气雾栽培式家庭植物工厂的设计及喷雾频率的优化研究

摘要

近年来，由于人们对生活品质要求的提高，加上环境污染、农药蔬菜等问题的发生，愈来愈多的人开始关注家庭式植物培养装置。相比于现有的家庭式植物培养装置，本文将目前新兴的栽培模式——具有可促进植物根系生长、发挥植物生长潜能并且提高空间利用率的气雾栽培模式，引入到家庭式植物培养装置中，解决了部分现有家庭式植物培养装置存在的问题，并为气雾式家庭植物培养装置的优化运行提出一系列的研究方案，主要的研究内容及结论如下:
　　(1)为了提高目前家庭植物培养装置的空间利用率、观赏性以及操作便利性，本文提出了一套应用气雾栽培方式的家庭植物培养装置，并对装置中各个部件的设计和选型提出了具体的要求，实现了家庭植物培养装置的模块化和可移动化。
　　(2)以气雾栽培喷雾频率控制实验为目标，设计并搭建了气雾栽培实验平台，整个系统主要由水泵、管路、9个植物培养单元所构成，经测试，所搭建的实验平台各部件均运行正常，符合实验要求，可进行实验。
　　(3)由于气雾喷雾频率值不仅会对植物的生长产生显著作用，也影响到目前泵的使用寿命和电能的使用，且目前气雾栽培中喷雾频率的研究相对匮乏，本文设计了一种由单个泵带动的多个由电磁阀独立设置喷雾频率的种植单元的气雾栽培实验平台进行频率优化实验，用实验探究了采用所搭建的气雾栽培实验平台进行喷雾频率优化实验的可行性，实验结果表明，该气雾栽培实验平台上可以开展喷雾频率优化实验。
　　(4)采用SPSS、R和MATLAB等统计分析软件进行频率优化数据分析，通过研究每个种植箱上的生菜鲜重数据的分布情况，发现数据分布都呈现不同的偏态分布，这将为以后频率优化实验数据分析选择方法提供指导意义。同时在该实验装置中安排了单因素多水平的喷雾频率优化实验(固定喷雾时间，设置不同的间隔时间)，以生菜为种植对象，通过数据分析探究了喷雾频率值的变化对植物生长量和数据分布的影响情况。实验结果发现，在一定的范围内，在固定喷雾时间依次增加间隔时间后，鲜重和特征值及三个百分位特征值呈现相似的变化趋势:主要呈现先上升后下降的趋势。特征值拟合最优为三次方曲线拟合。对拟合曲线进行分析，对于鲜重和特征值经过综合考量后，在固定喷雾时间为5min的情况下最优喷雾间隔时间约为120min。

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致谢

摘要

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表格清单

1．1 课题背景与研究意义

1．2 家庭植物工厂的研究现状

1．3 气雾栽培技术

1．4 研究内容及技术路线

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 技术路线图

1．5 本章小结

第二章 气雾式家庭蔬菜花卉培养装置设计

2．1．2 工作流程

2．2 气雾式家庭蔬菜花卉培养装置总体结构设计

2．2．1 装置的总体结构设计

2．2．2 营养液循环控制箱结构设计

2．2．3 蔬菜花卉承载模块结构设计

2．2．4 栽培室结构设计

2．2．5 关键机构选型

2．3 本章小结

第三章 气雾栽培实验平台的设计与搭建

3．1 系统总体设计

3．1．1 研究目的

3．1．2 方案设计

3．1．3 系统措建

3．2 喷雾系统

3．2．2 水泵

3．2．3 管道

3．2．5 喷雾自动控制系统

3．3 光照系统

3．3．1 系统选型与搭建

3．3．2 光照自动控制系统

3．4 小结

第四章 生菜培育的喷雾频率优化实验研究

4．1 明确实验目的

4．2 材料与方法

4．2．1 供试材料

4．2．2 实验环境

4．2．3 实验方案设计

4．2．4 生物生长情况

4．2．5 各参数测量方法

4．3 结果分析

4．3．1 实验平台用于喷雾频率优化的可行性分析

4．3．2 不同喷雾频率对植物生长量影响

4．4 本章小结

5．1 主要研究结论

5．2 论文创新点

5．3 研究展望

参考文献

作者简历