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气雾培作为无土栽培技术中新发展出来的栽培模式,具有其他栽培方式所不具有的优势:首先,作物的根系被置于空气之中,氧气充分供给,杜绝了根系因为缺氧而引起的一系列问题;其次,作物所需的水分和营养可通过雾化产生的雾滴输送,这为精确控制作物根系环境提供了可能,通过提供最适宜作物生长的根域环境,可以最大限度的激发作物的生长潜能。 作物根域环境最为重要的因素为水、温、肥,不同的根系水温肥环境将影响整个作物生长过程,目前针对不同作物最优雾化栽培根域水温肥环境还没有做过研究,基于此,本文设计了一种立柜式雾化栽培器以及配套的根域水温肥环境检测控制系统,该系统能检测栽培箱的温度、湿度和雾化室中营养液的PH值,控制雾化喷头的雾化量以及喷雾时长以及营养液的PH值。 针对作物根域环境的水环境,以及现行低能效的定时雾化量控制方法,提出一种模糊雾化量控制方法,利用MATLAB中Simulink的模糊控制工具箱,设计模糊控制系统并进行仿真,仿真结果表明提出的模糊控制方法可以有效的控制根域水环境。为了进一步提高雾化量控制方法的科学性、针对性,设计了一种作物茎杆直径微变化装置,该装置能够检测作物茎杆直径微变化,间接的得到作物含水量信息,结合提出的模糊雾化量控制方法,能够按植物所需水分进行雾化量控制,这无疑将提高能效。 针对作物根域环境的温环境,提出了一种雾化降温方法,利用降温装置降低营养液温度,雾化喷头雾化出低温雾气,低温雾气被输送至根域环境间接降低了其温度。在AYSYS ICEM CFD中建立模型并划分网格,导入Fluent中进行仿真计算,设计并完成验证实验,仿真及实验结果表明,提出的雾化降温方法能够在夏季高温天气有效的降低植物根系温度到适宜范围。 针对作物根域肥环境,设计PH检测电路,继电器控制电路,借此电路研究了高频喷头产生的高频振动对番茄营养液PH值的影响,实验结果表明高频振动将使番茄营养液PH值下降至不适宜番茄生长的范围,且促使营养液产生浑浊悬浮物,因此利用高频喷头进行雾化栽培需要定时更换循环利用的营养液。