[发明专利]一种设施栽培二氧化碳浓度的控制方法和系统

说明书

本发明实施例提供一种设施栽培二氧化碳浓度的控制方法和系统。其中，方法包括：根据采集二氧化碳浓度下作物的光合速率，确定直角双曲线修正模型；基于最优化方法，根据直角双曲线修正模型，确定饱和二氧化碳浓度；对设施环境中的二氧化碳浓度进行调节，直至设施环境中的二氧化碳浓度等于饱和二氧化碳浓度。系统包括：模型确定模块，用于确定直角双曲线修正模型；浓度确定模块，用于基于遗传算法，根据直角双曲线修正模型，确定饱和二氧化碳浓度；浓度调节模块，用于调节设施环境中的二氧化碳浓度。本发明实施例提供的一种设施栽培二氧化碳浓度的控制方法和系统，能使作物在最优净光合速率下生长，能提高作物的产量、品质或生长速度。

技术领域

本发明实施例涉及农业生产技术领域，尤其涉及一种设施栽培二氧化碳浓度的控制方法和系统。

背景技术

光合速率优劣直接影响植物的产量与品质。CO₂是植物光合作用物质积累的主要原料，是受控环境下的重要因子，而且对植物生长发育起着非常重要的调节作用，是植物生长过程中不可或缺的因素之一，被人们形象的称为“气肥”。增高CO₂含量不仅可以提高植物资源利用率，而且对植物的生长发育产生重要影响。CO₂浓度不足或过高对植物的生长速度、产量以及品质都具有重要的影响。若CO₂供给不足可直接影响光合效果，造成花果脱落、含糖量下降、生长期延长、产量及品质下降等问题；而CO₂浓度过高也会影响植物对氧气的吸收，抑制正常的呼吸作用，引起叶片卷曲，阻碍生长发育，促进衰老，严重的甚至造成CO₂中毒引起植物死亡。如何确定最优净光合速率对应的CO₂浓度，提高作物的光合作用速率已成为作物栽培领域亟待解决的问题。

现有技术通过多元线性回归方法确定最优净光合速率对应的CO₂浓度。一般地，通过数据拟合获得以温度、光子通量密度为因变量的多项式作为CO₂浓度调控模型。由于温度、光子通量密度之间存在交互效应，且温度、光子通量密度与CO₂浓度之间可能存在非线性的因果关系，多元线性回归方法忽略了交互效应和非线性的因果关系，拟合的准确性不足。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种设施栽培二氧化碳浓度的控制方法和系统。

本发明实施例提供一种设施栽培二氧化碳浓度的控制方法，包括：

S1、根据采集的在至少四种二氧化碳浓度下的作物的光合速率，确定光合速率对二氧化碳浓度响应的直角双曲线修正模型；

S2、基于最优化方法，根据所述直角双曲线修正模型，确定饱和二氧化碳浓度；

S3、若判断获知设施环境中的二氧化碳浓度不等于所述饱和二氧化碳浓度，则对设施环境中的二氧化碳浓度进行调节，直至设施环境中的二氧化碳浓度等于所述饱和二氧化碳浓度。

本发明实施例提供一种设施栽培二氧化碳浓度的控制系统，包括：

模型确定模块，用于根据采集的在至少四种二氧化碳浓度下的作物的光合速率，确定光合速率对二氧化碳浓度响应的直角双曲线修正模型；

浓度确定模块，用于基于最优化方法，根据所述直角双曲线修正模型，确定饱和二氧化碳浓度；

浓度调节模块，用于若判断获知设施环境中的二氧化碳浓度不等于所述饱和二氧化碳浓度，则对设施环境中的二氧化碳浓度进行调节，直至设施环境中的二氧化碳浓度等于所述饱和二氧化碳浓度。

本发明实施例提供的设施栽培二氧化碳浓度的控制方法和系统，通过对直角双曲线修正模型的寻优获得饱和二氧化碳浓度，将设施环境中的二氧化碳浓度控制为饱和二氧化碳浓度，使作物在最优净光合速率下生长，能提高作物的产量、品质或生长速度，有助于促进设施农业和优质高产绿色农产品生产的发展，并能用于载人航天中高效利用二氧化碳，促进载人航天事业的发展。