非均匀光合特性约束下的黄瓜立体需光模型构建方法研究
发布时间：2021-02-02 17:51
光合作用优劣程度直接影响作物产量及品质,而整株不同叶位光合作用的强弱不仅与光照、温度、CO2等有关,且与不同叶位的光合特性显著相关。因此,如何实现多环境因子互作下的作物整株光合最优调控成为提高作物整株光合能力的关键。人工补光技术可有效提升设施作物生长所需光环境需求,进而提高作物光合能力。但传统补光模式多以功能叶位光合能力为基准进行冠层补光,导致顶叶新生叶补光过多易造成光抑制甚至光破坏。而株间功能叶位由于叶片交叉遮挡以及自然光垂直衰减造成补光不足,影响作物整株产量以及品质。因此,针对以上问题,本文以黄瓜为研究对象,研究基于作物光合及荧光特性的顶叶光抑制点目标光强获取方法、株间适宜叶位区间光环境调控目标值获取方法以及作物立体光环境优化调控系统验证,为设施作物光环境优化调控提供新思路以及新方法。本文主要研究内容及结论如下:（1）基于光合及荧光特性的顶叶新生叶光环境调控目标值获取方法。以设施黄瓜为试验对象,获取不同叶位、光照强度、温度、CO2浓度耦合条件下的净光合速率为试验样本,采用PSO-BP构建黄瓜整株光合速率预测模型。以光合速率预测模型为基础,...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 作物整株不同叶位光合差异性研究现状
1.2.2 作物叶片荧光特性研究现状
1.2.3 作物光环境优化调控模型构建研究现状
1.3 存在的问题
1.4 研究内容
1.5 技术路线
第二章 黄瓜非均匀光合特性预试验及结果分析
2.1 光合特性分析与整体设计
2.1.1 作物不同叶位需光差异性分析
2.1.2 试验方案设计
2.2 试验仪器及预处理
2.2.1 叶绿素相对含量获取
2.2.2 光合差异性获取
2.2.3 顶叶荧光参数获取
2.3 试验数据分析
2.3.1 不同叶位叶绿素相对含量数据分析
2.3.2 不同叶位光合差异性数据分析
2.3.3 顶叶新生叶荧光机理数据分析
2.4 本章小结
第三章 作物整株不同叶位光合速率预测模型研究
3.1 基于PSO-BP算法的光合速率预测模型建模方法总体设计
3.2 融合叶位等多因子耦合的黄瓜整株光合试验
3.2.1 试验材料
3.2.2 试验方案
3.2.3 试验方法
3.2.4 试验结果及有效性分析
3.3 建模方法选择及简介
3.3.1 建模方法选择
3.3.2 PSO-BP神经网络基本原理
3.4 基于PSO-BP的整株光合速率模型构建及验证
3.4.1 数据选取及预处理
3.4.2 网络模型参数优化
3.4.3 PSO-BP模型训练及验证
3.5 本章小结
第四章 作物顶叶新生叶光环境调控目标值模型研究
4.1 顶叶光环境调控目标值模型建立方法总体设计
4.2 基于粒子群寻优算法的光环境调控目标值获取方法
4.3 基于SVR算法的顶叶需光模型构建
4.3.1 SVR算法基本原理
4.3.2 核函数选择
4.3.3 模型参数c和g确定
4.3.4 顶叶新生叶需光模型构建
4.3.5 顶叶新生叶需光模型验证
4.4 基于顶叶可逆失活荧光特性的光抑制点获取
4.4.1 试验材料
4.4.2 试验方案
4.4.3 试验方法
4.4.4 试验结果分析
4.4.5 光抑制点模型构建及验证
4.5 本章小结
第五章 作物株间适宜叶位区间光环境调控目标值模型研究
5.1 株间适宜叶位区间光环境调控目标值模型建立方法总体设计
5.2 基于MPGA算法的叶位响应曲线获取
5.2.1 寻优算法选择
5.2.2 MPGA算法原理及优化
5.2.3 基于MPGA的叶位响应曲线获取
5.2.4 寻优结果验证
5.3 株间不同叶位叶绿素相对含量获取方法
5.3.1 试验材料及方法
5.3.2 试验数据处理及结果分析
5.4 株间适宜叶位区间获取及需光模型构建
5.4.1 适宜叶位区间获取
5.4.2 株间适宜叶位区间光合能力验证
5.4.3 基于PSO-SVR的株间适宜叶位需光模型构建
5.4.4 株间适宜叶位需光模型验证
5.5 本章小结
第六章 作物立体光环境优化调控模型系统验证
6.1 立体光环境调控目标值模型验证总体设计
6.2 基于无线传感器网络的立体补光调控系统介绍
6.2.1 系统组成模块
6.2.2 系统实现
6.3 试验验证
6.3.1 不同叶位光合差异性验证
6.3.2 生长及产量品质验证
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]萎凋对茶鲜叶不同叶位叶绿素荧光特征参数的影响[J]. 许思敏,王威,王蔚,王赞,易国春,郭雅玲. 食品安全质量检测学报. 2019(03)
[2]基于不同叶位的茄子花期光合速率预测模型研究[J]. 张盼,张海辉,胡瑾,辛萍萍,张珍,王智永,张斯威. 上海农业学报. 2019(01)
[3]融合叶位光合差异的设施黄瓜立体光环境优化调控模型[J]. 张海辉,张盼,胡瑾,来海斌,高攀,李斌. 农业机械学报. 2019(02)
[4]基于SVM-ACO算法的光环境优化调控模型[J]. 王智永,张海辉,胡瑾,辛萍萍,张珍,张斯威,张盼. 农机化研究. 2018(10)
[5]春秋茬温室番茄光合速率预测模型通用性研究[J]. 殷鉴,刘新英,张漫,李寒. 农业机械学报. 2017(S1)
[6]免耕对玉米光合特性日变化及产量的影响[J]. 董智,邓林军,董俊,向午燕,靖凯,侯志研. 江苏农业科学. 2017(18)
[7]不同栽培方式对水稻光合特性及产量的影响[J]. 谷晓平,于飞,梁平,陈芳. 作物杂志. 2017(05)
[8]水培桑苗不同叶位光合作用特性初探[J]. 曾燕蓉,朱方容,朱光书,聂良文,宋宪军,施祖珍. 广西蚕业. 2017(03)
[9]橡胶树不同叶位叶绿素空间分布特点[J]. 李小琴,张凤良,胡永华,邱彦芬,毛常丽,杨湉,倪书邦,吴裕. 西北林学院学报. 2017(05)
[10]气温、CO2浓度和降水交互作用对作物生长和产量的影响[J]. 孟凡超,郭军,周莉,熊明明,张雷. 应用生态学报. 2017(12)
博士论文
[1]光系统Ⅱ的可逆失活和不可逆破坏[D]. 蔡时青.中国科学院研究生院（上海生命科学研究院） 2002
硕士论文
[1]三种沙生植物光合及叶绿素荧光特性研究[D]. 白晓敏.北京林业大学 2013
本文编号：3015121
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 作物整株不同叶位光合差异性研究现状
1.2.2 作物叶片荧光特性研究现状
1.2.3 作物光环境优化调控模型构建研究现状
1.3 存在的问题
1.4 研究内容
1.5 技术路线
第二章 黄瓜非均匀光合特性预试验及结果分析
2.1 光合特性分析与整体设计
2.1.1 作物不同叶位需光差异性分析
2.1.2 试验方案设计
2.2 试验仪器及预处理
2.2.1 叶绿素相对含量获取
2.2.2 光合差异性获取
2.2.3 顶叶荧光参数获取
2.3 试验数据分析
2.3.1 不同叶位叶绿素相对含量数据分析
2.3.2 不同叶位光合差异性数据分析
2.3.3 顶叶新生叶荧光机理数据分析
2.4 本章小结
第三章 作物整株不同叶位光合速率预测模型研究
3.1 基于PSO-BP算法的光合速率预测模型建模方法总体设计
3.2 融合叶位等多因子耦合的黄瓜整株光合试验
3.2.1 试验材料
3.2.2 试验方案
3.2.3 试验方法
3.2.4 试验结果及有效性分析
3.3 建模方法选择及简介
3.3.1 建模方法选择
3.3.2 PSO-BP神经网络基本原理
3.4 基于PSO-BP的整株光合速率模型构建及验证
3.4.1 数据选取及预处理
3.4.2 网络模型参数优化
3.4.3 PSO-BP模型训练及验证
3.5 本章小结
第四章 作物顶叶新生叶光环境调控目标值模型研究
4.1 顶叶光环境调控目标值模型建立方法总体设计
4.2 基于粒子群寻优算法的光环境调控目标值获取方法
4.3 基于SVR算法的顶叶需光模型构建
4.3.1 SVR算法基本原理
4.3.2 核函数选择
4.3.3 模型参数c和g确定
4.3.4 顶叶新生叶需光模型构建
4.3.5 顶叶新生叶需光模型验证
4.4 基于顶叶可逆失活荧光特性的光抑制点获取
4.4.1 试验材料
4.4.2 试验方案
4.4.3 试验方法
4.4.4 试验结果分析
4.4.5 光抑制点模型构建及验证
4.5 本章小结
第五章 作物株间适宜叶位区间光环境调控目标值模型研究
5.1 株间适宜叶位区间光环境调控目标值模型建立方法总体设计
5.2 基于MPGA算法的叶位响应曲线获取
5.2.1 寻优算法选择
5.2.2 MPGA算法原理及优化
5.2.3 基于MPGA的叶位响应曲线获取
5.2.4 寻优结果验证
5.3 株间不同叶位叶绿素相对含量获取方法
5.3.1 试验材料及方法
5.3.2 试验数据处理及结果分析
5.4 株间适宜叶位区间获取及需光模型构建
5.4.1 适宜叶位区间获取
5.4.2 株间适宜叶位区间光合能力验证
5.4.3 基于PSO-SVR的株间适宜叶位需光模型构建
5.4.4 株间适宜叶位需光模型验证
5.5 本章小结
第六章 作物立体光环境优化调控模型系统验证
6.1 立体光环境调控目标值模型验证总体设计
6.2 基于无线传感器网络的立体补光调控系统介绍
6.2.1 系统组成模块
6.2.2 系统实现
6.3 试验验证
6.3.1 不同叶位光合差异性验证
6.3.2 生长及产量品质验证
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]萎凋对茶鲜叶不同叶位叶绿素荧光特征参数的影响[J]. 许思敏,王威,王蔚,王赞,易国春,郭雅玲. 食品安全质量检测学报. 2019(03)
[2]基于不同叶位的茄子花期光合速率预测模型研究[J]. 张盼,张海辉,胡瑾,辛萍萍,张珍,王智永,张斯威. 上海农业学报. 2019(01)
[3]融合叶位光合差异的设施黄瓜立体光环境优化调控模型[J]. 张海辉,张盼,胡瑾,来海斌,高攀,李斌. 农业机械学报. 2019(02)
[4]基于SVM-ACO算法的光环境优化调控模型[J]. 王智永,张海辉,胡瑾,辛萍萍,张珍,张斯威,张盼. 农机化研究. 2018(10)
[5]春秋茬温室番茄光合速率预测模型通用性研究[J]. 殷鉴,刘新英,张漫,李寒. 农业机械学报. 2017(S1)
[6]免耕对玉米光合特性日变化及产量的影响[J]. 董智,邓林军,董俊,向午燕,靖凯,侯志研. 江苏农业科学. 2017(18)
[7]不同栽培方式对水稻光合特性及产量的影响[J]. 谷晓平,于飞,梁平,陈芳. 作物杂志. 2017(05)
[8]水培桑苗不同叶位光合作用特性初探[J]. 曾燕蓉,朱方容,朱光书,聂良文,宋宪军,施祖珍. 广西蚕业. 2017(03)
[9]橡胶树不同叶位叶绿素空间分布特点[J]. 李小琴,张凤良,胡永华,邱彦芬,毛常丽,杨湉,倪书邦,吴裕. 西北林学院学报. 2017(05)
[10]气温、CO2浓度和降水交互作用对作物生长和产量的影响[J]. 孟凡超,郭军,周莉,熊明明,张雷. 应用生态学报. 2017(12)
博士论文
[1]光系统Ⅱ的可逆失活和不可逆破坏[D]. 蔡时青.中国科学院研究生院（上海生命科学研究院） 2002
硕士论文
[1]三种沙生植物光合及叶绿素荧光特性研究[D]. 白晓敏.北京林业大学 2013
本文编号：3015121
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