基于监测技术的葡萄水肥混合灌溉系统设计

智慧大棚的生产模式应用了大量的现代化控制技术,是先进生产力的直观体现。近年来,针对智慧大棚节水灌溉技术的研究逐渐增多,为水资源的合理化利用提供了良好的保证。葡萄是十分适合大棚生产的水果品种,利用大棚栽培,葡萄可实现全年的优质产出,除品种和地域条件的影响外,灌溉合理性与施肥合理性对葡萄的产量与品质影响很大。为此,结合现代化的节水灌溉技术,利用电气控制理论将施肥与灌溉过程进行整合,并在环境监测技术的支持下实施水肥自动混合灌溉,可有效优化葡萄大棚的灌溉施肥系统。以葡萄生产农艺需求为基础,对水肥自动混合灌溉系统进行了设计,完成了软硬件系统的配置,并对灌溉施肥过程的合理性展开了分析。

AM菌发酵水肥对冰糖橙品质的影响

为研究AM菌发酵水肥对冰糖橙品质的影响,采用水肥一体化智能过滤滴灌系统在永兴县4地(BL、BJ、HN、TH)同步进行AM菌发酵水肥替代化肥的试验,考察冰糖橙的单果重、果皮厚度、果形指数等外在品质以及果实可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、果实VC含量、可食率和出汁率等内在品质。结果表明:在冰糖橙水肥一体化种植管理中使用AM菌发酵水肥替代化肥,不会对冰糖橙单果重、果皮厚度及果形指数造成显著影响,对果实可食率、出汁率也几乎没有影响,但是能提升果实中可溶性固形物含量(增幅为16.46%~33.80%),降低可滴定酸含量(降幅为4.55%~31.43%),提高固酸比(增幅为54.32%~63.18%),显著提升其内在品质;而对果实中VC含量的影响在不同试验点表现不一致,需要结合土壤养分、种植管理、光照气候等因素作进一步探究。

温室番茄越夏栽培肥水精确量化指标的研究

对大棚番茄越夏长季节栽培的水肥量化管理指标进行了研究。结果表明，灌水量对番茄产量有很大影响，较高的灌水量可获得较高的产量和生物量，但水分生产效率和水分干物质生产率低于中水量处理。相同追肥情况下，灌水量的增加对叶片叶绿素含量和果实营养品质有稀释效应。从产量、水分利用率和成本等方面综合考虑，最适水肥管理指标为：土壤含水量为35％～45％（体积含水量），肥料组合为硫酸铵＋硫酸钾或尿素＋硫酸钾，且肥料养分中N：K2O=1：1．2。

开闭环结合的水肥混灌系统

研发了一种开环和闭环结合的水、液肥混灌的自动控制系统,系统基于无线传感网实现.在系统的闭环部分,节点采集各大棚土壤的湿度,并经路由中继后,传递至协调节点,协调节点根据土壤湿度信息,控制自动灌水.在开环部分,系统接收用户指令,获得目标棚、灌溉量、水液肥比例等信息,然后依此混配水和液肥并将其灌溉至目标棚.本系统开环、闭环无缝结合,且开环、闭环部分均可独立工作,另外系统将业务逻辑功能分散到不同节点,实现了分布式控制.系统有效提高了水、肥的利用率,造价低廉,具有较大的推广、应用价值.

基于Fuzzy-Smith控制器的营养液pH值调控系统研究

pH值的控制是水肥一体化营养液循环控制系统的重要环节,水肥控制过程中pH值在最优控制范围内有利于根系的发育以及多数矿物质的吸收。营养液调控过程中,由于循环管路以及酸液的缓慢扩散,使得pH值调节过程存在很大的时滞,传统PID难以取得良好效果。本研究根据被控对象特点,建立了描述该过程的数学模型,设计开发了一套具有二次混肥特性的以MSP430单片机为主控的营养液pH值控制系统。由于参数自整定模糊PID不需要精确数学模型以及Smith预估可对纯滞后进行补偿的特点,开发的系统将参数自整定模糊PID控制引入Smith预估当中,既缓解了滞后时间对控制系统的影响,又对模型的不精确性进行了补偿。为了验证该算法以及系统的有效性和优越性,分别对PID、Fuzzy-Smith控制算法进行仿真测试,同时在不同灌溉量下进行性能试验。试验结果表明,在不同灌溉量下Fuzzy-Smith控制算法pH值的平均最大超调量为0.83%,营养液pH值从8.0调节为6.0的平均时间为157 s,优于常规PID控制的2.55%和189 s。

主管压差式水肥一体化灌溉系统的设计与试验

针对丘陵地区农业生产灌溉中存在的生产操作困难、水肥管理难度大等问题,设计了一款适应于丘陵地区的主管压差式水肥一体化灌溉系统。该系统集取水源系统、单元素液肥系统、水肥混合系统、控制系统和作物灌区于一体,借助灌溉系统主管道的压差不仅可实现对作物常规的纯水源灌溉,亦可进行水肥一体化灌溉。性能试验表明:该系统运行稳定,能够较好地达到取水源供应、单元素液肥的吸取、水肥混合及作物灌区自动化灌溉的目标,实现了农业生产、管理过程的节约化和高效化。

水肥一体微喷带施肥均匀性试验研究

为探究水肥一体化微喷带大田施肥均匀性及影响因素,通过两种长度微喷带在4种首部工作压力下肥液浓度测定试验,分析沿微喷带方向与垂直于微喷带方向的肥液浓度变化规律。结果表明:使用微喷带进行田间施肥时,微喷带铺设长度对肥液浓度均匀性影响不大,但随着沿程压力降低,施肥量会随灌水量的降低而减少;垂直于微喷带方向的肥液浓度在靠近微喷带的位置点变化平缓,沿微喷带方向肥液浓度小幅度减小。不同的铺设长度存在不同的最优首部工作压力,微喷带铺设长度为20 m、首部工作压力为40 kPa左右时和铺设长度为40 m、首部工作压力为28 kPa左右时,肥液浓度变化相对平缓。微喷带与比例式施肥泵配套使用进行水肥一体化灌溉时,肥液均匀性较高,实际使用时应进行合理配置并设置适宜的首部工作压力。