设施农业生物质高效节能热风炉的研究与应用

结合设施农业增温设备的发展现状,开发一种新型生物质高效节能热风炉,使其具有省工省力、高效节能的优点。使用生物质双炉双燃专利技术,可使生物质颗粒燃烧充分,燃料利用率高,且无烟排放、节能环保。从经济效益看,占地面积667m^(2)的标准百米棚中的冬季蔬菜生产需要加温设备具有热效率高、升温较快、抑制病害等特点,而试验设计的热风炉可满足设施农业冬春季节的增温需求,同时也可实现节能减排和省力化作业。

非连续光对无土栽培番茄苗期无机元素吸收的影响

本研究在人工光型植物工厂中采用岩棉种植番茄植株,分析了在总光量一致的基础上红光背景下蓝光补充介入和蓝光取代介入两种非连续供光模式对番茄植株营养液无机元素吸收及叶片色素光谱参量的影响。结果表明,与连续红光相比,蓝光以不同方式介入均降低了番茄叶片中K元素含量而提高了茎中K元素含量,蓝光介入一定程度上抑制了番茄K元素由茎向叶片的运输;蓝光以不同方式介入均提高了番茄地上部中Mg含量(增幅8.93%~13.63%),而降低了地上部Fe含量(降幅28%~48%)及Mn含量(降幅3.93%~21.24%)。其中蓝光补充介入模式下番茄叶片中Mg元素含量随着蓝光补充强度的升高而增加,叶片Mg含量在蓝光取代介入模式下高于蓝光补充介入模式而地上部Fe含量趋势则相反,蓝光取代介入的非连续光模式较蓝光补充介入模式而言更有利于刺激叶片中Mg的积累而抑制地上部Fe的积累。与连续红光相比,蓝光以不同方式介入后番茄叶片色素光谱参量Hue值(色相角)和MCARI值(修正叶绿素吸收比指数)均有所提高,相反,Red/Green值(红绿区域光谱反射比)均有所降低,蓝光补充介入模式下叶片Hue值和MCARI值随蓝光补充强度的升高而增大,R/RB_(80)处理下Hue、MCARI值最高,较对照分别提高4%、124%;蓝光取代模式下Hue值和MCARI值随蓝光间歇时间的延长先增大后减小,R/RB_((1h))处理下Hue、MCARI值最高,较对照分别提高6%、215%。番茄叶片在绿光波段的反射率与各处理下Hue、MCARI值变化趋势接近,而番茄叶片中Mg元素含量与叶绿素光谱参量呈正相关性。蓝光取代介入的非连续光模式较蓝光补充介入模式而言更有利于刺激叶片类胡萝卜素分解和叶绿素积累,非连续供光模式通过调控番茄植株无机元素的吸收进而作用于叶片色素的形成。本研究为无土栽培番茄光环境调控提供了理论依据。

硝态氮与铵态氮配合缓解黄瓜苗期铵毒害作用的研究

为明确硝态氮在缓解黄瓜苗期铵毒害的作用及相关机制,采用盆栽试验的方法,以‘津研4号’黄瓜为试验材料,以蛭石为育苗基质,在总氮浓度为15 mmol/L的条件下,苗期分别供给铵态氮与硝态氮,出苗5周后,测定黄瓜生长及生理相关指标。结果表明,在全NH_(4)^(+)-N处理条件下,极易产生铵毒害。全NO_(3)^(-)-N处理下,幼苗地上部全氮与全磷含量分别为全NH_(4)^(+)-N处理的1.08倍与1.11倍,叶面积、生物量及壮苗指数显著高于全NH_(4)^(+)-N处理;全NH_(4)^(+)-N供给条件下,地上部MDA含量显著高于全NO_(3)^(-)-N处理,而叶绿素含量却显著低于全NO_(3)^(-)-N处理,生长明显受抑;在NH_(4)^(+)-N中混入等量NO_(3)^(-)-N后,抑制作用减弱,幼苗根际pH由6.28上升至6.54,叶绿素含量与叶面积均有不同程度增加,地上部与根系干重较全NH_(4)^(+)-N处理分别增加了26.6%与29.5%,壮苗指数与全NO_(3)^(-)-N处理间无显著差异。研究认为,NO_(3)^(-)-N对铵毒害有一定的缓解作用,且缓解作用依赖于幼苗自身营养与生理代谢的平衡。

不同砧木嫁接对番茄成活率、生长及果实品质的影响

选用优良砧木品种是番茄嫁接栽培的前提和基础。本试验研究不同砧木嫁接对番茄植株成活率、幼苗生长、产量和品质的影响,以期为番茄嫁接栽培中选择适宜砧木提供试验依据。试验以‘江蔬14号’番茄为接穗,劈接法嫁接,6个砧木品种分别为‘改良青园’‘新砧2号’‘果砧1号’‘亲和’‘科砧1号’和‘科砧2号’。采用随机区组试验设计,3次重复,每个重复嫁接15株,以自根苗为对照。每个处理随机选择6株成活的嫁接苗定植于栽培桶中。嫁接后第56天测定生长指标,番茄成熟时测量果实品质指标,拉秧时统计单株产量。结果表明:‘亲和’和‘改良青园’砧木的嫁接成活率显著高于其他砧木品种,分别为63.33%和60.00%;‘科砧1号’砧木的嫁接成活率最低,仅为36.67%。各砧木嫁接均显著提高了番茄植株的茎粗、叶面积和总干质量,并显著降低了根冠比,其中‘新砧2号’‘果砧1号’和‘改良青园’砧木嫁接对番茄植株生长的促进效果较好。各砧木嫁接均显著提高了番茄单株产量,其中‘果砧1号’品种的提高幅度最大,达到254.5%;其次为‘改良青园’,提高幅度达到221.7%。采用灰色关联度分析方法综合评价不同砧木嫁接对番茄果实品质的影响,以‘果砧1号’砧木对嫁接番茄果实品质影响的关联度最大,其次为‘改良青园’和‘亲和’,‘新砧2号’‘科砧1号’和‘科砧2号’砧木降低了嫁接番茄果实品质的灰色关联度。综合评价认为:‘改良青园’和‘果砧1号’砧木嫁接番茄不仅成活率高,而且能明显促进植株生长,显著提高产量并改善果实品质,可作为番茄嫁接栽培中砧木选择的参考品种。

不同光质对小白菜叶片发育和光合作用的影响

以小白菜(Brassica campestris ssp.chinensis.Makino)为材料,利用LED光精量调制光源,设镝灯(CK)、单色黄光(Y) LED、单色绿光(G) LED、单色蓝光(B) LED、单色红光(R) LED等5个不同光处理,研究了不同光质对小白菜生长、光合作用以及叶片发育的影响.结果表明:蓝光处理下叶片发育较好,叶片栅栏组织和海绵组织的厚度增加;气孔发育呈椭圆形,开口较大,单位面积气孔频度较高;蓝光处理下小白菜净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度较高.

不同光周期与光质配比对番茄植株生长发育的影响

旨在探索植物工厂番茄生长的最佳光配方参数,研究不同光周期和光质配比对番茄植株生长发育的影响。以番茄‘金棚1号’为材料,LED灯为光源,在光强(58±1)μmol·m-2·s-1下,设置14h/10h(P24)、7h/5h(P12)和3.5h/2.5h(P6)等3个光周期水平,红蓝光光强比分别是7∶1(7RB)和1∶1(RB)等2个光质配比水平,完全随机组合得到P6-7RB、P6-RB、P12-7RB、P12-RB、P24-7RB、P24-RB 6个处理。分别对番茄小苗(2叶1心)和大苗(6叶1心)的形态指标、生理指标和光合参数进行研究,结果表明:小苗试验中P6和P12各处理的叶片出现缺绿症状,只有P24-7RB和P24-RB保持正常生长。大苗试验中P6和P12植株的叶片未出现缺绿症。低光强下P24生长指标、光合特性和叶绿素荧光参数均优于P6和P12。P24-RB的净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)显著高于P24-7RB。说明番茄幼苗生长发育难以适应P6和P12的短光周期,对番茄生长发育效果最好的光配方处理是P24-RB。

基于快速无损检测的温室黄瓜果实干质量的测定

为了获得高精度、连续性及同一样本的试验数据以建立温室黄瓜果实生长发育的动态模型,该文以研究快速无损检测(rapidnon-destructive testing,RNDT)温室黄瓜果实干质量为目的,通过研究4种不同营养液浓度下的黄瓜果实的试验数据,构建了不同营养液浓度下黄瓜果实干质量与鲜质量、体积的模型。结果表明,不同营养液浓度下果实干质量的预测值与实测值的决定系数(R2)和回归估计标准误差(rootmean square error,RMSE)分别为:0.987和0.281(营养液稀释倍数1:200),0.993和0.607(营养液稀释倍数1:100),0.925和0.616(营养液稀释倍数1:50),0.96和0.502(营养液稀释倍数1:30),模型的预测值与实测值之间的吻合度较好。因此,该模型可以无损、简单、快速和精确预测任意黄瓜果实的干质量,为温室黄瓜干质量分配模型的构建提供参考。

红蓝光交替照射下生菜能量利用与光合性能分析

针对植物工厂中人工光源能耗大的问题,进行了交替供光模式提高生菜能量利用率、降低光源能耗的研究。试验在全人工光型植物工厂中进行,采用供光模式可调的红蓝LED光源,以不同间隔(5、10、15、30、60 min)的红蓝光交替照射生菜,并以纯红光、纯蓝光以及红蓝光同时照射作为对照,分析了红蓝光交替照射对生菜能量利用及光合性能的影响。结果表明:与红蓝光同时供光的处理相比,所有交替光处理下的生菜地上部鲜质量、LUE、EUE均有所提高,提高幅度分别为18.6%~53.6%、34.3%~78.6%、34.6%~79.4%,其中红蓝光30 min间隔交替照射下生菜鲜质量、LUE、EUE均最高,分别为115.50 g、5.84%、1.92%;交替光照射的处理之间,随着交替时间间隔的延长,叶片净光合速率有逐渐提高的趋势;红蓝光30 min间隔交替照射下生菜叶片净光合速率、水分利用效率、Ψo、RC/CSo、PⅠabs、ABS/CS、TRo/CS、ETo/CS均得到显著提高,该处理下PSⅡ光合机构的比活性整体最高。纯红光下,生菜地上部生物量最大,但LUE和EUE均显著小于红蓝光30 min间隔交替照射处理;纯蓝光下,PⅠabs表现为所有处理间的最大值,但LUE和EUE在处理间最低或与最低值无显著性差异,纯蓝光下总叶面积及整体光合能力受到限制;红蓝光5 min间隔交替照射更有利于刺激生菜叶片中类胡萝卜素的合成和积累,进而有利于对光合器官的保护。

三种类型温室建造的生命周期评价

为了确定温室建造过程对环境的影响程度及最大影响因素,该文应用生命周期评价(LCA)方法对3种温室建造过程造成的环境影响进行了评价。结果表明:3种温室建造对环境影响较大的是矿石资源消耗、化石燃料消耗、全球变暖和光化学烟雾4个方面;产生影响的阶段主要集中在建材生产阶段,占整个环境影响的90%以上;3种温室的建造所产生的环境影响类型是不同的,总的来说,考虑到不同温室类型使用年限的不同,在单位面积单位时间内芬洛温室在化石燃料消耗、矿石资源消耗、全球变暖、酸化、光化学烟雾以及灰尘对环境造成的影响最小,砖墙钢架日光温室在淡水资源消耗、木材消耗、水体富营养化及固体废弃物对环境造成的影响最小,但考虑到不同影响类型的权重,总体上砖墙钢架日光温室对环境的影响则是3种温室类型中最大的。该研究结果可为评价温室生产的资源消耗和环境影响提供方法借鉴,为设施建设选材提供参考。

茼蒿不同器官水浸提液对西瓜幼苗生长及酶活性的影响

[目的]初步探讨茼蒿对西瓜枯萎病化感作用机理。[方法]以"京欣1号"西瓜品种为材料,探讨了干制茼蒿不同器官浸提液对西瓜幼苗生长、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量的影响。[结果]浓度为0.001g/m l的茼蒿不同器官(花、茎叶、根)浸提液对西瓜幼苗生长均有促进作用;并能提高POD、CAT、SOD活性,降低MDA含量;茎叶浸提液效果最强,花浸提液效果最弱。[结论]采用茼蒿与西瓜套种的方式在生产上能克服西瓜的连作障碍。

新型功能棚膜对日光温室环境及番茄生长发育的影响

本文以番茄品种‘金棚荣耀’为试材,研究了加入转光剂后涂覆型和内添加型消雾无滴膜的透光性、保温性及对番茄植株生长、果实品质和产量的影响。结果表明:与内添加型消雾无滴膜相比,涂覆型消雾无滴膜的透光性及保温性均有所提高,明显促进番茄植株生长,有利于提高番茄每667 m2产量。转光剂种类不同,对果实成熟期和品质具有较大影响。新研发的34号涂覆转光膜可明显促进番茄生长,每667 m2产量显著高于对照,且番茄红素含量和糖酸比显著提高。总体来看,加入转光剂后涂覆型消雾无滴膜更有利于提高番茄果实的综合品质。

日光温室中燃池加热系统的经济性分析

燃池加热系统具有初投资低、运行费用少、使用年限长的优点。以费用现值和费用年值分析,燃池加热系统的费用现值和费用年值比热风加热系统分别低45.3%和79.6%;比热水加热系统分别低55.1%和74.3%。分析可见,燃池加热系统与其他常规加热系统相比,在经济上具有一定的优越性。

设施蔬菜不同种植模式的农时利用及经济效益分析

以露地种植的习惯模式为对照,通过示范试验,对设施蔬菜6种不同种植模式的农时利用与经济效益进行了比较研究。结果表明:6种不同种植模式与对照相比,其蔬菜年商品产量、单位面积总收益、净收益均有大幅度提高,其商品产量与总收益是CK的2倍左右,净收益是CK的3.0~5.5倍。尽管6种设施种植模式的设施成本、物质成本及活化成本均比CK高,但是高投入实现了高产出、高收益,其设施成本收益达3.11~6.27,物质成本收益达2.14~3.19,活化成本收益达1.96~4.18,各项成本收益均处于较高水平,其边际成本报酬率也达1.54~3.56的良好水平。

不同调控方式对设施盐渍化土壤特性和番茄产量及品质的影响

针对南方地区设施土壤盐渍化问题,通过连续3年的定位观测,研究了不同调控方式对设施盐渍化土壤特性和番茄产量及品质的影响。结果表明,秸秆覆盖、土壤结构调理剂和保水剂3种调控方式均有效降低了耕层土壤盐分,脱盐效果的优劣次序为秸秆覆盖>土壤结构调理剂>保水剂。3种调控方式均不同程度地提高了土壤有机质含量,其中秸秆覆盖处理各时期土壤有机质含量均明显高于其他调控方式。3种调控方式下土壤速效氮含量呈上升趋势,而土壤结构调理剂不利于保留土壤中的速效磷和速效钾。各时期秸秆覆盖处理番茄产量最高。然而,各时期番茄品质均以对照最佳,土壤保水剂处理次之,秸秆覆盖处理前2年番茄品质较差,第3年有较大改善。投影寻踪分类模型计算结果表明,秸秆覆盖处理为综合效益最优的调控方式,投影值达2.450 6,保水剂处理综合效益相对较差。

地源热泵空调系统在日光温室中的加温效果

本试验通过对比测量有无地源热泵系统的两栋日光温室内的温度、空气湿度等环境因素,分析评价了地源热泵系统在日光温室冬季应用的效果。结果表明:在室外最低气温-8.8℃的条件下,热泵温室内的平均气温可达到21.5℃,比对照温室平均气温高13.7℃,比室外平均气温高23.9℃。热泵温室内的相对湿度在48%～74%范围内变化,其平均相对湿度较对照温室低20%,比室外条件低31%。地源热泵系统运行时,其制热系数COP为4.16。由此可见,应用地源热泵系统进行加温,其日光温室内的温度和湿度不仅可以满足作物生长发育的需要,而且系统供热性能较高,节能效果较好。

设施蔬菜土壤连作障碍及治理措施

连作障碍是设施蔬菜栽培中的一个关键问题。设施土壤障碍因子已严重影响蔬菜产量和品质,解决这一问题需要从土壤管理、施肥、灌溉、耕作等多方面采取措施。本文从土壤酸化板结、土壤次生盐渍化、根系分泌物、土壤病虫和土壤微量元素变化等方面综述了设施蔬菜连作障碍及治理措施。

蔬菜工厂化育苗关键技术研究现状与对策

蔬菜是人们日常餐桌上必不可少的食物,而优质种苗是蔬菜生产获得高产、优质的重要保障。传统的育苗方式费工、费料、浪费种子,并且会占用大量的土地,已经不能适应种苗业的需要,必将会被工厂化育苗所替代。综述了我国不同地区工厂化育苗的发展现状,重点讨论蔬菜工厂化育苗技术应用中的关键技术,并指出我国工厂化育苗发展中存在的问题,提出相应的技术发展建议。

芝加哥都市垂直农场模式及其启示

垂直农场也叫立体种植农场,是把田地向多层建筑的楼层化农场发展,在人工修筑的多层建筑物里,充分利用可循环的能源和温室技术,模拟农田的农作物生长环境,进行各种高效的农业生产。以芝加哥垂直农场为例,分析了该垂直农场运行机制及商业模式,剖析了都市垂直农场发展相关问题,并从战略研究、技术研发、协同创新与平台构建等方面提出了加快我国都市垂直农场探索与实践的若干建议。

光质对生菜种子萌发及幼苗生长的影响

[目的]探明生菜种子萌发及幼苗生长对光质的响应机制,可为深入分析生菜不同生长阶段最佳光照模式的研究提供理论依据。[方法]本研究以"意大利"全年耐抽薹生菜(Lactuca sativa var.)种子为试材,研究了5种不同红蓝配比的LED光质(9R∶1B,7R∶3B,5R∶5B,3R∶7B,1R∶9B)对生菜种子萌发及幼苗生长的影响。[结果]与对照CK(荧光灯)相比,7R∶3B处理更有利于生菜种子的萌发和幼苗的生长。3R∶7B处理有利于生菜叶片光合色素含量的增加,9R∶1B和7R∶3B处理的生菜幼苗根系生长较优。7R∶3B、5R∶5B和3R∶7B处理对生菜叶片叶绿素荧光促进效果显著。1R∶9B处理的生菜色素和叶绿素荧光较差,种子的活力指数和根系活力较低。[结论]通过分析比较,可将7R∶3B、5R∶5B和3R∶7B作为后期研究不同光照模式对生菜生长影响的最适光源。

微型植物工厂环境控制参数优化试验研究

为了提高微型植物工厂内部温度分布均匀性和作物净光合速率,提出采用试验研究和CFD仿真相结合的方法对其环境控制参数进行优化设计。以生菜为例,通过多因素耦合试验,探索了温度、湿度和循环风速3种因素对生菜净光合速率和蒸腾速率的影响,并对不同风速控制策略下植物工厂内气流场和温度场进行了CFD数值仿真分析。试验结果表明:风速对生菜的净光合速率和蒸腾速率均有显著影响;微型植物工厂内采用上层低循环风速、下层高循环风速模式,有利于保证内部温度的均匀性,生菜的净光合速率也处于较高水平,有利于其生长。