜;大棚型日光溫室主要?dú)庀笾笜?biāo)及生產(chǎn)性能的研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

9 劉玉鳳;不同跨度日光溫室性能的研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2012年

10 趙雪;光伏日光溫室的性能分析與應(yīng)用研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年


  本文關(guān)鍵詞:日光溫室封閉式栽培系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號:207501

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