陳 曄

（沈陽市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研發(fā)服務(wù)中心；沈陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，遼寧 沈陽 110034）

溫室生產(chǎn)中，環(huán)境溫度、濕度是影響作物生長發(fā)育的重要因素，是決定優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)日光溫室的通風(fēng)控溫、控濕仍然是由人工開閉風(fēng)口操作完成，人工放風(fēng)需要有人長期在設(shè)施中觀察溫度，每天都要占用2-3小時(shí)進(jìn)行放風(fēng)，人工浪費(fèi)嚴(yán)重，并且溫濕度難以做到精確控制，遠(yuǎn)未達(dá)到作物生長需要的最佳環(huán)境條件。多云多風(fēng)異常天氣，人員管理不及時(shí)，棚室溫度會忽冷忽熱，導(dǎo)致作物病害發(fā)生；雨天常因關(guān)風(fēng)不及時(shí)，造成雨水進(jìn)棚，損毀作物；因遺忘而忘記開風(fēng)，導(dǎo)致溫室出現(xiàn)高溫、亞高溫危害，影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)，有的甚至絕收。黃瓜是世界范圍內(nèi)需求量較大的蔬菜種類之一，隨著種植管理技術(shù)和設(shè)施的不斷發(fā)展，設(shè)施黃瓜的面積也在不斷增加。因此，開展設(shè)施黃瓜智能通風(fēng)控溫控濕數(shù)學(xué)模型研究，解決設(shè)施黃瓜溫室內(nèi)溫濕度調(diào)控等一系列難題，實(shí)現(xiàn)智能通風(fēng)精準(zhǔn)控溫控濕操作，為設(shè)施黃瓜標(biāo)準(zhǔn)化栽培、產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展提供科技支撐，對實(shí)現(xiàn)設(shè)施黃瓜提質(zhì)增效具有重要意義。

1.材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 通風(fēng)設(shè)備

采用沈陽青聯(lián)農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的MN127型通風(fēng)器。該設(shè)備主要由電源、控制器、傳感器和執(zhí)行器四部分構(gòu)成，單機(jī)可帶動120米溫室通風(fēng)，適應(yīng)各類溫室結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀、氣候條件，產(chǎn)品性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠，數(shù)據(jù)采集精準(zhǔn)、存儲查看便捷。

1.1.2 試驗(yàn)棚室

在遼寧沈陽新民市大民屯鎮(zhèn)平安堡村選擇相鄰傳統(tǒng)混合鋼架結(jié)構(gòu)日光溫室10個(gè)，長度從81-224米，寬度在7-8米，墻體厚度在3.7-6.3米，墻體高度在2-4米，使用年限為0-12年間。（基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表1）

表1 目標(biāo)棚室基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集表

2 鋼架 122° 54′ 27″ 42° 41′ 53″ 615 301 81.4 8 4.5 4.1 4 良好3 鋼架 122°54′23″ 42°42′14″ 616 205 224 7.9 4 5.1 3 良好4 鋼架 122° 54′ 53″ 42° 42′ 35″ 616 193 112 7.5 3.8 3.7 2 一般5 鋼架 122° 54′ 53″ 42° 42′ 36″ 616 186 113 7.2 3.7 3.7 2 一般6 鋼架 122° 55′ 11″ 42° 42′ 16″ 612 191 91.38.65 4.8 6.3 2.4 優(yōu)質(zhì)7 鋼架 122° 55′ 52″ 42° 43′ 00″ 619 178 104.6 8 3.7 3.7 2.8 一般8 鋼架 122° 54′ 25″ 42° 41′ 50″ 646 195 90 7.95 4.2 4.2 3.7 較差9 鋼架 122° 55′ 12″ 42° 41′ 49″ 622 89 165 8 4.3 4.3 3.7 一般10 鋼架 122° 55′ 11″ 42° 41′ 48″ 614 63 147 8.2 4.3 5.4 3.5 優(yōu)質(zhì)

1.1.3 供試作物

種植黃瓜（Cuculnis sativu L .）品種為奇美1號。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 技術(shù)路線

根據(jù)黃瓜產(chǎn)量、品質(zhì)、收入記載，從觀測數(shù)據(jù)中篩選出產(chǎn)量高、質(zhì)量優(yōu)、經(jīng)濟(jì)效益高的目標(biāo)棚室，整理分析MN127型通風(fēng)器測定并存儲的溫室小氣候環(huán)境數(shù)據(jù)，探究科學(xué)放風(fēng)調(diào)控對設(shè)施黃瓜產(chǎn)量、品質(zhì)、效益的影響，總結(jié)出一天中的早晨、上午、中午、下午、傍晚五個(gè)時(shí)段最佳放風(fēng)溫度和變溫時(shí)間，編制人工智能模擬環(huán)境控溫最優(yōu)數(shù)學(xué)模型。

1.2.2 設(shè)備安裝

在定植越冬茬黃瓜前，目標(biāo)棚室安裝智能通風(fēng)器。其中，目標(biāo)棚室3安裝兩套通風(fēng)設(shè)備，其余每棚室安裝1套設(shè)備，每套設(shè)備配備溫度傳感器安裝3個(gè)，傳感器1為棚室主控溫傳感器，安裝于棚室風(fēng)口正下方，作物生長點(diǎn)上10公分位置。傳感器2、3安裝于近風(fēng)口和遠(yuǎn)風(fēng)口端各1個(gè)，其除可替代主控溫傳感器控溫外，還可通過比較與主控溫傳感器所獲溫度差值，對提高或降低控溫參數(shù)，提前或延后開風(fēng)和關(guān)風(fēng)時(shí)間進(jìn)行分析比較。

1.2.3 栽培管理

各棚室統(tǒng)一栽培管理模式。

①整地施肥。結(jié)合整地，畝施充分腐熟優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥3000kg，過磷酸鈣100～150kg，餅肥200～300kg，草木灰50～100kg。深翻30cm，然后耙細(xì)整平，做畦，澆水保墑待定植。

②定植。2020年l0月20日播種，膜下5cm地溫穩(wěn)定在12℃后，于11月23日定植。

③前中期管理。定植后約15d，澆1次稀薄腐熟糞水，趁墑松土；四葉一心到盛果期及時(shí)搭架和吊（綁）蔓，保持土壤濕潤，結(jié)合澆水隔兩水追1次肥，結(jié)瓜盛期可隔1水追1次肥，開溝追施或穴施。

④后期管理。盛果期后，平均10d左右澆1次肥水，每隔7-10 d葉面噴施速樂硼1次。

2.結(jié)果與分析

2.1 最優(yōu)棚室篩選

采用產(chǎn)量和口感來進(jìn)行最優(yōu)指標(biāo)篩選，產(chǎn)量測量按照單果質(zhì)量來評估，10個(gè)目標(biāo)棚室每隔10米選取一目標(biāo)點(diǎn)，采摘1顆黃瓜測量單果質(zhì)量，1顆果實(shí)用于口感評價(jià)。選取目標(biāo)點(diǎn)平均質(zhì)量作為棚室果實(shí)質(zhì)量。將每個(gè)棚室采集用于口感評價(jià)的果實(shí)切成均勻小塊，每個(gè)棚室混合在一起，隨機(jī)挑選20人試嘗待評價(jià)樣本，并給出相應(yīng)評分，最優(yōu)為10分，最低為1分，將20人平均評價(jià)作為樣本最終口感評價(jià)指標(biāo)。

使用距平百分率評估質(zhì)量與口感，其表達(dá)公式為：

距平百分率=（實(shí)測值-均值）/均值

分別計(jì)算10個(gè)目標(biāo)棚室質(zhì)量距平百分率和口感距平百分率。將-100%至100%折算為-10分至10分質(zhì)量評分和口感評分，并按照1：1比例綜合計(jì)算綜合評分，按照綜合評分高低評價(jià)目標(biāo)棚室優(yōu)劣。（綜合評分結(jié)果見表2）由表2可知：目標(biāo)棚室6綜合評分4.5最高，為最優(yōu)棚室。

表2 目標(biāo)棚室綜合評分表

2.2 最優(yōu)調(diào)控指標(biāo)確定

選取目標(biāo)棚室6作為最優(yōu)調(diào)控目標(biāo)棚室，以進(jìn)一步探究調(diào)控指標(biāo)的差異。同時(shí)選取目標(biāo)棚室3/4/8進(jìn)行調(diào)控指標(biāo)對比分析。其中目標(biāo)棚室6內(nèi)有3個(gè)傳感器，6-1、2、3傳感器據(jù)地距離、距東山距離、距北墻距離分別為1.3米、1.36米、1.33米；31米、46米、62米；1米、0.95米、0.79米。將各棚室傳感器在同一時(shí)期獲取的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)其顯著性見表3。并制作折線圖。（見圖1）

表3 優(yōu)質(zhì)調(diào)控對溫度的影響（℃，X±s）

圖1 傳統(tǒng)混合鋼架結(jié)構(gòu)目標(biāo)棚室每50分鐘溫度變化圖

由表3和圖1可知：目標(biāo)棚室6與目標(biāo)棚室4、目標(biāo)棚室8存在極顯著性性差異，這表明兩種的調(diào)控指標(biāo)差異較大，這與目標(biāo)棚室綜合評分吻合，目標(biāo)棚室3和目標(biāo)棚室4為此批次實(shí)驗(yàn)中最不好的兩個(gè)調(diào)控指標(biāo)。他們的差異主要體現(xiàn)在最優(yōu)調(diào)控棚室6夜間溫度明顯低于目標(biāo)棚室4和8，棚室6最低溫度為9℃左右，而目標(biāo)棚室8最低溫11.0℃，目標(biāo)棚室4最低溫度8.6℃；這是由于最優(yōu)調(diào)控的落簾時(shí)間在16點(diǎn)40分左右，起簾時(shí)間早，在7點(diǎn)20分至8點(diǎn)之間溫度開始上升，而調(diào)控較差棚室在16點(diǎn)10分左右即開始閉棚，較優(yōu)質(zhì)棚室早30分鐘左右，通過推遲落簾時(shí)間，延長光照，調(diào)整晝夜溫差。起簾后，要及時(shí)調(diào)整，使溫度不至于過快增長，要控制增長速度，在 8：00-9：00間溫度在 10℃ -18℃。9：30分開始進(jìn)入迅速升溫階段，控制棚室溫度最高溫度不宜超過30℃。10：30至13：30之間控制最高溫度不要超過28℃，下午2：50至3：10適當(dāng)關(guān)閉風(fēng)口，提高開關(guān)風(fēng)溫度，保持熱量。因此，越冬茬設(shè)施黃瓜調(diào)控指標(biāo)應(yīng)為：7：00-8：00，調(diào)溫范圍在 9.5-10.5℃；9：30-10：00，調(diào)溫范圍在 18-27℃；10：30-13：30，調(diào)溫范圍在 26-29℃；14：50-15：10，調(diào)溫范圍在20-24℃；16：20-16：40調(diào)溫范圍在 8-11℃?；谏鲜鲈囼?yàn)數(shù)據(jù)及分析，越冬茬設(shè)施黃瓜智能通風(fēng)控溫控濕最優(yōu)數(shù)學(xué)模型參數(shù)應(yīng)為：精控開風(fēng)溫度32℃，精控關(guān)風(fēng)溫度29℃；設(shè)置起點(diǎn)開風(fēng)溫度25℃，起點(diǎn)關(guān)風(fēng)溫度20℃；設(shè)置排潮溫度27℃，排潮開風(fēng)時(shí)間20秒。

3.結(jié)論

通過對傳統(tǒng)日光溫室越冬茬設(shè)施黃瓜智能通風(fēng)精準(zhǔn)控溫控濕數(shù)學(xué)模型參數(shù)的研究，得到如下結(jié)論：越冬茬設(shè)施黃瓜智能通風(fēng)控溫控濕數(shù)學(xué)模型為：當(dāng)棚室溫度達(dá)到25℃時(shí)，執(zhí)行器開始開風(fēng)，開到起點(diǎn)位置停止；當(dāng)溫度上升到27℃時(shí)，執(zhí)行器從起點(diǎn)位置開風(fēng)20秒，開始排潮，當(dāng)溫度再次達(dá)到27℃時(shí)進(jìn)行再次排潮，完成排潮后處理器處于待機(jī)狀態(tài)；排潮后，當(dāng)溫度在20℃-32℃之間，風(fēng)口處于起點(diǎn)位置待機(jī)；當(dāng)溫度高于32℃時(shí)從起點(diǎn)位置向最大位置開啟放風(fēng)；當(dāng)溫度低于29℃時(shí)，風(fēng)口關(guān)??；當(dāng)溫度低于20℃，風(fēng)口從起點(diǎn)位置向零點(diǎn)位置關(guān)小。