温室环控技术在过去50年的探索

环境不是孤立存在的,植物是构成温室环境的主要元素。即使不考虑植物影响,单纯实现对温室环境的分析和控制也有一定难度。对于温室环境控制,笔者团队最初的研究是尝试从分析和再现温室环境入手,于1966年发表了“通风对温室作物光合作用的影响”,随后,计算机模拟与应用才成为温室行业的研究主题。1971年首次建立包含植物在内的温室环境计算机动态模拟系统后,小型计算机和微型计算机开始在各领域中得到应用。笔者通过测定人工光照条件下的生菜叶片净光合作用,基于小型计算机利用爬山算法对温度反馈控制进行了优化,该方法被命名为“与植物对话的环境控制方法(Speaking Plant Approach to environment control,SPA)”。笔者在日本研制的首套温室环控系统公开发表后,计算机技术才开始广泛应用于温室环境控制。笔者曾研究基于专家系统的植物病害管理、机器识别检测网纹甜瓜的灌溉关键时间、高热负荷温室的温度反馈控制方法等。1996年还开展了太空种植试验以评估重力对植物生长的影响。在设施节能方面曾开展太阳能灭菌、地热储能、相变材料储能等研究。2008年针对常用太阳辐射计的技术缺陷发表了一种可不受余弦定律影响的温室蒸散量估算方法,在新型传感器应用后被用于估算温室作物冠层的光合作用。