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      越冬茬設施黃瓜智能通風控溫控濕研究

      2021-07-16 06:00:18
      農村科學實驗 2021年14期
      關鍵詞:棚室鋼架風口

      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。

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