基于环境VPD决策的温室甜瓜灌溉系统设计与试验

作     者：张智 王正 刘杰成 孔婷婷 谢佳睿 张梦池 ZHANG Zhi;WANG Zheng;LIU Jiecheng;KONG Tingting;XIE Jiarui;ZHANG Mengchi

作者机构：西北农林科技大学园艺学院陕西杨凌712100 农业农村部西北设施园艺重点实验室陕西杨凌712100 

基　　金：陕西省农业科技创新驱动项目(NYKJ-2021-YL(XN)04) 陕西省科技创新团队项目(2021TD-34) 西安市科技计划项目(2021JH-05-0024) 国家大宗蔬菜产业技术体系专项(CARS-23-D06) 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2022年第53卷第10期

页      码：371-378页

摘      要：为实现温室甜瓜栽培的精准自动灌溉,设计了一种基于甜瓜最优生长需求的灌溉决策系统。兼顾甜瓜产量、品质、水氮利用效率3个类别10个指标建立综合评价体系,引入融合最大隶属度的AHP法确定甜瓜栽培综合最优的日灌水水平,采用K-means聚类算法对日最优灌溉量与环境温湿度数据进行分析,建立了甜瓜不同生育期基于环境饱和水汽压差(Vapor pressure deficit,VPD)聚类结果的定量灌溉决策模型。结果表明,灌水水平120%蒸腾蒸发量下甜瓜综合生长最优,不同生育期内VPD与灌溉量在聚类形心数为3时轮廓系数(0.72)最大,组间轮廓清晰,界限分明,且在VPD较高时,灌水量显著增高,聚类结果最优。自动灌溉系统采用RS485型温湿度传感器实时监测温室内的环境参数,由STM32F103ZET6单片机实现基于模型的灌溉控制,由电子流量计对灌水量计量反馈,并通过云平台实现远程监控功能。系统应用验证试验表明,甜瓜在产量、可溶性固形物含量和可溶性蛋白含量上略优于常规农艺管理,在节水方面优势显著,甜瓜全生育期累积节省灌水量15.9%,并极大地降低劳动力成本,实现自动精量灌溉。

主 题 词：甜瓜 层次分析法 饱和水汽压差 K-means聚类算法 灌溉系统 

学科分类：0402[教育学-体育学类] 0401[教育学-教育学类] 082802[082802] 08[工学] 0828[工学-建筑类] 09[农学] 0815[工学-矿业类] 0903[农学-动物生产类] 0901[农学-植物生产类] 0902[农学-自然保护与环境生态类] 090201[090201] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.6041/j.issn.1000-1298.2022.10.039

馆 藏 号：203115322...