都市农业景观与生态旅游(设施农业的新技术)

1、201120112011年年年年年年9 9 9月月月月月月8 8 8日日日日日日设施农业已成为我国农业的重要产业设施农业已成为我国农业的重要产业设施蔬菜面积达250万公顷，比1980年增长50倍，设施蔬菜人均占有量达80千克，比1980年增长约400倍。栽培面积、产量和产值仅次于粮食作物，在种植业中占第二位，经济作物中的第一位，占农产品出口贸易顺差的第一位。 建立了一批基地 南汇种苗基地南汇种苗基地金山蔬菜基地金山蔬菜基地鲜花港红掌基地鲜花港红掌基地全球定位系统全球定位系统地理信息系统地理信息系统遥感遥感Climate information recording in greenhouseBi

2、o-informationEnvironmentInformationControl SystemEnvironment SensorBio-sensorWireless NetworkIntranetSound BoxCameraSensorsVentilation通风通风HeatingIrrigationControl ComputerVideo ServerGreenhouse Smart AcquisitionYield 40Kg/m216th Month After Transplant28th Months After TransplantTransplant opening2nd

3、 Month After Transplant6th Month After TransplantRoot-zone restriction cultivationPre-treatmentInterpolationQualityNutritionWaterElementsDecision-makingAnalysisExpert KnowledgeFertilization Model基于GPS/GPRS/GSM的远程监控RMC由于设施栽培中，常常因为环境条件控制不当、营养供给的比例失调、连作障碍等原因的影响，使设施植物的正常代谢受到破坏，轻者减产，重者全株死亡，这种非病菌侵染引起的病害叫植

4、物生理障害植物生理障害 。l例例1：弱光环境下生长的植物：弱光环境下生长的植物VAZl例例2：强光环境下生长的植物：强光环境下生长的植物处理处理6 6天后不同光氧化级别的症状天后不同光氧化级别的症状植物对低氧胁迫的适应避低氧耐低氧通气组织不定根木质化与栓质化茎延伸生长皮孔增生根表面龟裂电子受体的改变NO3-Mn4+Fe3+减缓细胞质酸化 Glu Mal H+-ATPase ；H+-PPase 抗氧化机制酶系统抗氧化剂分泌有毒代谢产物：乳酸、乙醇、乙醛 厌氧蛋白和厌氧多肽的产生无氧呼吸加剧次生代谢物质的平衡激素 多胺等l例例3：根际低氧下生长的植物：根际低氧下生长的植物番茄低温、缺钙果实番茄低温

5、、缺钙果实番茄缺镁叶片番茄缺镁叶片45 施用稻草过多施用稻草过多 造成黄造成黄瓜缺氧瓜缺氧施用稻草过多造成黄瓜缺氮施用稻草过多造成黄瓜缺氮缺氧的黄瓜叶片和果实缺氧的黄瓜叶片和果实黄瓜受二氧化硫为害叶（浅黄色的为霜霉病斑）黄瓜受二氧化硫为害叶（浅黄色的为霜霉病斑）冬瓜受二氧化硫为害叶片冬瓜受二氧化硫为害叶片茄子缺锰中上叶叶脉间有黄斑和褐点茄子缺锰中上叶叶脉间有黄斑和褐点茄子受亚硝酸气体为害茄子受亚硝酸气体为害芹菜缺镁叶脉间失绿芹菜缺镁叶脉间失绿LI-3100/1+.1 LI-3100/1+.1 台式叶面积仪台式叶面积仪六、可以考虑开发应用的仪器六、可以考虑开发应用的仪器传统方法：生长指数传统方法

6、：生长指数PI值的测定（值的测定（Plastochron Index）PI=n+(lnLn-lnR)/(lnLn-lnLn+1)。参比叶长参比叶长R=70mm，n为叶片长度长于参比叶长的叶片数，为叶片长度长于参比叶长的叶片数，Ln和和Ln+l分别为第分别为第n及及n+1片叶的长度。片叶的长度。LI-3000ALI-3000A便携式叶面积仪便携式叶面积仪LAI-2000 LAI-2000 冠层分析仪冠层分析仪l叶面积指数（叶面积指数（LAI）l冠层下可见天空比例冠层下可见天空比例(DIFN）l平均倾斜角（平均倾斜角（MTA）传统方法：比叶重（传统方法：比叶重（LMA ）单位面积叶干重）单位面积叶

7、干重光合作用测量系统光合作用测量系统气孔计气孔计Gene Company LimitedAgricultural & Environmental Division光量子感应器光量子感应器光照计光照计Gene Company LimitedAgricultural & Environmental Division数据采集器数据采集器l通过探测测径器的桥状张力探头的信号变化，可以实时测量植物的日生长和长期生长。l生长计已经应用在测试水分胁迫、高臭氧和其他大气污染下的植物生长，还应用在植物生长速率、和采收果实等研究上。DEX果实树木生长测量仪果实树木生长测量仪 光合作用测量系统光合作

8、用测量系统光量子通量密度、光量子通量密度、COCO2 2浓度的日变化浓度的日变化CO2浓度浓度 CO2 concentrationCOCO2 2PFDPFD达到最高达到最高叶绿素荧光叶绿素荧光： 植物吸收的一小部分光重新以光的形式发射出来植物吸收的一小部分光重新以光的形式发射出来测量系统测量系统 叶绿体吸收光后，激发了捕光色素蛋白复合体叶绿体吸收光后，激发了捕光色素蛋白复合体（LHCLHC），），LHCLHC将其能量传递到光系统将其能量传递到光系统2 2或光系统或光系统1 1。其间。其间所吸收的光能有所损失，大约所吸收的光能有所损失，大约3%-9%3%-9%的所吸收的光能被重的所吸收的光能被重

9、新发射出来，其波长较长新发射出来，其波长较长, ,也即叶绿素荧光也即叶绿素荧光 . .正面正面背面背面叶绿素荧光参数叶绿素荧光参数当植物或藻类受到胁迫（当植物或藻类受到胁迫（Stress）时，）时，Fv/Fm显著下降显著下降!Fv/Fm, qP, qN, NPQ, Fv/Fm, PS II, ETR等等 F0F0FVFVF0：暗适应叶片的最小荧光；：暗适应叶片的最小荧光；FM：暗适应叶片的最大荧光；：暗适应叶片的最大荧光；FM：照光下的最大荧光；：照光下的最大荧光；F0：照光下的最小荧光；：照光下的最小荧光；FV：最大可变荧光；：最大可变荧光；FV：照光下最大可变荧光；：照光下最大可变荧光；F

10、(t)：照光过程中的荧光；：照光过程中的荧光；调制式荧光测量计测量荧光过程及部分测量参数意义调制式荧光测量计测量荧光过程及部分测量参数意义热胁对热胁对Calvin循环的影响可以通过荧循环的影响可以通过荧光淬灭反映出来光淬灭反映出来光响应曲线光响应曲线6 6个探头啊，那我不是可以更精确的控制实验条件来作个探头啊，那我不是可以更精确的控制实验条件来作平行？平行？长时间连续检测样品光合作用长时间连续检测样品光合作用不影响样品正常生长不影响样品正常生长同一主机同时控制多达同一主机同时控制多达6 6个探头个探头植物生态学、花卉培养、微藻生植物生态学、花卉培养、微藻生物技术等物技术等NewNew！照相？小

11、照相？小case，我还能拍电影呢，不信，请看，我还能拍电影呢，不信，请看整体叶片光合作用分析整体叶片光合作用分析（荧光成像荧光成像）多个样品（叶片、微藻）多个样品（叶片、微藻）同时测定同时测定突变柱筛选突变柱筛选遗传育种、分子生物学遗传育种、分子生物学监控监控NewNew！Penetration of DCMU into leaf via petiole电子检测系统构成电子检测系统构成1、数据采集信号调理电路、数据采集信号调理电路数据采集信号调理电路数据采集信号调理电路-什么是蓝牙技术？什么是蓝牙技术？l数据采集信号调理电路数据采集信号调理电路-什么是蓝牙技术？什么是蓝牙技术？3、作物模拟模型

12、的定义和特征、作物模拟模型的定义和特征 l又称动态模型、科学理论模型、机理模型等。l该类模型根据动力学原理描述环境因子、栽培管理与作物生长、发育和产量形成过程的定量关系。l建立这种模型的前提是必须对作物的生理机制及其与环境因子、栽培管理等相互间的关系有清楚的认识和了解，并通过数学方程式对其进行准确合理的定量化表达 l例:作物生长模型（1）启发式专家系统（heuristic expert system）：是指以领域专家的经验性知识为基础按照传统方式建立起来的专家系统。庄巧生、李竟雄教授，采用了专家知识与性状值结合的知识表示方法进行研制开发的玉米新品种选育专家系统。 （2）实时控制专家系统（rea

13、l-time expert controls）：它通过传感装置检测外部环境的有关信息，然后运用专家的经验知识进行处理，控制有关的设备完成相应的工作，多用于温室等的自动调节与控制。例如美国的MISTING系统，它把温室内的喷雾定时操作设计为植株年龄、温度、湿度及光照的函数，根据种植者的经验生成一系列调整因子的关系表，达到动态调节温室内喷雾时间和频率的目的。 l知识库：是指按照一定的知识表示方法描述的专家知识的集合。它是专家能够以自己熟悉的方式进行问题求解思维过程的描述。l推理机：是事实驱动非过程性的问题求解过程的实现。l黑箱系统：主要用于存放每次问题求解过程中的事实。l人机接口：又叫用户界面，一

14、般进行数据、信息或命令的输入，结果的输出和信息的显示等 。从图中可以看出：常规灌溉条件下（从图中可以看出：常规灌溉条件下（40m3/667m2)，渗漏量占灌溉水总量的，渗漏量占灌溉水总量的39，蒸腾量占，蒸腾量占42，土壤蒸发量占，土壤蒸发量占17，生物体含水量只占，生物体含水量只占2。蒸腾是黄瓜生。蒸腾是黄瓜生长必需的水分，可以通过减少渗漏量和土面蒸发量来节水。长必需的水分，可以通过减少渗漏量和土面蒸发量来节水。灌溉水是如何利用的？节水灌溉节水灌溉单位：单位：m3/667m2不同灌水量黄瓜的水分利用规律不同灌水量黄瓜的水分利用规律 *在进行灌水量处理前每亩灌水量达到在进行灌水量处理前每亩灌水

15、量达到157.2m3，渗漏量达到，渗漏量达到110.2m3单位：单位：m3/667m2不同灌溉方式黄瓜水分利用规律不同灌溉方式黄瓜水分利用规律 滴灌和渗灌的水分生产效率明显高于畦灌，原因主要是这两种方式每次灌水量只有滴灌和渗灌的水分生产效率明显高于畦灌，原因主要是这两种方式每次灌水量只有畦灌的畦灌的5060，减少了渗漏量、植株蒸腾和土壤蒸发量，但产量并没有降低，减少了渗漏量、植株蒸腾和土壤蒸发量，但产量并没有降低，生物体含水量三种灌溉方式之间没有明显差别。渗灌水分利用效率是畦灌的生物体含水量三种灌溉方式之间没有明显差别。渗灌水分利用效率是畦灌的2倍左倍左右。右。PSNT技术的原理与方法根层维持一定数根层维持一定数量的氮素供应量的氮素供应l l 作物吸收作物吸收l l 安全的根层无机氮存留安全的根层无机氮存留l l 不可避免的氮素损失不可避免的氮素损失l 环境环境氮素（灌溉水、沉降等）氮素（灌溉水、沉降等）l 土壤氮素（土壤残留和矿化）土壤氮素（土壤残留和矿化）l 氮素肥料氮素肥料高产高效与环境友好并重高产高效与环境友好并重施氮量施氮量=氮素供应值氮素供应值- 环境氮素量环境氮素量-土壤氮素量土壤氮素量推荐期间多次的土壤测试可以减少氮素损失，作物吸收，矿化等因素引起的不确定推荐期间多次的土