草莓高架基质栽培的基质水分扩散和草莓生理特性及滴灌控制系统研究

摘要

高架栽培是一种新型的设施栽培模式，一般以基质作为栽培介质，采用滴灌灌溉方式，在草莓栽培中得到了一定范围的推广。但是目前高架栽培的水分管理还比较粗放，水分浪费比较严重。针对这一问题，本文通过自行搭建的一套温室草莓高架栽培试验台，进行了滴灌条件下草莓高架栽培混合基质的水分分布特性、不同水分灌溉下限对草莓生理指标的影响的试验，在此基础上设计开发了一套基于物联网的温室高架栽培灌溉测控系统，为高架草莓精确灌溉提供科学依据。主要的研究内容与结果如下：
　　（1）基质高架栽培水分运移特性
　　对高架基质栽培槽剖面基质含水率进行监测，观察剖面水平方向以及竖直方向上含水率的变化特征，从而为确定合理的滴灌量提供依据。结果表明：高架栽培单株作物一次滴灌量需低于90ml；滴灌结束后的前20min是水分扩散的高峰期，20min后，水分扩散速度减慢，60min时基质水分趋于稳定；滴灌基质初始含水率越大，水分水平扩散速度越快，最终的扩散距离也越大，湿润半径也更大；滴灌流量对水分扩散影响无显著差异；栽培槽内水分分布均匀后，距离滴灌滴头水平距离相同的10cm深度处的基质含水率高于5cm的基质含水率，滴灌流量0.5L/h栽培槽内基质含水率较0.95L/h滴灌流量较为均匀。
　　（2）基质水分状况对草莓生理特性的影响
　　在高架栽培基质槽内安插基质水分传感器探头，监测逐渐干旱下草莓的生理生态指标的变化，并设计了四种不同的灌溉水分下限，研究复水前后草莓的生理生态指标的变化，并测定相应的生长指标，从而确定草莓高架栽培最佳的滴灌下限。结果表明：光合参数Pn、Tr、Gs，叶水势、叶绿素荧光参数Fv/Fm、Yield、qP随着干旱程度加剧而减小，可以按照Logistic方程对其进行拟合，而WUE、F0、qN不满足Logistic方程；分析Logistic曲线可知，基质含水率达到63％最大持水量左右时，生理生态参数开始下降，达到40%最大持水量左右时，生理生态指标下降速度增加；由F0、qN值可知，基质含水率达到20%最大持水量，草莓植株在光化学器官受损，4天后无法恢复正常；基质含水率下限为55%最大持水量，草莓开花最高，可用55%~63%最大持水量作为滴灌下限。
　　（3）基于物联网的高架栽培草莓的灌溉测控系统研究
　　根据上述实验结果，针对温室高架无纺布基质栽培开发出一套基于物联网的草莓高架栽培灌溉测控系统。首先基于物联网通用系统，选择适合温室高架栽培的温度传感器、湿度传感器、光照传感器、基质水分传感器以及灌溉控制设备，并且设计了一套基于Android的灌溉测控系统，最后在温室高架栽培试验台进行了初步的试验，试验表明，该系统运行稳定，当基质含水率达到灌水下线时能够及时报警，并且能够实现系统的自动灌溉，系统有一定的可靠性，有一定的实用价值。

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第一章绪论

1.1研究的目的及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容与方法

第二章高架无土栽培基质水分运移特性

2.1试验材料与方法

2.2结果与分析

2.3本章小结

第三章基质水分状况对草莓生理生态指标的影响

3.1试验的材料与方法

3.2 试验结果与分析

3.3 讨论

3.4本章小结

第四章基于物联网的高架栽培草莓灌溉测控系统研究

4.1系统总体设计

4.2基于Android的灌溉系统硬件开发

4.3系统软件开发

4.4系统运行试验

4.5本章小结

第五章工作总结及展望

5.1 工作总结

5.2展望

致谢

参考文献

硕士期间发表论文与科研工作