越冬茬設施黃瓜智能通風控溫控濕研究

陳 曄

（沈陽市現(xiàn)代農業(yè)研發(fā)服務中心；沈陽市農業(yè)科學院，遼寧 沈陽 110034）

溫室生產(chǎn)中，環(huán)境溫度、濕度是影響作物生長發(fā)育的重要因素，是決定優(yōu)質高產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)日光溫室的通風控溫、控濕仍然是由人工開閉風口操作完成，人工放風需要有人長期在設施中觀察溫度，每天都要占用2-3小時進行放風，人工浪費嚴重，并且溫濕度難以做到精確控制，遠未達到作物生長需要的最佳環(huán)境條件。多云多風異常天氣，人員管理不及時，棚室溫度會忽冷忽熱，導致作物病害發(fā)生；雨天常因關風不及時，造成雨水進棚，損毀作物；因遺忘而忘記開風，導致溫室出現(xiàn)高溫、亞高溫危害，影響作物產(chǎn)量和品質，有的甚至絕收。黃瓜是世界范圍內需求量較大的蔬菜種類之一，隨著種植管理技術和設施的不斷發(fā)展，設施黃瓜的面積也在不斷增加。因此，開展設施黃瓜智能通風控溫控濕數(shù)學模型研究，解決設施黃瓜溫室內溫濕度調控等一系列難題，實現(xiàn)智能通風精準控溫控濕操作，為設施黃瓜標準化栽培、產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展提供科技支撐，對實現(xiàn)設施黃瓜提質增效具有重要意義。

1.材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 通風設備

采用沈陽青聯(lián)農業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的MN127型通風器。該設備主要由電源、控制器、傳感器和執(zhí)行器四部分構成，單機可帶動120米溫室通風，適應各類溫室結構現(xiàn)狀、氣候條件，產(chǎn)品性能穩(wěn)定、質量可靠，數(shù)據(jù)采集精準、存儲查看便捷。

1.1.2 試驗棚室

在遼寧沈陽新民市大民屯鎮(zhèn)平安堡村選擇相鄰傳統(tǒng)混合鋼架結構日光溫室10個，長度從81-224米，寬度在7-8米，墻體厚度在3.7-6.3米，墻體高度在2-4米，使用年限為0-12年間。（基礎數(shù)據(jù)見表1）

表1 目標棚室基礎數(shù)據(jù)采集表

2 鋼架 122° 54′ 27″ 42° 41′ 53″ 615 301 81.4 8 4.5 4.1 4 良好3 鋼架 122°54′23″ 42°42′14″ 616 205 224 7.9 4 5.1 3 良好4 鋼架 122° 54′ 53″ 42° 42′ 35″ 616 193 112 7.5 3.8 3.7 2 一般5 鋼架 122° 54′ 53″ 42° 42′ 36″ 616 186 113 7.2 3.7 3.7 2 一般6 鋼架 122° 55′ 11″ 42° 42′ 16″ 612 191 91.38.65 4.8 6.3 2.4 優(yōu)質7 鋼架 122° 55′ 52″ 42° 43′ 00″ 619 178 104.6 8 3.7 3.7 2.8 一般8 鋼架 122° 54′ 25″ 42° 41′ 50″ 646 195 90 7.95 4.2 4.2 3.7 較差9 鋼架 122° 55′ 12″ 42° 41′ 49″ 622 89 165 8 4.3 4.3 3.7 一般10 鋼架 122° 55′ 11″ 42° 41′ 48″ 614 63 147 8.2 4.3 5.4 3.5 優(yōu)質

1.1.3 供試作物

種植黃瓜（Cuculnis sativu L .）品種為奇美1號。

1.2 試驗設計

1.2.1 技術路線

根據(jù)黃瓜產(chǎn)量、品質、收入記載，從觀測數(shù)據(jù)中篩選出產(chǎn)量高、質量優(yōu)、經(jīng)濟效益高的目標棚室，整理分析MN127型通風器測定并存儲的溫室小氣候環(huán)境數(shù)據(jù)，探究科學放風調控對設施黃瓜產(chǎn)量、品質、效益的影響，總結出一天中的早晨、上午、中午、下午、傍晚五個時段最佳放風溫度和變溫時間，編制人工智能模擬環(huán)境控溫最優(yōu)數(shù)學模型。

1.2.2 設備安裝

在定植越冬茬黃瓜前，目標棚室安裝智能通風器。其中，目標棚室3安裝兩套通風設備，其余每棚室安裝1套設備，每套設備配備溫度傳感器安裝3個，傳感器1為棚室主控溫傳感器，安裝于棚室風口正下方，作物生長點上10公分位置。傳感器2、3安裝于近風口和遠風口端各1個，其除可替代主控溫傳感器控溫外，還可通過比較與主控溫傳感器所獲溫度差值，對提高或降低控溫參數(shù)，提前或延后開風和關風時間進行分析比較。

1.2.3 栽培管理

各棚室統(tǒng)一栽培管理模式。

①整地施肥。結合整地，畝施充分腐熟優(yōu)質有機肥3000kg，過磷酸鈣100～150kg，餅肥200～300kg，草木灰50～100kg。深翻30cm，然后耙細整平，做畦，澆水保墑待定植。

②定植。2020年l0月20日播種，膜下5cm地溫穩(wěn)定在12℃后，于11月23日定植。

③前中期管理。定植后約15d，澆1次稀薄腐熟糞水，趁墑松土；四葉一心到盛果期及時搭架和吊（綁）蔓，保持土壤濕潤，結合澆水隔兩水追1次肥，結瓜盛期可隔1水追1次肥，開溝追施或穴施。

④后期管理。盛果期后，平均10d左右澆1次肥水，每隔7-10 d葉面噴施速樂硼1次。

2.結果與分析

2.1 最優(yōu)棚室篩選

采用產(chǎn)量和口感來進行最優(yōu)指標篩選，產(chǎn)量測量按照單果質量來評估，10個目標棚室每隔10米選取一目標點，采摘1顆黃瓜測量單果質量，1顆果實用于口感評價。選取目標點平均質量作為棚室果實質量。將每個棚室采集用于口感評價的果實切成均勻小塊，每個棚室混合在一起，隨機挑選20人試嘗待評價樣本，并給出相應評分，最優(yōu)為10分，最低為1分，將20人平均評價作為樣本最終口感評價指標。

使用距平百分率評估質量與口感，其表達公式為：

距平百分率=（實測值-均值）/均值

分別計算10個目標棚室質量距平百分率和口感距平百分率。將-100%至100%折算為-10分至10分質量評分和口感評分，并按照1：1比例綜合計算綜合評分，按照綜合評分高低評價目標棚室優(yōu)劣。（綜合評分結果見表2）由表2可知：目標棚室6綜合評分4.5最高，為最優(yōu)棚室。

表2 目標棚室綜合評分表

2.2 最優(yōu)調控指標確定

選取目標棚室6作為最優(yōu)調控目標棚室，以進一步探究調控指標的差異。同時選取目標棚室3/4/8進行調控指標對比分析。其中目標棚室6內有3個傳感器，6-1、2、3傳感器據(jù)地距離、距東山距離、距北墻距離分別為1.3米、1.36米、1.33米；31米、46米、62米；1米、0.95米、0.79米。將各棚室傳感器在同一時期獲取的溫度數(shù)據(jù)進行獨立樣本t檢驗，檢驗其顯著性見表3。并制作折線圖。（見圖1）

表3 優(yōu)質調控對溫度的影響（℃，X±s）

圖1 傳統(tǒng)混合鋼架結構目標棚室每50分鐘溫度變化圖

由表3和圖1可知：目標棚室6與目標棚室4、目標棚室8存在極顯著性性差異，這表明兩種的調控指標差異較大，這與目標棚室綜合評分吻合，目標棚室3和目標棚室4為此批次實驗中最不好的兩個調控指標。他們的差異主要體現(xiàn)在最優(yōu)調控棚室6夜間溫度明顯低于目標棚室4和8，棚室6最低溫度為9℃左右，而目標棚室8最低溫11.0℃，目標棚室4最低溫度8.6℃；這是由于最優(yōu)調控的落簾時間在16點40分左右，起簾時間早，在7點20分至8點之間溫度開始上升，而調控較差棚室在16點10分左右即開始閉棚，較優(yōu)質棚室早30分鐘左右，通過推遲落簾時間，延長光照，調整晝夜溫差。起簾后，要及時調整，使溫度不至于過快增長，要控制增長速度，在 8：00-9：00間溫度在 10℃ -18℃。9：30分開始進入迅速升溫階段，控制棚室溫度最高溫度不宜超過30℃。10：30至13：30之間控制最高溫度不要超過28℃，下午2：50至3：10適當關閉風口，提高開關風溫度，保持熱量。因此，越冬茬設施黃瓜調控指標應為：7：00-8：00，調溫范圍在 9.5-10.5℃；9：30-10：00，調溫范圍在 18-27℃；10：30-13：30，調溫范圍在 26-29℃；14：50-15：10，調溫范圍在20-24℃；16：20-16：40調溫范圍在 8-11℃?；谏鲜鲈囼灁?shù)據(jù)及分析，越冬茬設施黃瓜智能通風控溫控濕最優(yōu)數(shù)學模型參數(shù)應為：精控開風溫度32℃，精控關風溫度29℃；設置起點開風溫度25℃，起點關風溫度20℃；設置排潮溫度27℃，排潮開風時間20秒。

3.結論

通過對傳統(tǒng)日光溫室越冬茬設施黃瓜智能通風精準控溫控濕數(shù)學模型參數(shù)的研究，得到如下結論：越冬茬設施黃瓜智能通風控溫控濕數(shù)學模型為：當棚室溫度達到25℃時，執(zhí)行器開始開風，開到起點位置停止；當溫度上升到27℃時，執(zhí)行器從起點位置開風20秒，開始排潮，當溫度再次達到27℃時進行再次排潮，完成排潮后處理器處于待機狀態(tài)；排潮后，當溫度在20℃-32℃之間，風口處于起點位置待機；當溫度高于32℃時從起點位置向最大位置開啟放風；當溫度低于29℃時，風口關小；當溫度低于20℃，風口從起點位置向零點位置關小。