桂南地区温室苗木生产环境参数与设备的优化

论文摘要

本文旨在解决目前桂南地区温室（大棚）苗木生产中,温室（大棚）建造、环境调控方法不当、成本高的问题。运用三元二次通用旋转组合回归试验设计方法,本文研究了代号为D-2的桉树苗光合速率与气候环境因子之间的变化规律,用SAS软件进行数据处理,得出温度编码值X1、净辐射编码值X2、二氧化碳浓度编码值X3与净光合速率y之间关系的回归方程。对桂南地区各类温室组合夏季降温和冬季保温性能进行了一年多的实地监测,结果表明:冬季在门窗密闭情况下,温室内温度比温室外温度高0.5～4.0℃;若在四周及顶部加一层塑料薄膜密封保温,温室内温度可比温室外温度高3.1～7℃,但透光率大大降低,阴雨天温室内光强不足,必须综合考虑。采用湿帘-风机加外遮阳降温,可使温室内温度比温室外温度低2.5～6℃。采用外遮阳装置加天、侧窗机构配以喷雾系统,可使温室内温度比温室外温度低1～3.5℃,若再配以植物的蒸腾降温可使温室内温度比温室外温度低4.5℃。利用优化理论,对桉树苗净光合速率函数模型进行了优化,得出目标函数的最大值为Ymax=36.89μmol.CO2/（m2s）,对应温度为27.1℃,净辐射为487.93μmolm-2s-1,二氧化碳浓度为700ppm。同时考虑到各季节的特点,对桂南地区几种典型气候的温度、净辐射合理取值范围进行了优化界定。提出苗木生长等净光合速率新概念,绘制了等净光合速率的环境因子组合图,为人工选择环境因子水平提供了方便。根据桂南地区的气候特征及各类温室的调控能力,对特定气候条件下的净光合速率函数进行了优化。确定了启用内、外遮阳网的室外净辐射强度。根据生产性温室的投资费用、使用年限、环境因子的调控效果、桉树苗净光合速率、控制费用,构建了苗木生产单位成本光合速率的新概念。对桂南地区六种典型温室在各季度的单位成本光合速率进行了计算对比,对适合于桂南地区桉树苗生产的温室设备进行了优化组合,结果表明:全年性价比最高的是配有湿帘的塑料薄膜温室,其次为配有喷雾的塑料薄膜温室。对不同顶层覆盖材料的外遮阳网遮阳率进行了优化,结果表明:当顶层覆盖材料为玻璃温室时,采用60%遮阳率的遮阳网最佳;当顶层覆盖材料为波浪板和塑料薄膜

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 概述
• 1.1 问题的提出和课题的目的意义
• 1.2 关于温室温度环境控制技术现状
• 1.2.1 自然通风
• 1.2.2 遮阳（遮光）
• 1.2.3 湿帘-风机
• 1.2.4 水膜降温系统
• 1.2.5 喷雾降温
• 1.2.6 集中雾化蒸发降温系统
• 1.2.7 温室地道风降温系统
• 1.2.8 太阳能降温技术
• 1.2.9 植物蒸腾对作物冠层的冷却作用
• 1.3 关于温室湿度环境控制技术现状
• 1.3.1 相对湿度对植物的影响
• 1.3.2 湿度调控方法
• 1.4 关于控制系统的研究
• 1.4.1 系统的硬件构成
• 1.4.2 系统的软件构成及控制参数
• 1.5 温室环境调控技术的发展趋势
• 1.5.1 温室温湿光及二氧化碳浓度调控与其它环境因子调控有机结合
• 1.5.2 智能控制得到进一步应用和发展
• 1.5.3 因地制宜，低能耗、低成本
• 2 温室桉树苗生长与气候环境参数关系的研究
• 2.1 概述
• 2.2 环境因子对苗木光合速率的影响
• 2.2.1 温度的影响
• 2.2.2 湿度的影响
• 2.2.3 二氧化碳的影响
• 2.2.4 光照的影响
• 2.2.5 温室综合气候环境系统分析
• 2.3 温室桉树苗光合作用与气候环境因子之间的变化规律研究
• 2.3.1 试验研究的目的
• 2.3.2 试验方案
• 2.3.3 试验设计
• 2.4 试验数据处理及统计分析
• 2.4.1 编码表
• 2.4.2 计算程序
• 2.4.3 程序运算结果
• 2.4.4 程序运算结果分析
• 2.4.5 因素主次及其对试验指标影响分析
• 2.5 模型验证
• 2.5.1 夏季净光合速率模拟值与实测值对比
• 2.5.2 冬季净光合速率模拟值与实测值对比
• 2.5.3 春季净光合速率模拟值与实测值对比
• 2.6 本章小结
• 3 桂南地区温室气候环境调控水平研究
• 3.1 概述
• 3.2 桂南地区的气候特征
• 3.2.1 整体特征
• 3.2.2 春季特征
• 3.2.3 夏季特征
• 3.2.4 秋季特征
• 3.2.5 冬季特征
• 3.3 桂南地区几种典型温室的气候环境调控情况监测
• 3.3.1 测试仪器和方法
• 3.3.2 测试温室及结果
• 3.4 监测结论与分析
• 3.5 本章小结
• 4 温室桉树苗生产环境控制参数优化
• 4.1 概述
• 4.2 基于苗木生长最佳的理论最优解
• 4.2.1 目标函数和约束条件
• 4.2.2 计算程序
• 4.2.3 程序运算结果
• 4.3 基于不同气候环境参数的次优解
• 4.3.1 主效应分析
• 4.3.2 冬季温室环境参数调控
• 4.3.3 夏季温室环境参数调控
• 4.4 本章小结
• 5 基于最大单位成本光合速率的温室设备组合决策
• 5.1 概述
• 5.1.1 生产性温室的主要结构形式
• 5.1.2 现代温室的评价与选择综述
• 5.2 温室设备建造成本分析
• 5.2.1 VENLO 型玻璃温室
• 5.2.2 屋顶为波浪板温室
• 5.2.3 塑料薄膜连栋温室
• 5.3 不同类型温室使用成本分析
• 5.3.1 各设备组合改变环境参数的成本
• 5.3.2 各季节不同温室组合的环境调控性价比
• 5.4 本章小结
• 6 外遮阳网遮阳率参数优化
• 6.1 概述
• 6.2 玻璃温室（透光率80%）
• 6.2.1 采用遮阳率为75%的外遮阳网情况
• 6.2.2 采用遮阳率为70%的外遮阳网情况
• 6.2.3 采用遮阳率为65%的外遮阳网情况
• 6.2.4 采用遮阳率为60%的外遮阳网情况
• 6.3 波浪板温室（透光率70%）
• 6.3.1 采用遮阳率为75%的外遮阳网情况
• 6.3.2 采用遮阳率为70%的外遮阳网情况
• 6.3.3 采用遮阳率为65%的外遮阳网情况
• 6.3.4 采用遮阳率为60%的外遮阳网情况
• 6.3.5 采用遮阳率为50%的外遮阳网情况
• 6.4 塑料薄膜温室（透光率60%）
• 6.4.1 采用遮阳率为75%的外遮阳网情况
• 6.4.2 采用遮阳率为70%的外遮阳网情况
• 6.4.3 采用遮阳率为65%的外遮阳网情况
• 6.4.4 采用遮阳率为60%的外遮阳网情况
• 6.4.5 采用遮阳率为50%的外遮阳网情况
• 6.5 本章小结
• 7 冬季和早春季节温室育苗的补光
• 7.1 概述
• 7.2 桉树苗补光的实验研究
• 7.2.1 目的
• 7.2.2 试验方案
• 7.2.3 实验结果
• 7.3 温室育苗补光的分析与试验研究
• 7.3.1 人工光源选择
• 7.3.2 补光的时机选择
• 7.3.3 补光强度
• 7.3.4 温室育苗补光的试验结果
• 7.3.5 成本分析
• 7.4 本章小结
• 8 基于PLC 的模糊遗传算法的温室环境监控系统
• 8.1 概述
• 8.2 温室系统硬件设计
• 8.2.1 PLC 可编程逻辑控制器在温室控制中的模拟输入口共享技术
• 8.2.2 温室控制中监测参数采集特点
• 8.2.3 温室系统的数据采集特点可使 PLC 模拟输入口共享
• 8.2.4 实施方案
• 8.3 数据采集
• 8.3.1 温度测量
• 8.3.2 湿度测量
• 8.3.3 二氧化碳测量
• 8.3.4 光照测量
• 8.4 遗传算法的基本原理
• 8.5 遗传算法优化隶属函数
• 8.6 控制算法程序流程
• 8.7 本章小结
• 9 结论与创新点
• 参考文献
• 本人简介
• 导师简介
• 读博期间发表的学术论文及主要科研工作
• 致谢