溫室環境作物生長模型與環境最佳化調控

《溫室環境作物生長模型與環境最佳化調控》是依託江蘇大學，由毛罕平擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：溫室環境作物生長模型與環境最佳化調控
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：毛罕平
• 依託單位：江蘇大學

項目摘要

本項目以日光溫室和連棟溫室、設施栽培果菜和葉菜類典型作物番茄和生菜為對象，研究植物-環境-設施系統多因子互作關係，建立基於生物學機理的作物生長模型和養分吸收分配模型，以能量平衡和物質平衡為基礎的溫室環境因子動態模型，形成典型作物、不同溫室結構和地理區域等標準模組化模型資料庫，解決缺乏具有普適性、定量化的環境和作物模型的問題；研究作物與環境兩個不同時間尺度模型的解耦方法，提出溫室作物生長信息的低成本檢測方法，探索按作物生理過程真實需求進行反饋控制的新途徑；提出溫室氣候和水肥環境的多目標最佳化調控方法，創製基於作物生長信息的溫室環境智慧型控制系統。形成溫室綜合環境智慧型調控理論體系，突破國內外通常只依據環境因子信息和經驗知識進行溫室環境控制的瓶頸，實現高效、高產、節能、節水、節肥的溫室環境智慧型控制。

結題摘要

針對國內在溫室環境調控方法的基礎研究滯後，缺乏具有普適性、定量化的環境和作物模型，無法按作物真實需求進行環境最佳化控制等問題。以典型的日光溫室和連棟溫室、設施栽培典型作物番茄和生菜為對象，研究並取得了以下主要結果：①建立了作物生長模型和養分吸收與分配模型、產量預測和生長評價模型，模型更具機理性和反映生長全過程。②構建了典型作物、典型溫室結構和執行機構、地理區域的環境因子動態模型庫，解決了目前溫室環境模型缺乏系統性和普適性的問題。③研究了作物-環境-設施系統多因子之間的互作關係，提出了作物與環境時間尺度的解耦方法，解決了作物生長模型和環境因子動態模型之間在時間尺度上的不一致性、及模型之間的分解和協調問題。④發明了番茄和生菜氮磷鉀營養、水分、冠幅、株高、莖粗、果實直徑等作物生長信息實時快速檢測的方法，解決了在設施栽培複雜環境下作物營養、水分、長勢等眾多信息的原位、連續、準確、快速檢測難題。⑤研究了作物生長參數與水肥、氣象環境因子的模糊關係及生長信息評價，提出了基於作物生長信息的溫室氣候與水肥環境多目標最佳化控制方法，突破了目前國內外溫室環境控制只依據環境因子信息進行控制的局限性，具有傳統經驗方法不可替代的重要作用。⑥發明了多種母液、濃度、酸鹼度線上動態、精確調配方法，解決了營養液組分的動態調控的難題，能同時適應溫室多品種、多灌區的營養液供應。⑦創製了滑軌式、懸軌式和自走式作物生長信息線上檢測裝備3類，和營養液自動灌溉施肥機3種、適合規模化設施園藝無線感測器網路1套、通用型溫室環境控制器1種，實現了溫室低成本、精確全面的作物生長和環境信息的實時檢測和精確調控。 在國內外核心刊物上發表學術論文49 篇，其中19 篇被SCI、EI 收錄；授權發明專利23件，授權實用新型專利2件；申請PCT國際發明專利17件；完成計算機軟體著作權登記6件；通過部級科技成果鑑定3項。