基于特征叶长的营养液调控系统研究

发布时间：2020-07-01 22:39

【摘要】：目前国内开发的温室营养液调控系统主要可分为两类:A-B箱式开环式营养液调控系统和具有闭环控制功能的调控系统。这两类系统都实现了温室的自动控制。但不足之处在于不能依据作物的需求进行营养液浇灌,导致作物养分利用率不高,不符合现代农业的高效、高产和优质的要求。因此,迫切需要加强作物养分状况表征方法的研究,依据表征指标探究作物养分需求规律,最终开发出一种能够依据作物养分需求规律进行营养液管理营养液调控系统。本文选用特征叶长来表征番茄养分供应状况。特征叶长指的是特征叶位所在叶片的长度,特征叶位指的是与整个植株长势最相关的叶片所在的叶位。提出一种基于特征叶长的温室营养液管理策略,最终以开发出一套基于特征叶长的营养液管理系统。本文设计不同浓度的营养液对温室番茄进行浇灌的试验。测定不同节位叶片的生长状况,进而确定特征叶位;通过分析特征叶长与营养液浓度的关系,建立基于特征叶长的营养液管理策略;通过程序编写和硬件组装,开发出一套基于特征叶长的营养液管理系统。具体研究内容如下:(1)特征叶长的选择本文通过研究在不同营养液浓度条件下,番茄的整个生长发育时期的叶长、株高和果实直径对于营养液浓度变化的响应状况,得出如下结论:在苗期,特征叶位与总叶片数之间的关系为y(28)1.12x-5.33(7)7?x?(16)(19)(8)。开花结果期,特征叶位与总叶片数之间的关系为y(28)1.13x-5.61(7)15?x?(17)(22)(8)。(2)叶片长度的预测模型为了探究营养液浓度与温室番茄叶长的相互关系,设计了不同营养液浓度对温室番茄叶长的试验(试验1),量化了不同营养液浓度对温室番茄叶片的平均生长速率和最大叶长的影响,建立了温室番茄叶长的预测模型,并用与建模数据相独立的试验数据对该模型进行验证。结果表明,营养液浓度显著影响温室番茄叶片的平均生长速率和最大叶长,模型对温室番茄叶长平均生长速率的预测结果与1:1直线之间的R~2为0.30,RMSE为0.22cm/℃;模型对温室番茄最大叶长的预测结果与1:1直线之间的R~2为0.77,RMSE为7.78cm。模型对温室番茄实际叶长的预测结果与1:1直线之间的R~2为0.71,RMSE为9.71cm。这较好的模拟了温室番茄叶片的生长,提高了我国温室营养液供应决策模型的可靠性和实用性。(3)营养液调控系统的硬件和软件的设计为了提高温室番茄营养液灌溉的效果,本文结合基于温室番茄叶长的营养液供应决策模型设计了一套温室番茄营养液控制系统,实现了根据温室番茄的特征叶长进行营养液浓度的自动调控。介绍了控制系统的硬件结构组成和系统组成,包含软件设计、PLC控制设计、液位监测设计、界面设计以及配方表设计,并且给出了详细功能说明和程序流程图。本文提出的控制系统以S7-200PLC为核心控制器,采用液位变送器、温度变送器和时钟控制,实现了对温室番茄营养液的微调灌溉,提高营养液的利用效率,减少了经济成本,同时在提高温室番茄经济效益基础上节约了营养液的灌溉。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S641.2;S626
【图文】：

穴盘育苗,营养液

Fig 2.1 Plug seedingFig 2.2 Perlite of 3.4mm定植后用不同浓度的营养液对番茄进行浇灌，分别量取 50ml、100ml、150ml、200ml的营养液母液A和B（营养液母液配方见表2.1），倒入10L的清水中溶解，然后用磷酸调节 PH 为 6.24-6.57 之间。将番茄分成 5 个组，每组 20 株。上述营养液分别对应于 T1、T2、T3、T4，剩余 1 组 T0 用清水进行浇灌作为对照，其

叶长,果实

向的果实直径取平均值作为最终果实直径（见图 2.4）。温室番茄茎秆、单叶片和果实的干质量使用精度为 0.01g 的电子天平获取气象数据由温室自动控制系统（datalogger，Campbell Scientific CR10T）自动采集，温度探头位于温室中部，距地面 1.5m。辐射探头位于温度探头的正上方，距地面 2m。数据采集频率为每 10s 一次，并储存每 30min 的数据平均值。

【参考文献】