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温室的环境控制系统的发展

温室的环境控制系统的发展    ----温室中的环境指的是温室中作物在地面以上的生长空间。温室中的环境由多个因子组成,诸如光、温度、相对湿度、二氧化碳浓度等是其中较为重要的几个。种植者可以利用农场管理系统对上述的这些因子进行人为的影响,即环境控制,以给作物提供一个最佳的温室内生长条件。温室环境控制的方法这些年在荷兰发展的非常快,在本文中对这些发展变化以及未来的发展趋势做以简要的介绍。

    1. 昨日的环境控制系统

    手动系统

    ----在荷兰温室发展的初期,环境控制就是根据种植者的经验以避免一些环境恶劣的情况。保护作物免受严重的负面影响。如使用手动的加热系统以防止低温或使用手动通风系统以避免高温,在玻璃窗上涂上石灰以减少过多的光照。另外,在温室中挂上温度计用来检查对温室环境的控制效果。

    机械设备替代了手动系统

    ----第二次世界大战以后,手动控制系统被机械设备所替代,首先被引入使用的是自动调温仪。因为种植者需要将一些数据输入到自动调温仪中,哪些适宜的温度应该被输入就成为种植者面临的首要问题,他们以前的知识和经验已经很难达到这个要求了。因此,这些问题被直接交给了研究和技术推广机构。为了能给种植者一个满意的答复,环境控制的研究工作也从此展开了。逐步地与环境控制和作物生长相关的研究成果相继问世,这些新的观点同时也导致了新型的环境控制设备的诞生。

    ----电子环境控制设备--"环境控制盒"的开发又取代了自动调温仪。在所有的温室中几乎都开始安装这种环境控制盒。随着相关知识的不断更新,这些环境控制盒也做的越来越复杂,到最后一个这样的环境控制盒上会达到30多个按钮。另外,种植者如果要对光照、顶部喷淋、遮荫网系统等进行控制的话,每一个系统还相应地需要有其独立的控制系统。

    2. 今日的环境控制系统

    计算机的使用

    ----在二十世纪70年代,计算机系统取代了环境控制盒系统。环境控制盒中固定的通过电缆与测量设备(如探头)以及调节设备(如马达、泵系统)所连接的电子元件被一些可修改的程序所替代。现在的一台计算机相当于以前多个环境控制盒的作用。种植者也可根据计算机中所显示的图表或表格更直接地了解温室内的环境情况。如他们可根据图线直接对所设定值和温室内实际达到的值进行比较。

    ----所输入计算机的数据都必须基于研究的结果,以保证作物的健康生长和发育。最近引入的技术是对总能量以及人工补光进行控制的园艺软件,该模块系统可使温室中现有的各系统最合理地发挥其作用,这样可以在最低能耗和成本下生产出优质的园艺产品。

    3. 明日的环境控制系统

    可变动的环境控制系统

    ----至今为止,主要是使用精确的计算机环境控制程序对温室中的环境进行调控,但是研究发现,这样并不能使园艺作物达到最佳的产量。作物的生长和发育并不取决于某一时刻某个特定的温度是多少,而主要取决于在一个时间段中的平均温度的水平。在最高温度和最低温度的限制范围内,怎样达到这个平均值并不是特别重要。这个原理会导致控制系统向"自由设置"系统的方向发展,如综合温度控制系统的研制。在该系统中并不设置一个固定的温度值,温室中的温度在最高和最低温度范围内可进行变动,以求在一个较长的时间段内达到理想的平均温度。这样计算机可以根据室外的气候,在使用最低能耗、最佳利用温室中的现有的设备情况下自由进行调节。

    ----可变动的环境控制系统目前主要侧重于温度、光照、相对湿度、二氧化碳浓度等方面的研究,从园艺产品产量上以表现出较满意的效果,以后还可能会向其它方面改变。

    计划作物的生长

    ----将来,作物的生长将按计划进行,这样种植者可以在约定的时刻向购买者供货。为了达到这个要求,所有关于作物生长的环境因子方面的信息都要输入到一个计算机模块,最终由该模块来计算出各环境因子的设定值,按时生产出种植者所期望的质量和数量标准的产品。

    三维监测

    ----将来,计算机将对温室内部的环境进行三维监测,例如,计算机将监测温室中某区域是否有发生病虫害的趋势。如果种植者能够在温室中的不同区域进行这样监测的话,他就能够比较不同区域的产量和该区域的环境情况的关系,这样以利于种植者在他的温室中采用适合的环境控制方法 。

    直接对作物进行监测

    ----至今为止,我们只是使用作物周围的环境情况,并没有测量作物本身。将来这种情况可能会改变,诸如植株的温度、光合作用、蒸腾作用等一些生理过程也将被测量。温室中的二氧化碳浓度将根据植株光合作用的情况来决定,用蒸腾作用的实际数据来决定水分和营养液的供给量,根据植株的温度的测量值来进行温室内的环境控制等。而且这些测量值将不断与最佳作物生长模块中的值进行比较,这些值之间的不同就会可能造成作物生长发育过程中的不良结果,计算机可经过计算来调节,而避免上述现象的发生。

     ----总之,环境控制应该适应作物生长的需要,同时在最低的成本条件下达到预期的产量。将来,"物理型"的环境控制器将转化为"生理型"的环境控制器,种植者将不再关注马达、泵等设备的控制,而将专心致力于作物生长发育方面的研究。(中荷园艺) 

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