温室作物水运移机理及需水信息的研究

论文摘要

本课题进行研究前查阅整理了大量的国内外相关研究资料,掌握了国内外的研究动态和课题进展情况,进行了必要的调查和学习,为课题的研究打下了良好的基础。本论文首先从土壤—植物—大气连续体（SPAC）的水分连续体整体入手,分析水分运移能力对于整个连续体中水分能量、阻力的分布以及各个部分能量、阻力的变化规律和相互反馈关系,系统内的水分通量和能量、阻力、水容的分布。在对植物水流移动机制进行了理论分析的基础上,根据质量平衡的原理和植物叶片渗流的特点,推导了植物水流运移微观三维渗流模型;并在一定假设的基础上,分析了植物微灌渗流的定解条件;在对植物水流微观控制方程的数值分析中,采用有限单元法,模拟了植物渗流的水势场和速度场变化。根据植物水流的瞬态流变化特点,以植物水容、水流阻力和蒸腾为参变量,推导了植物水流的液态流水势的时间变化模型,并通过实验对比分析。根据植物水流通量在SPAC体系中的相变特点,分析了植物液态流和气态流的变化特点。植物微弱的电信号是生物体内最重要的物理信号,它在外界刺激中起到重要的作用,植物电位信号与外界环境的刺激与胁迫存在关联,电信号在多种化学物质的刺激下都可被激发,本论文在充分了解作物水分传输理论基础上,通过对植物电位信号的特性分析和植物需水信息的检测方法的研究,分析了其用于植物水胁迫检测的可行性,构建了植物微弱信号提取的硬件系统,开发了基于虚拟仪器-Labview 信号采集与分析系统,通过对温室内黄瓜的对比实验分析,表明:水分匮缺对植物的电位信号影响了动作电位和变异电位变化,植物电位信号的变化特点可以反映出植物的水分匮缺状况。从而为温室内实现人和植物对话提供了有效手段。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 农业节水理论及研究概况
• 1.3 作物需水信息技术的研究概况
• 1.4 实验方案与设计
• 第二章 植物体内水流传输的理论分析
• 2.1 引言
• 2.2 植物体内水流传输的机制分析
• 2.2.1 植物水流传输的路径
• 2.2.2 植物水流传输的驱动力
• 2.2.3 植物水流传输的阻力
• 2.2.4 植物的水容
• 2.3 植物水分流动的数学分析
• 2.3.1 植物体内水分传输的数学模型
• 2.3.2 植物渗流传输的控制方程与定解条件
• 2.3.3 植物渗流传输的数值分析
• 2.3.4 植物体内流体渗流的数值模拟
• 2.4 小结
• 第三章 植物水流通量的分析与实验
• 3.1 引言
• 3.2 植物水流通量的液态流方程分析
• 3.3 植物水流通量的气态流方程分析
• 3.4 植物水流通量的实验分析
• 3.5 基于水流通量的水分亏缺分析
• 3.6 小结
• 第四章 基于植物电位信号的需水信息研究
• 4.1 引言
• 4.2 植物电位信号的特性分析
• 4.2.1 植物电位信号感应的生理基础
• 4.2.2 植物电位信号的传递方式与特点
• 4.3 植物电信号的采集
• 4.3.1 植物电信号的特点与采集
• 4.3.2 植物电信号采集的硬件系统
• 4.3.3 植物电信号采集的软件系统
• 4.4 植物电信号的分析处理
• 4.4.1 植物电信号的预处理
• 4.4.2 植物电信号的小波降噪
• 4.5 植物电信号的实验研究
• 4.5.1 实验设计方案
• 4.5.2 实验结果分析
• 4.6 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 摘要
• ABSTRACT