都市農(nóng)業(yè)景觀與生態(tài)旅游(設(shè)施農(nóng)業(yè)的新技術(shù))

1、主 講： 黃 俊2011年9月8日 農(nóng)業(yè)與生物工程學(xué)院都市農(nóng)業(yè)景觀與生態(tài)旅游設(shè)施農(nóng)業(yè)的新技術(shù)設(shè)施農(nóng)業(yè)已成為我國農(nóng)業(yè)的重要產(chǎn)業(yè) 我國農(nóng)業(yè)設(shè)施面積350萬公頃，占世界總面積的80，蔬菜產(chǎn)量的40%來自設(shè)施栽培，設(shè)施果樹、設(shè)施花卉面積的增加為改善和提升城鄉(xiāng)人民的生活水平發(fā)揮重要作用；設(shè)施農(nóng)業(yè)科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展向世界展示我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平，并成為提升農(nóng)產(chǎn)品國際市場競爭力的重要支撐。設(shè)施農(nóng)業(yè)已成為我國農(nóng)業(yè)的重要產(chǎn)業(yè)設(shè)施蔬菜面積達250萬公頃，比1980年增長50倍，設(shè)施蔬菜人均占有量達80千克，比1980年增長約400倍。栽培面積、產(chǎn)量和產(chǎn)值僅次于糧食作物，在種植業(yè)中占第二位，經(jīng)濟作物中的第一位，占農(nóng)產(chǎn)品出

2、口貿(mào)易順差的第一位。 種苗產(chǎn)業(yè)設(shè)施果樹生產(chǎn)花卉產(chǎn)業(yè)與旅游觀光農(nóng)業(yè)建立了一批基地 南匯種苗基地金山蔬菜基地鮮花港紅掌基地The three main technology 全球定位系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)遙感The three advantages Under controlled conditionsFacilities and equipmentsHigher productivitiesNetwork serverOAserverGPRS/CDMANetworkData serverInformation acquisitionClimate information recording in gr

3、eenhouseSensors for biological information collection based intranetBio-informationEnvironmentInformationControl SystemEnvironment SensorBio-sensorWireless NetworkIntranetAutomatic controlSound BoxCameraSensorsVentilation通風(fēng)HeatingIrrigationControl ComputerVideo ServerGreenhouse Smart Acquisition Dat

4、asets of tomato greenhouse cultivation management systemYield 40Kg/m2 Datasets of sweet pepper greenhouse cultivation management system16th Month After Transplant28th Months After TransplantTransplant opening2nd Month After Transplant6th Month After TransplantRoot-zone restriction cultivationFertili

5、zation and soil managementPre-treatmentInterpolationQualityNutritionWaterElementsDecision-makingAnalysisExpert KnowledgeFertilization Model基于GPS/GPRS/GSM的遠程監(jiān)控RMC 生理障害由于設(shè)施栽培中，常常因為環(huán)境條件控制不當(dāng)、營養(yǎng)供給的比例失調(diào)、連作障礙等原因的影響，使設(shè)施植物的正常代謝受到破壞，輕者減產(chǎn)，重者全株死亡，這種非病菌侵染引起的病害叫植物生理障害 。植物生理障害電子檢測防御機制植物體內(nèi)會誘導(dǎo)產(chǎn)生各種病程相關(guān)蛋白(patho-genesi

6、s related, PR蛋白)，釋放各種活性氧，生成蛋白酶抑制劑。植物生體信息防衛(wèi)反應(yīng) 植物體內(nèi)本身含有的一些物質(zhì)： 皂甙（saponin）、硫苷（glucosinolate）、生氰糖苷（cyanogenic glycoside）會產(chǎn)生抗病反應(yīng)。水楊酸（salicylic acid, SA）、乙烯（ethylene）和茉莉酸（jasmonic acid）等信號物質(zhì)。 ROS （Reactive oxygen specices） 植物在生長過程中不斷產(chǎn)生活性氧，尤其是處于逆境脅迫下。MDA（Malondialdehyde） 膜脂過氧化反應(yīng)是植物受逆境脅迫的一種反應(yīng)，細胞膜質(zhì)過氧化的程度用丙二醛

7、含量表明作物受逆境脅迫程度?？寡趸镔|(zhì)：類胡蘿卜素、谷胱甘肽、抗壞血酸?？寡趸福撼趸锲缁福⊿OD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過氧化酶（APX）等都能有效地清除活性氧。作用過程：其中SOD催化植物體內(nèi)的O2-. 通過歧化反應(yīng)生成O2和H2O2，再由POD、CAT、APX等分解清除H2O2。 弱光下植物葉片具有陰生葉片的特征，有較低的葉綠素a/b值，增加葉綠素的相對含量，增加捕光色素復(fù)合體中天線色素的比例，有利于葉片更有效地捕獲有限的光能。葉綠素a/b的降低有利于吸收環(huán)境中的紅光，維持光系統(tǒng)、光系統(tǒng)之間的能量平衡，是植物對弱光環(huán)境的生態(tài)適應(yīng)。例1：弱光環(huán)境下生長

8、的植物葉黃素循環(huán)的三組分：紫黃質(zhì)(violaxanthin，V)、花藥黃質(zhì)(antheraxanthin，A)和玉米黃質(zhì)(Zeaxanthir，Z) VAZ光氧化現(xiàn)象：活性氧分子會導(dǎo)致膜脂過氧化，葉綠素大量損失，產(chǎn)生光氧化現(xiàn)象。例2：強光環(huán)境下生長的植物光氧化現(xiàn)象處理6天后不同光氧化級別的癥狀植物對低氧脅迫的適應(yīng)避低氧耐低氧通氣組織不定根木質(zhì)化與栓質(zhì)化莖延伸生長皮孔增生根表面龜裂電子受體的改變NO3-Mn4+Fe3+減緩細胞質(zhì)酸化 Glu Mal H+-ATPase ；H+-PPase 抗氧化機制酶系統(tǒng)抗氧化劑分泌有毒代謝產(chǎn)物：乳酸、乙醇、乙醛 厭氧蛋白和厭氧多肽的產(chǎn)生無氧呼吸加劇次生代謝物質(zhì)

9、的平衡激素 多胺等例3：根際低氧下生長的植物直觀的方法：癥狀診斷、顯微檢測、接種檢測等癥狀診斷與病原檢測的方法較為遲緩，當(dāng)癥狀和病原物產(chǎn)生時，往往障害已經(jīng)較為嚴重，進行治療時已晚。 化學(xué)分析方法：葉片分析法（營養(yǎng)診斷）、免疫分析方法、DNA檢測技術(shù)（病原診斷）。專家系統(tǒng)：計算機技術(shù)為主。生理障害的診斷方法與電子診斷番茄低溫、缺鈣果實番茄缺鎂葉片45 施用稻草過多 造成黃瓜缺氧施用稻草過多造成黃瓜缺氮缺氧的黃瓜葉片和果實黃瓜受二氧化硫為害葉（淺黃色的為霜霉病斑）冬瓜受二氧化硫為害葉片茄子缺錳中上葉葉脈間有黃斑和褐點茄子受亞硝酸氣體為害芹菜缺鎂葉脈間失綠生理電位傳感器：生理障害時，植物電信號都會發(fā)

10、生變化，微弱的電位變化，生理電位傳感器檢測出來。植物體內(nèi)電阻的變化與植物體的含水量和生理活動有關(guān)，利用植物電阻傳感器可以研究植物體內(nèi)的水分運輸、水分傳導(dǎo)信息的傳遞。便攜式光合作用測定儀：可以獲得植物的在一定的光合有效輻射、溫度和二氧化碳濃度下，植物的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度等生理指標(biāo)的變化。通過這些可以了解植物的生理活動是否正常，從而判斷植物的生長情況。無損傷的檢測手段葉面積測量系列產(chǎn)品 LI-3100/1+.1 臺式葉面積儀六、可以考慮開發(fā)應(yīng)用的儀器傳統(tǒng)方法：生長指數(shù)PI值的測定（Plastochron Index）PI=n+(lnLn-lnR)/(lnLn-lnLn+1)。參比葉長R

11、=70mm，n為葉片長度長于參比葉長的葉片數(shù)，Ln和Ln+l分別為第n及n+1片葉的長度。葉面積測量系列產(chǎn)品 LI-3000A便攜式葉面積儀葉面積測量系列產(chǎn)品 LAI-2000 冠層分析儀葉面積指數(shù)（LAI）冠層下可見天空比例(DIFN）平均傾斜角（MTA）傳統(tǒng)方法：比葉重（LMA ）單位面積葉干重氣體交換系列產(chǎn)品 LI-6400光合作用測量系統(tǒng)How can we measure concentrations of CO2 assimilation water transpiration rate?With (portable) infrared gas analysers (IRGAs)氣

12、體交換系列產(chǎn)品 LI-1600 穩(wěn)態(tài)氣孔計Gene Company LimitedAgricultural & Environmental Division氣體交換系列產(chǎn)品 LI-6262 CO2 /H2O分析儀最暢銷的熒光儀PAM-2000/PAM-2100野外光合作用生態(tài)生理學(xué)脅迫生理學(xué)環(huán)境污染物對植物的影響污染監(jiān)測輻射（光線）測量系列產(chǎn)品 光量子感應(yīng)器輻射（光線）測量系列產(chǎn)品 光照計Gene Company LimitedAgricultural & Environmental Division輻射（光線）測量系列產(chǎn)品 數(shù)據(jù)采集器Flow4 TM包裹式經(jīng)濟型莖流計 基于植物蒸騰作用的植物

13、灌溉水分平衡測量系統(tǒng)。 測量植物水分消耗，把它和降雨量、土壤水分及灌溉供水相比較，可以決定灌溉方案。內(nèi)置數(shù)據(jù)采集器可以收集莖流速率、降雨量和灌溉歷史數(shù)據(jù)，和電腦連接方便、精確管理植物灌溉。高效灌溉和水分平衡測量監(jiān)測作物灌溉區(qū)水利用情況測量指標(biāo): 植物蒸騰作用、降雨量和土壤水分FLOW4自動控制灌溉閥門。通過探測測徑器的橋狀張力探頭的信號變化，可以實時測量植物的日生長和長期生長。生長計已經(jīng)應(yīng)用在測試水分脅迫、高臭氧和其他大氣污染下的植物生長，還應(yīng)用在植物生長速率、和采收果實等研究上。DEX果實樹木生長測量儀 2004年4月，正式注冊成立。主要圍繞LI-6400光合作用測量系統(tǒng)、LI-8100土壤

14、碳通量測量系統(tǒng)等LI-COR公司產(chǎn)品展開，植物、土壤、環(huán)境、氣象站、水質(zhì)、水量等較為齊全的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)品體系。http:/index.aspx北京力高泰科技有限公司ECH2O土壤含水量監(jiān)測系統(tǒng)ECH2O土壤含水量監(jiān)測系統(tǒng) 土壤含水量參數(shù)可以用來研究灌溉時間、灌溉量、水滲入的深度、根系吸收水的方式及土壤水分運動與時間的關(guān)系等。土壤水分決定了溶解的營養(yǎng)物質(zhì)或污染物的運輸與儲存以及植物的水分利用率。 工作原理 ECH2O 傳感器通過測量土壤的電介質(zhì)常數(shù)，從而計算出土壤體積含水量。它是此類傳感器中唯一對土壤鹽度和溫度效應(yīng)相對較低的一種，而且耗電極少。新推出的ECH2O TE傳感器還能同時測量溫度和電導(dǎo)率

15、（EC）。主要特點 高分辨率，可以每天或每小時跟蹤研究水分利用 與水分含量相應(yīng)比例的電壓輸出 適宜于多點多層測量 對鹽分和溫度低敏感性 耗電省，易于整合 設(shè)計堅固，可以長期埋設(shè)在樣地中Drain Gauge 土壤入滲儀 可以監(jiān)測經(jīng)過土壤向地下水中滲漏的水和化學(xué)物質(zhì) 可長期安裝于地下進行監(jiān)測，壽命最少為10年。安裝此設(shè)備時可以使用鉆探設(shè)備，挖掘機等。 在農(nóng)業(yè)、草場和廢水監(jiān)測研究中，若對水質(zhì)感興趣，該儀器的收集系統(tǒng)能夠快速抽取滲漏廢水以進行化驗 主要應(yīng)用 水分平衡研究種植期間測量并控制灌溉測量并控制過多水分和養(yǎng)分流失改進垃圾填埋場的掩埋系統(tǒng)KD2土壤熱特性分析儀 小巧、便攜的土壤熱特性測量儀器，可

16、以直接測量土壤熱傳導(dǎo)和熱阻，測量時間90秒。KD2重量很輕而且堅固，適合在多個樣地穿梭測量。由于針形較小，插入土壤時不會壓緊樣品；加熱時間短，避免了因探針加熱導(dǎo)致周圍材料變干。 應(yīng)用領(lǐng)域 能量平衡中的土壤熱通量研究 埋藏電纜的熱耗散研究 地?zé)嵩O(shè)計 火災(zāi)土地的土壤熱流量研究 有關(guān)物質(zhì)水分和密度的熱特性研究 種子萌發(fā)的影響因素是一家致力于引進歐美高科技產(chǎn)品并提供系統(tǒng)解決方案的高科技公司。公司由陸地環(huán)境部、水環(huán)境部和工業(yè)儀器部組成。陸地環(huán)境部主要提供植物、土壤、氣象和環(huán)境領(lǐng)域需要的儀器，并提供氣象監(jiān)測、節(jié)水灌溉、生態(tài)監(jiān)測站等項目的系統(tǒng)解決方案；水環(huán)境部主要提供海洋和淡水研究中需要的儀器，并提供近岸、

17、水上（浮標(biāo)型）和移動型（水下機器人）監(jiān)測/預(yù)警系統(tǒng)的系統(tǒng)解決方案；工業(yè)儀器部主要提供部分工業(yè)工程領(lǐng)域需要的高端設(shè)備。 sales (總部） 上海市 中江路879號 天地軟件園 28幢402-403座（郵編:200333）電話115/116/117/118傳真泉科技有限公司MPKit160土壤水分速測儀 能夠在田間快速取樣測定土壤體積含水量（VSW%）。鉆50毫米孔的打孔鉆以便插入MP406。MP406被插入到所需的測量深度并用MPM160表讀出土壤容積含水量（VSW%）。 TDR300土壤水分速測儀用于精確測量田地中的土壤镕基含水量，為估

18、計田地是否缺水并何時灌溉。精確測量土壤的容積含水量0-100% ，水分探頭長度有12cm或20cm兩種可選。LCD液晶顯示兩種模式: 1）vwc% 土壤容積含水量2) 相對土壤含量 (灌溉管理)莖桿水勢計 1、原位植物水勢測量。2、莖桿直徑5mm的植物水勢測量。3、森林生態(tài)研究4、干旱或貧瘠植物生態(tài)研究。 SPAD-502 葉綠素儀可以即時測量植物的葉綠素相對含量或綠色程度，從而可以了解植物真實的硝基需求量并且?guī)椭私馔寥老趸娜狈Τ潭然蚴欠襁^多地施加了氮肥。您可以通過這種儀器來增加N的利用率并可保護環(huán)境（防止施加過多的氮肥而使環(huán)境特別是水源受到污染）。 WinRHIZO根系分析系統(tǒng) 可以分

19、析根系長度、直徑、面積、體積、根尖記數(shù)等，功能強大，操作簡單，廣泛運用于根系形態(tài)和構(gòu)造研究。 WinRHIZO利用高質(zhì)量圖形掃描系統(tǒng)提供高分辨率的彩色圖像或黑白圖像，采用非統(tǒng)計學(xué)方法測量計算出交叉重疊部分根系長度等參量。GP1灌溉控制儀/數(shù)據(jù)采集器GP1為英國Delta-T公司開發(fā)灌溉控制/數(shù)據(jù)采集器。GP1特點在于它不僅可以作為數(shù)據(jù)采集器工作，而且可以作為智能灌溉控制器使用。GP1的2個模擬通道，能夠連接多種02.5V標(biāo)準(zhǔn)輸出的傳感器，輸出通道能夠控制灌溉閥門開關(guān)。隨機軟件能夠?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)入MS-EXCEL表格中進行處理。此外，還提供PDA連接軟件，方便在野外直接操作GP1 凈光合速率（Pn）氣

20、孔導(dǎo)度（Gs）蒸騰速率（Tr）細胞間隙CO2濃度（Ci）大氣CO2濃度（Ca）光量子通量密度（PFD）葉溫（TL）相對空氣濕度（RH）1、可測試參數(shù)LI-6400光合作用測量系統(tǒng)植物葉片光合作用光響應(yīng)曲線植物葉片光飽和點、植物葉片光補償點植物葉片光合作用CO2響應(yīng)曲線植物葉片CO2飽和點、植物葉片CO2補償點植物光合作用的日變化，包括Pn、Gs、Tr和Ci光合作用相關(guān)環(huán)境因子的日變化，如PFD、TL、Ca和RH光呼吸速率：2O2、340mol.mol-1 CO2低氧氣體下的CO2濃度變化。暗呼吸速率：無光照條件下的CO2濃度變化植物光合作用的日變化，包括Pn、Gs、Tr和Ci光合作用相關(guān)環(huán)境因

21、子的日變化，如PFD、TL、Ca和RH光呼吸速率：2O2、340mol.mol-1 CO2低氧氣體下的CO2濃度變化。暗呼吸速率：無光照條件下的CO2濃度變化 2、可測試光合作用指標(biāo)光量子通量密度、CO2濃度的日變化CO2濃度 CO2 concentration10:0016:00：CO2穩(wěn)定在370ll-1左右 12:00左右PFD達到最高 1700molm-2s-1左右 氣溫、相對濕度的日變化13:00氣溫高點出現(xiàn)38.2 14:00相對濕度低點24.3 %圖2-5不同品種的日變化呈雙峰曲線型，有明顯的“午休”現(xiàn)象葉綠素?zé)晒猓?植物吸收的一小部分光重新以光的形式發(fā)射出來PAM2000葉綠素

22、熒光測量系統(tǒng) 葉綠體吸收光后，激發(fā)了捕光色素蛋白復(fù)合體（LHC），LHC將其能量傳遞到光系統(tǒng)2或光系統(tǒng)1。其間所吸收的光能有所損失，大約3%-9%的所吸收的光能被重新發(fā)射出來，其波長較長,也即葉綠素?zé)晒?.正面背面超便攜式調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xMINI-PAM 葉綠素?zé)晒庑g(shù)語術(shù) 語 意 義 Fo 初始熒光，也稱基礎(chǔ)熒光，是在暗適應(yīng)狀態(tài)下當(dāng)PS II的所有反應(yīng)中心處于完全開放狀態(tài)（qP=1）并且所有的非光化學(xué)過程處于最小時(qN=0)的熒光產(chǎn)量 Fm 最大熒光，是在暗適應(yīng)狀態(tài)下當(dāng)PS II的所有反應(yīng)中心處于完全關(guān)閉狀態(tài)(qP=0)并且所有的非光化學(xué)過程處于最小時(qN=0)的熒光產(chǎn)量 Fv 暗適應(yīng)狀態(tài)

23、下當(dāng)所有的非光化學(xué)過程處于最小時的最大可變熒光，F(xiàn)v=Fm-Fo Fp 暗適應(yīng)狀態(tài)下打開光化光后的最大熒光產(chǎn)量（Kautsky曲線中的P點) Fm 在光適應(yīng)狀態(tài)下當(dāng)PS II的所有反應(yīng)中心處于關(guān)閉態(tài)（qP=0）并且所有的非光化學(xué)過程處于最優(yōu)態(tài)時（qN0）的熒光產(chǎn)量 Fo 在光適應(yīng)狀態(tài)下當(dāng)PS II的所有反應(yīng)中心處于開放態(tài)（qP=1）并且所有的非光化學(xué)過程處于最優(yōu)態(tài)時（qN0）的熒光產(chǎn)量。 Fv 任意光適應(yīng)狀態(tài)下的最大可變熒光，F(xiàn)v=Fm-Fo Fs 穩(wěn)態(tài)熒光產(chǎn)量，當(dāng)外界條件保持恒定時，照射光化光后達穩(wěn)定值時的熒光產(chǎn)量（qP0，qN0） Fv/Fm: PS II的最大光化學(xué)量子產(chǎn)量 (Maxim

24、um quantum yield of PS II photochemistry)，又叫原初光化學(xué)的最大產(chǎn)量，PS II光化學(xué)反應(yīng)的潛在產(chǎn)量，PS II潛在最大量子產(chǎn)量等 。反映了當(dāng)所有的PS II反應(yīng)中心均處于開放態(tài)時的量子產(chǎn)量 。 Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm ; 0Fv/Fm1 高等植物 0.8320.004 ; 藻類稍低葉綠素?zé)晒鈪?shù)當(dāng)植物或藻類受到脅迫（Stress）時，F(xiàn)v/Fm顯著下降!Fv/Fm, qP, qN, NPQ, Fv/Fm, PS II, ETR等 F0F0FVFVF0：暗適應(yīng)葉片的最小熒光；FM：暗適應(yīng)葉片的最大熒光；FM：照光下的最大熒光；F0：照光下的最小

25、熒光；FV：最大可變熒光；FV：照光下最大可變熒光；F(t)：照光過程中的熒光；調(diào)制式熒光測量計測量熒光過程及部分測量參數(shù)意義熱脅對Calvin循環(huán)的影響可以通過熒光淬滅反映出來光響應(yīng)曲線可常年監(jiān)測的熒光儀Monitoring-PAM6個探頭啊，那我不是可以更精確的控制實驗條件來作平行？長時間連續(xù)檢測樣品光合作用不影響樣品正常生長同一主機同時控制多達6個探頭植物生態(tài)學(xué)、花卉培養(yǎng)、微藻生物技術(shù)等New！會“照相”的熒光儀Imaging-PAM照相？小case，我還能拍電影呢，不信，請看整體葉片光合作用分析（熒光成像）多個樣品（葉片、微藻）同時測定突變柱篩選遺傳育種、分子生物學(xué)監(jiān)控New！Pene

26、tration of DCMU into leaf via petiole傳感器數(shù)據(jù)采集信號調(diào)理電路通用計算機構(gòu)成的虛擬儀器電子檢測系統(tǒng)構(gòu)成 數(shù)據(jù)采集信號調(diào)理電路：藍牙技術(shù)，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)化傳感器數(shù)據(jù)采集，傳感器可與Internet進行無線連接，從而解決了溫室中大量布線的難題，并且能大大提高管理工作的效率，擴展管理工作的范圍。1、數(shù)據(jù)采集信號調(diào)理電路“藍牙”（Bluetooth）原是一位在10世紀(jì)統(tǒng)一丹麥的國王，他將當(dāng)時的瑞典、芬蘭與丹麥統(tǒng)一起來。用他的名字來命名這種新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，含有將四分五裂的局面統(tǒng)一起來的意思。 藍牙是一種支持設(shè)備短距離通信（一般是10m之內(nèi)）的無線電技術(shù)。能在包括移動電話

27、、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進行無線信息交換。藍牙的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15，工作在2.4GHz 頻帶，帶寬為1Mb/s。數(shù)據(jù)采集信號調(diào)理電路-什么是藍牙技術(shù)？藍牙技術(shù)將是網(wǎng)絡(luò)中各種外圍設(shè)備接口的統(tǒng)一橋梁，它消除了設(shè)備之間的連線，取而代之以無線連接。 藍牙是一種短距的無線通訊技術(shù)，電子裝置彼此可以透過藍牙而連接起來，省去了傳統(tǒng)的電線。透過芯片上的無線接收器，配有藍牙技術(shù)的電子產(chǎn)品能夠在十公尺的距離內(nèi)彼此相通，傳輸速度可以達到每秒鐘1兆字節(jié)。以往紅外線接口的傳輸技術(shù)需要電子裝置在視線之內(nèi)的距離，而現(xiàn)在有了藍牙技術(shù)，這樣的麻煩也可以免除了。數(shù)據(jù)采集信號調(diào)理電路-什么是藍

28、牙技術(shù)？以單片機為核心的溫室環(huán)境信息采集器,以PC機，采用RS485總線連接各采集器構(gòu)成分布式信息采集系統(tǒng),實現(xiàn)了對空氣溫度、空氣濕度、光照強度、土壤溫度、CO2濃度、葉面濕度、營養(yǎng)液液位、EC值、PH值等溫室環(huán)境信息的實時數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲、處理下位機具有中文人機界面，USB主機接口等特點.。 2、通用計算機構(gòu)成的虛擬儀器作物生長模擬：是指以系統(tǒng)分析的原理和計算機模擬的技術(shù)來定量描述作物生長、發(fā)育、產(chǎn)量形成的過程及其對環(huán)境的反應(yīng)，是通過對作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的實驗數(shù)據(jù)加以理論概括和數(shù)學(xué)抽象，建立作物生長發(fā)育動態(tài)及其與環(huán)境因素間關(guān)系的動態(tài)模型，然后在計算機上模擬給定環(huán)境條件下作物整個生育期的

29、生長情況。作物模擬模型：是指應(yīng)用系統(tǒng)分析和計算機技術(shù)，綜合作物生理、生態(tài)、農(nóng)業(yè)氣象、土壤和農(nóng)學(xué)等方面的最新研究成果，將作物與其生態(tài)因子作為一個整體進行動態(tài)的定量分析和生長模擬研究。 3、作物模擬模型的定義和特征 又稱靜態(tài)模型、工程應(yīng)用模型、回歸模型、黑箱模型等。它是基于現(xiàn)有的理論知識，利用統(tǒng)計或經(jīng)驗方法通過對大量的數(shù)據(jù)資料進行分析，從而確定得到研究因子之間的相互關(guān)系，這類模型的主要缺陷是，通用普適性差，只有在特定的時空和品種條件下有效。 描述性模型(Descriptive models)解釋性模型(Explanatory models) 又稱動態(tài)模型、科學(xué)理論模型、機理模型等。該類模型根據(jù)動力

30、學(xué)原理描述環(huán)境因子、栽培管理與作物生長、發(fā)育和產(chǎn)量形成過程的定量關(guān)系。建立這種模型的前提是必須對作物的生理機制及其與環(huán)境因子、栽培管理等相互間的關(guān)系有清楚的認識和了解，并通過數(shù)學(xué)方程式對其進行準(zhǔn)確合理的定量化表達 （1）Logistic 生長方程dw/dt = R*(m - w)*w式中dw/dt 表示作物特定時間內(nèi)的生長速度；w表示作物當(dāng)時的測定速度,m是作物最終可能達到的量，R為參數(shù)。（2）Gom pertz生長方程 dw/dt = D*w*ln (wf /w) 式中dw/dt表示作物生長函數(shù), w指作物當(dāng)時生長機體的干重，wf是最終要達到的干重，D為參數(shù)。（3）Richards 生長方程

31、dw/dt = K*w *(wfn wn)/n*wnf （4）Chanter生長方程dw/dt = u*w*(1-w/B)*e-Dt 例:作物生長模型專家系統(tǒng)（Expert System,ES）是一種計算機系統(tǒng)，它是根據(jù)存儲在計算機中的專家知識和經(jīng)驗以及用戶提供的信息、數(shù)據(jù)和事實，模仿專家的思維方式進行推理和判斷，對用戶所提出的問題給予專家水平的解答。專家系統(tǒng)也可叫智能系統(tǒng)，是基于知識的程序設(shè)計方法建立起來的計算機系統(tǒng)。專家系統(tǒng)？（1）啟發(fā)式專家系統(tǒng)（heuristic expert system）：是指以領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗性知識為基礎(chǔ)按照傳統(tǒng)方式建立起來的專家系統(tǒng)。莊巧生、李竟雄教授，采用了專家

32、知識與性狀值結(jié)合的知識表示方法進行研制開發(fā)的玉米新品種選育專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)的分類 （2）實時控制專家系統(tǒng)（real-time expert controls）：它通過傳感裝置檢測外部環(huán)境的有關(guān)信息，然后運用專家的經(jīng)驗知識進行處理，控制有關(guān)的設(shè)備完成相應(yīng)的工作，多用于溫室等的自動調(diào)節(jié)與控制。例如美國的MISTING系統(tǒng)，它把溫室內(nèi)的噴霧定時操作設(shè)計為植株年齡、溫度、濕度及光照的函數(shù)，根據(jù)種植者的經(jīng)驗生成一系列調(diào)整因子的關(guān)系表，達到動態(tài)調(diào)節(jié)溫室內(nèi)噴霧時間和頻率的目的。專家系統(tǒng)的分類（3）基于模型的專家系統(tǒng)（Model-based Expert System）:是指將專家建立的各種作物生長模型與領(lǐng)

33、域內(nèi)專家知識結(jié)合起來，實現(xiàn)定性分析與定量分析的結(jié)合，知識處理與數(shù)據(jù)處理的結(jié)合；同時利用專家系統(tǒng)為模型提供參數(shù)、解釋模型的結(jié)果，從而更好地推廣應(yīng)用已經(jīng)驗證的模型。專家系統(tǒng)的分類（4）專家數(shù)據(jù)庫（Expert databases）:是指將專家系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫管理中的系統(tǒng)，通過專家系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的結(jié)合，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫信息的快捷存取。 例如已經(jīng)建成的奶牛牛群營養(yǎng)分析專家系統(tǒng)（DHLES），它通過從中心數(shù)據(jù)庫中提取有關(guān)信息繪制產(chǎn)乳曲線、乳脂率曲線及乳蛋白曲線，然后與生產(chǎn)牛群的相應(yīng)曲線進行比較，其結(jié)果用知識庫中的規(guī)則和事實進行解釋，并以文本或圖形方式顯示給用戶，效果較好。 專家系統(tǒng)的分類（5）問題專用外殼(problem specific shells)：指用于構(gòu)建農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的開發(fā)工具（或平臺）。 例如中科院合肥智能所的施肥專家系統(tǒng)開發(fā)工具(KA)是一個框架式系統(tǒng)，對施肥問題具有較好的問題求解效率和使用效率。 專家系統(tǒng)的分類專家系統(tǒng)的基本組成 知識庫：是指按照一定的知識表示方法描述的專家知識的集合。它是專家能夠以自己熟悉的方式進行問題求解思維過程的描述。推理機：是事實驅(qū)動非過程性的問題求解過程的實現(xiàn)。黑箱系統(tǒng)：主要用于存放每次問