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针对八师石河子垦区传统温室冬季蓄热能力差、抗逆能力差、环境可调控能力弱、依赖加温维持作物正常生长的问题,总结设施草莓冬季免加温持续生产技术要点,为实现绿色节能、稳产增效的目标提供技术参考.通过优化温室结构与性能,采取多层覆盖、蓄热保温、高架栽培与水肥一体化等综合措施,构建冬季免加温生产技术体系.该技术体系有效提升了温室保温蓄热性能,实现了草莓在严寒季节不加温条件下的正常生长与连续生产.集成推广设施草莓冬季加温生产技术,可显著降低能耗与生产成本,提升经济效益与生产效益,助力乡村振兴.
设施草莓节能改造高架栽培水肥一体化
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随着塑料大棚大规模推广以及消费者对于螺丝椒品质的要求逐渐提高,传统依靠经验来种植的栽培方式已不能适应高产、优质、高效的发展需要.为了改善大棚螺丝椒生产过程中单产不稳定、果实商品率低、资源利用率低等问题,本文从品种选择、培育壮苗、科学定植、光照调控、水肥管理、病虫害防控及适时分批采摘几个方面,总结了一套高产栽培技术体系,旨在为新疆及类似生态区螺丝椒的标准化、高效化生产提供理论依据与技术参考.
塑料大棚螺丝椒高产栽培新疆
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一、品种选择
河南地区虽春季气温回升较快,但波动大,3—4 月易出现"倒春寒".宜选择早熟、耐低温弱光、抗病性强、产量高的辣椒品种.推荐种植豫椒 3 号、汴椒 1 号等牛角椒类,或湘研 15 号、苏椒 5 号等羊角椒类,或中椒 7 号、郑椒2 号等甜椒类.
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二氧化碳(CO2)浓度是影响鱼菜菇共生系统生态循环与作物产量的关键参数,其精准预测对温室环境的智能调控具有重要意义.针对温室CO2浓度受多重环境因子非线性耦合影响导致预测精度不足、模型超参数难以实现自主高效寻优的问题,提出一种基于贝叶斯优化算法(Bayesian optimization algorithm,BOA)与双向长短期记忆网络(Bidirectional long short-term memory,BiLSTM)相结合的混合预测模型(BOA-BiLSTM).该方法首先结合主成分分析(Principal component analysis,PCA)与农业系统动力学机制,筛选出鱼菜区温度、培养基温度、pH值等5个核心驱动因子作为输入特征;随后通过BOA算法的自适应寻优机制,对BiLSTM模型的关键超参数进行全局自动优化,有效克服了陷入局部最优的缺陷.试验结果表明,BOA-BiLSTM模型在CO2浓度单步预测中表现优异,其决定系数、均方根误差和平均绝对误差分别达到0.982和7.217、5.739 μmol/mol.相较于基线模型,该模型不仅在多步预测中展现出更高的抗衰减稳定性,更在温室CO2异常突变区间的阈值事件识别中取得显著优势,其F1分数高达0.926,且模型平均推理时间仅为0.726 ms.该方法为鱼菜菇共生温室环境的高效异常预警与精细化管理提供了兼具高精度与高实用性的技术支撑.
鱼菜菇共生温室CO2浓度预测双向长短期记忆网络贝叶斯优化
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针对我国大型连栋温室环境感知精度低、控制响应滞后、通信可靠性差、系统集成度弱及运行成本高等问题,本文以北京市通州区某22 000 m2 Venlo型玻璃连栋温室为试验平台,设计了基于STM32H750的边缘智能控制器,构建感知-控制-传输-应用四层物联网架构,研发多维度感知、分区联动、混合通信自愈、云边协同管控的环境智能协同监控系统.系统采用硬件模块化光电隔离、软件冗余容错、温湿度耦合解耦、分层协同模糊PID控制、分区能耗优化、断网续传与链路自适应切换等关键技术,解决高温高湿强电磁干扰下长期稳定运行难题.72 h连续测试与全生育期对比试验表明:系统数据采集周期1 s,控制响应时间(0.7±0.2)s,设备执行滞后4.2～8.5 s,通信丢包率小于等于0.1％,温度控制稳态误差在±0.4℃范围内,相对湿度控制误差在±2.7％范围内,昼夜工况下温度波动控制在±0.5℃范围内、相对湿度波动控制在±3％范围内;与传统方案相比,能耗降低18.6％,人工运维成本下降62.3％,番茄单产提高12.7％,病害发生率降低41.3％(P＜0.01),静态投资回收期1.7 a.研究结果可为大型连栋温室智能化生产提供技术支撑.
连栋温室边缘智能控制协同监控STM32H750混合通信设施农业
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蔬菜产业是农村经济发展的支柱性民生产业,直接关系居民生活质量与农业经济发展活力,更是推进乡村产业振兴的重要载体.苏北地区作为江苏省蔬菜主产区,常年蔬菜种植面积超过20万hm2,是全省重要的"菜篮子"供应基地.然而,该产业长期受"高肥、高水、高药"粗放生产模式的制约,不仅导致蔬菜品质安全隐患突出、农业生态环境持续受损,还因连作障碍频发、品种老化单一、设施装备落后等问题,严重影响了产业的可持续发展.
数字经济设施蔬菜绿色高效技术集成推广应用
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[目的]运用热扩散系数对日光温室蓄热特性进行定性分析,对日光温室太阳辐射利用效率进行定量分析,为提高日光温室对太阳辐射的利用效率指明研究方向.[方法]在试验日光温室自东向西30 m处,在后墙中部设置温度传感器T后墙和热流板H后墙,在温室跨度中部地面设置温度传感器T地面和热流板H地面,在后墙中部垂线延长线与跨度中部垂线延长线交叉处设置温度传感器T空气,在跨度中部垂线延长线与薄膜交叉处的外侧设置H薄膜,在温室外设置温度传感器T温室外空气,在温室脊高外顶端设置太阳辐射传感器H太阳.结合T后墙变化与H后墙变化、T地面变化与H地面变化对日光温室蓄热进行定性分析,对T后墙、T地面、T空气、T温室外空气拟合函数积分值均值进行量化分析,对H后墙、H地面、H太阳累计值进行量化分析,对H薄膜与薄膜两侧温差进行量化分析.[结果]日光温室蓄热是在热扩散系数作用下的热量吸收过程,受热扩散系数较小影响,热量首先在后墙表面附近、地面附近积累,然后缓慢地向后墙内部、土壤下部扩散.后墙蓄热效率达到21.16％,土壤蓄热效率达到15.63％,日光温室蓄热效率达到15.72％;后墙蓄热以辐射蓄热为主,土壤蓄热以对流换热为主,两日土壤蓄热量分别为后墙蓄热量的68.12％和62.12％;试验中测得塑料薄膜传热系数6.4 W·m-2·℃-1,两日蓄热期间薄膜内外空气温度积分差值分别为2212.6℃和1559.4℃,通过塑料薄膜散失的热量分别为太阳辐射热量的31.99％和33.95％.[结论]日光温室蓄热是在热扩散系数作用下的热量吸收过程,后墙、土壤热扩散系数较小是造成日光温室蓄热效率较低的原因;降低塑料薄膜传热系数、减少通风热量散失、增大土壤蓄热量能够提高日光温室对太阳辐射的利用效率.
日光温室热扩散系数太阳辐射利用效率传热系数
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为评价园艺植物害虫精准识别技术的实用性,本研究从准确性、成本、操作难度及应用效果等方面,对比分析传统形态学、机器视觉、深度学习和多源信息融合等识别方法,并提出精准识别技术的发展趋势和对策建议.结果表明,传统形态学识别准确率高,但依赖专业人员且效率较低;机器视觉可实现自动化检测,但易受环境因素影响;深度学习识别准确率为 90%～95%,操作较为简便,其识别系统能够显著降低病害发生率和农药使用量;多源信息融合精度最高,但设备成本相对较高.研究结果可为园艺植物害虫识别技术的选择与推广应用提供参考.
园艺植物害虫识别机器视觉深度学习实用性评价
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[目的]探究非可见波段远红光(FR)和近紫外光(UVA),以及光周期对日光温室基质栽培草莓生长、产量和品质的影响,构建日光温室草莓高效补光策略,为我国设施草莓高效生产提供技术支撑.[方法]以'红颜'草莓品种为试验材料,于2024年 9月至2025年 2月在北京市顺义区中国农业科学院科研基地日光温室内开展试验.采用高架基质栽培模式,于花芽分化前期(2024年11 月18 日)开始LED补光处理,补光灯距冠层顶部20 cm.试验设置不同光质(红蓝9/1、红蓝9/1+FR、白光、白光+UVA)和光周期(10 和 16 h)处理,所有补光处理采用 120 W 的 LED 补光灯(长 240 cm,宽 5 cm),冠层光子通量密度均为 270-290 μmol·m-2·s-1,其中,FR 和 UVA 的添加剂量分别为 25-30 和 15-20 μmol·m-2·s-1.补光灯开关由传感器和智能控制系统自动决策,即温室内自然光光子通量密度低于300 μmol·m-2·s-1 时补光灯开启,高于500 μmol·m-2·s-1 时补光灯关闭,以不补光处理为对照,各处理设置3个重复,每个重复为1 个栽培垄(长10 m).测定指标包括:植株形态(地上部干重、叶面积、比叶面积、叶柄长度)、叶片光合特性(光响应曲线、最大净光合速率、气孔导度日变化)、叶绿素指数(SPAD值)、花芽分化(各花序花芽数量、开花时数、坐果率)、产量(单株产量、单株果数、单果重、单位面积产量)、果实品质(含水率、可溶性糖、滴定酸、可溶性蛋白、糖酸比),并计算电能利用效率.[结果]红蓝 9/1+FR 处理显著改善了植株形态结构,促进光截获,增加花芽分化数量,产量较对照提升 45％,较红蓝 9/1 处理提升 11.8％,其电能利用效率最高,较红蓝9/1处理提升51.5％.白光+UVA虽促进营养生长(地上部干重和叶面积较对照分别增加144％和112％),但最大净光合速率、花芽总数和坐果率较白光处理分别下降29.5％、15.0％和21.2％,产量与对照无显著差异,而较白光下降23.2％.延长光周期至16 h,植株形态呈现出避荫反应特征,群体光截获能力大幅提升,叶面积和地上部干重较对照分别增加167％和163％,花芽总数较对照提升110.7％,产量较对照提升60.2％,较10 h光周期处理提升45.6％,电能利用效率较10 h光周期处理提升142.5％.所有补光处理均提升了果实的滴定酸和可溶性蛋白含量,而红蓝 9/1 和红蓝 9/1+FR 处理的可溶性糖含量显著高于其他处理.[结论]在日光温室草莓补光生产中,应考虑应用远红光,避免使用近紫外光,并适当延长光照时间来有效提升草莓产量、品质和电能利用效率.
LED补光草莓非可见光光周期日光温室
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为解决传统温室灌溉模式水资源浪费、养分分配不均、人工管理效率低等问题,该文提出应用智能农业机械化技术实现精准灌溉,并系统介绍了传感监测、智能决策与算法、机械化执行设备等技术模块,总结了新灌溉方案的技术实现途径、应用效果和改进空间.采用智能机械化系统进行精准灌溉,可以对温室环境参数进行精细控制,减少水分消耗,在提高水资源利用率的同时提高作物产量.
智能农业机械化技术温室大棚精准灌溉应用前景
