[00136762]主动蓄热温室、超大跨度塑料大棚结构优化与智能化环境调控装备研制

1.课题来源与背景： 宁夏回族自治区重点研发计划重大项目。课题一：主动蓄热温室、超大跨度塑料大棚结构优化与智能化环境调控装备研制 （2016BZ0901;2016年-2019年）。2015年宁夏设施园艺面积已达120万亩,其中设施蔬菜面积90%以上。设施园艺已成为我区发展现代农业的重要载体和促进农民增收的支柱产业之一。但与发达国家和地区相比,我区设施园艺产业仍存在许多问题,缺乏适宜机械化和自动化操作的标准化日光温室和塑料大棚;劳动强度大、环境调控自动化装备普及率不足,机械化、信息化水平较低,缺乏省力、易用、耐久的环境调控设备;土壤耕层变浅、理化性状劣化、养分失衡、土传病原菌和根结线虫增多等设施连作障碍问题逐年加重等问题。 2.研究目的与意义：形成宁夏寒冷地区沙化地装配化日光温室清洁能源主动蓄热结构关键技术、研制适合宁夏栽培模式的超大跨度机械化作业塑料大棚结构集成与应用、智能化环境调控装备研制与示范、设施蔬菜种植自动监控与智能分析处理系统等。通过项目实施,提高清洁能源综合利用率20%以上、提高土地利用率30%以上;番茄与黄瓜化肥农药施用量零增长、水分利用效率提高10%、劳动生产效率提高15%;产量提高35%,优质商品果率达到85%以上,综合经济效益提高25%,实现产量品质双提升、降低生产成本的“两高一降”目标。 3.主要论点与论据：根据宁夏气候特点和温室大棚结构存在的问题,从温室的蓄热保温性入手,设计适合宁夏冬季喜温性果菜安全生产的新型温室结构。从适合机械化操作的需求入手,结合宁夏自然条件设计大跨度塑料大棚。利用宁夏风力资源,开发新能源设备。并且结合西部电子集团公司和高校优势,开发设施环境调控阈值研究及智能调控装备,开展设施蔬菜健康在线监测设备及分析工作。 4.创见与创新：（1）.研发出主动采光蓄热日光温室与模块化建造日光温室：模块化建造技术将使得农业设施工业化,提高温室建设速度,降低材料浪费。（2）.研发跨度16米塑料大棚,搭载温室内自动保温被系统,大幅度提高该型塑料大棚的适用性,可以实现全面的机械化作业。（3）.基于清洁能源的温室应急补温设备,降低冬季温室增温能耗。 （4）.结合温室环境特点以及作物生长需求,建立温室强制通风换气系统1套。（5）.在综合并集成化工流体输送技术、机械控制技术、气肥使用技术等,研究开发因地制宜的布施与检测控制一体化的CO2 气肥施用系统及其施用技术体系。（6）.温室大棚智能化管控平台充分考虑了温室大棚采集和控制设备的多样性,适应近乎所有的物联网采集和控制设备。（7）.作物监控监测设备在对作物冠层进行光谱分析过程中,同时支持日光和有源光,可适应不同地区不同环境下的冠层光谱数据采集。 5.社会经济效益,存在的问题：（1）.社会经济效益：通过项目实施,提高清洁能源综合利用率20%以上、提高土地利用率35%以上;单位亩产量提高接近50%,优质商品果率达到85%以上,每亩可增加农户收入2.5万元以上,实现了产量品质双提升、降低生产成本的“两高一降”目标。（2）.存在的问题：项目技术成熟,但推广面积不大,希望下一步继续加大经费支持,增加推广面积;项目在执行过程中,存在的主要问题是信息化维护问题;由于实验条件有限,安装2吨储气罐,不适合于大面积温室或高产值作物。整个布施系统初装费用也高。 6.成果简介：（1）.发表论文： 23 篇,其中SCI 3篇,EI 7篇。（2）.申请专利：20项,其中发明专利3项。（3）. 登记软件著作权4项。（4）.人才培养：培养博士毕业研究生3名、硕士毕业研究生14名。（5）.研制出模块化土墙日光温室结构1种,主动采光蓄热日光温室结构1种,建设完成宁夏寒冷地区沙化地模块化土墙日光温室1栋,建设完成主动采光蓄热日光温室1栋,制定温室构建加工与建造技术规程2套。（6）.研制完成风能、太阳能等清洁能源可再生能源设备2套,可用于宁夏冬季农业设施的应急加温,应用新技术,实现冬季夜间温室温度同比升高3℃。（7）.超大跨度机械化作业塑料大棚结构集成与应用,研制完成超大跨度塑料大棚2种,建设完成宁夏寒冷地区大跨度塑料大棚2 栋,便于农机与农艺结合的机械操作,同时制定大棚建造技术规范1套。（8）.建立了作物病害和缺素检测分析的深度学习模型,设计研发了作物病害和缺素检测分析系统。（9）.开发基于作物生长健康监测设备1套,开发作物综合化信息采集与智能化管控分析平台研究与应用平台1个。（10）.完成设施环境智能调控阈值研究及调控装备研发与示范。研制完成CO2施肥装置1套;完成温室强制通风换气系统1套;完成基于主-被动式相变蓄热通风墙体的日光温室温湿度调控研究;完成不同保温被保温效果及其与不同功率卷帘机适配型研究;完成不同揭放保温被时间对日光温室内环境及樱桃番茄生长发育的研究。