智慧设施农业中控制系统的研究进展

随着科学技术的发展,农业的发展越来越趋于信息化、现代化,智慧农业是未来农业发展的必然趋势。温室控制系统是智慧设施农业的核心,是实现设施农业规模化发展、集约化生产的关键。本研究综述了温室控制相关研究进展,以期在今后的研究中起到一定的作用。温室控制系统自20世纪70年代发展至今越来越成熟,本研究对比了温室控制系统的控制算法、主控芯片、各种传感器,通过对近些年来包括控制系统在内的感知层、传输层和应用层等组成部分综述,并介绍了市面上比较主流的传感器、网络传输技术以及主控芯片,旨在为温室控制系统的设计提供一种可选择的方案,并对温室设施农业中存在的问题和未来的发展方向进行了分析和展望。

添加不同强度的远红光对黄瓜幼苗生长及光合作用的影响

为探究远红光强度对黄瓜幼苗形态、光合性状及碳水化合物的影响,明确不同红光(R)/远红光(FR)比值对黄瓜光合相关指标及参数的影响,以‘新津优1号’黄瓜为材料,在固定红蓝光强度及光合有效辐射的基础上,添加3种不同强度的远红光,使得各处理红光∶远红光的比值分别为10(L-FR)、1.2(M-FR)和0.8(L-FR),比较不同处理对于黄瓜幼苗生长及光合的影响。结果表明:增加远红光强度对黄瓜幼苗形态指标影响显著,M-FR和H-FR处理的鲜重较L-FR分别显著增加60.04%和56.60%,H-FR和M-FR处理株高较L-FR分别增加246.43%和200.63%。随着远红光强度增加,3个处理组气孔密度也随之显著增加,且气孔发育关键基因(MUTE和EPF1)相对表达量差异显著,蒸腾速率(E)、胞间CO_(2)浓度(Ci)和气孔导度(Gsw)随之增加,叶片上表皮、栅栏组织、海绵组织及叶片厚度均呈现下降趋势,在一定程度内添加远红光将提高Rubisco酶活化水平。各处理黄瓜幼苗的总氮含量和碳氮比均随着远红光强度的增加而显著下降,L-FR处理黄瓜碳水化合物含量低于H-FR处理。综上,M-FR处理的远红光强度适宜作为远红光补充强度用于工厂化育苗生产中。

添加剂对番茄茎秆好氧堆肥发酵过程及氮素损失的影响

为研究减少在番茄茎秆好氧堆肥过程中氮素损失的途径,提高堆肥品质,以粉碎的番茄茎秆为原料,按物料干重分别加入5%的腐殖酸(T1)、氯化钙(T2)和过磷酸钙(T3),同时以不进行任何添加的堆体作为对照(CK),进行45 d的好氧堆肥试验。结果表明:3种添加剂均可降低堆肥过程中的氮素损失,同时减少了NH_3的挥发量;堆肥结束时,CK、T1、T2和T3处理的氮素损失率分别为18.04%、15.00%、12.65%和14.05%,累计NH_3挥发量为CK(1 648.11 mg/kg)>T1(1 330.35 mg/kg)>T3(995.35 mg/kg)>T2(528.11 mg/kg)。其中,添加氯化钙的处理保氮效果最好,与对照相比,氮素损失率低至12.65%,NH_3挥发量减少67.96%;各处理高温期均≥3 d,发芽指数≥80%,表明堆体已经腐熟,无植物毒性。综上,番茄茎秆好氧堆肥中添加氯化钙,对于减少堆肥过程中的氮素损失较为理想。本研究可为番茄茎秆好氧堆肥保氮工艺优化提供理论依据。

温度、二氧化碳和营养液耦合对甜瓜幼苗生长的效应分析

为解析环境因子耦合对甜瓜幼苗的影响,实现温室甜瓜环境的精准化管理,以白天空气温度、CO_(2)浓度和营养液浓度为调控因子,采用三因子五水平通用旋转组合设计,引入因子分析法对6个生长指标(总鲜重、总干重、净光合速率、壮苗指数、叶面积和叶绿素含量)提取公因子,将所得公因子作为幼苗综合评价指标。根据评价值拟合甜瓜幼苗综合生长对环境多因素的响应模型,分析环境因素的协同调节作用。结果表明:模型的决定系数(R^(2))为0.944,均方根误差(RMSE)为0.07,拟合效果较好。在试验范围内,白天空气温度对甜瓜幼苗的影响大于CO_(2)浓度和营养液浓度的影响。甜瓜幼苗综合评价值随CO_(2)浓度和营养液浓度的升高呈先升高后降低趋势,随温度的升高而升高。甜瓜幼苗综合生长的最佳环境因子区间为白天空气温度33℃~35℃、CO_(2)浓度1043~1408μmol/mol和营养液浓度2.0~2.9 mS/cm。本研究可为甜瓜幼苗环境调控优化提供决策支持。

赤霉素和油菜素内酯协同调控暗前远红光处理下南瓜下胚轴伸长生长机制

为探究暗前远红光(EOD-FR)下赤霉素(GA)和油菜素内酯(BR)对南瓜下胚轴伸长生长的调控机制及二者之间的作用关系,以‘日本雪松’南瓜为试验材料,以EOD-FR处理为手段,研究外源增施GA、BR以及GA合成抑制剂(PAC)、BR合成抑制剂(BRZ)对下胚轴生长、激素含量和基因相对表达量的影响,并探讨GA和BR在暗前远红光介导的下胚轴伸长过程中的互作关系和重要作用。结果表明:EOD-FR可以显著提高39.8%的下胚轴长度,提高内源GA和BR的含量以及GA和BR合成与信号转导基因的表达量;同时添加GA和BR的下胚轴长度要显著高于单独添加BR和GA,而且PAC和BRZ也具有叠加效应;BR可以缓解28.9%的PAC对下胚轴的抑制作用,GA也缓解了30.8%的BRZ对下胚轴的抑制作用;BRZ显著降低下胚轴内6.7%的GA含量,抑制GA的合成和信号转导相关基因的表达;PAC显著降低了下胚轴内20.9%的BR含量,也抑制了BR合成和信号转导相关基因的表达。综上,在EOD-FR介导的下胚轴伸长生长中,GA和BR相互影响,协同调控南瓜下胚轴长度。

LED不同光周期和占空比组合对生菜生长、光合及叶绿素荧光参数的影响

为了探究光周期和占空比组合补光光源对生菜生长、光合及叶绿素荧光参数的影响,以玻璃生菜为研究材料,通过调节光周期和占空比共得到T1(P16D25)、T2(P16D50)、T3(P16D75)、T4(P8D100)、T5(P12D100)、T6(P16D100)、T7(P20D100)和T8(P24D100)(P为光周期,D为占空比)8个不同的光照处理,测定各处理下生菜形态指标、生物量、色素含量、光合特性及叶绿素荧光参数指标。结果表明:T8处理下的生菜形态指标优于其他光周期和各占空比处理;叶绿素荧光参数中T4、T5、T6、T7和T8处理PSⅡ实际光化学量子效率(Y(Ⅱ))均显著高于其他非100%占空比处理;T1和T2表观光合电子传递速率显著高于其他各处理;T2与T7处理的生物量、色素含量、净光合速率、胞间二氧化碳浓度和气孔导度方面均表现较好且无显著差异。综上,从生产和节能效果综合考虑,T2处理更适宜作为生菜补光光源。

暗前远红光对南瓜幼苗下胚轴生长的影响

以2个南瓜砧木(“金砧木”“日本雪松”)和一个南瓜品种(“蜜本南瓜”)为试材,待幼苗2片子叶展平时,每天19:30分别添加0、1、2、4、6 mmol·m^(-2)·d^(-1)和8 mmol·m^(-2)·d^(-1)剂量的暗前远红光,研究了不同剂量暗前远红光对不同南瓜幼苗下胚轴伸长生长、形态发育以及色素含量的影响,以期为远红光在设施南瓜栽培和嫁接中的利用提供参考依据。结果表明:3种南瓜幼苗的下胚轴长度随着远红光剂量的增大而增加,其中“金砧木”和“日本雪松”幼苗下胚轴长度在远红光剂量为4 mmol·m^(-2)·d^(-1)时接近饱和,而“蜜本南瓜”幼苗的下胚轴长度在远红光剂量为2 mmol·m^(-2)·d^(-1)时就接近饱和,但是不同剂量暗前远红光对幼苗的干物质积累和壮苗指数影响不显著。综上所述,添加适宜剂量的暗前远红光可以在不影响壮苗指数的前提下增加幼苗的下胚轴长度,有利于提高嫁接成活率。

木质纤维素降解菌在秸秆堆肥中的研究现状与进展

木质纤维素是植物秸秆降解过程中难以降解的成分,生物降解法是秸秆降解的最有效的方法之一。秸秆降解过程复杂,其降解效率受多种因素的影响。该研究重点就木质纤维素降解菌的研究现状进行归纳总结,得到关于木质纤维素降解菌的研究主要集中于细菌、真菌和放线菌的分离与培养的结论;并对现有降解菌研究中存在的问题进行阐述,提出加强放线菌与其它降解菌的协同作用、堆体环境动态变化对复合菌剂降解能力影响等相关研究。