-
>
四千年農夫 中國、朝鮮和日本的永續農業
-
>
(精)中華古樹名木(全2冊)
-
>
線辣椒優質高產栽培
-
>
生命的藝術:動物解剖學的神秘歷史之旅
-
>
正確使用農藥知識問答
-
>
龍眼譜:外二種
-
>
迷你花園:打造你的玻璃生態瓶
溫室自動作業裝備與技術:草莓實例 版權信息
- ISBN:9787030673947
- 條形碼:9787030673947 ; 978-7-03-067394-7
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
溫室自動作業裝備與技術:草莓實例 本書特色
適讀人群 :讀者,廣大設施農業與裝備智能化技術愛好者和研發人員內容面廣,體系鮮明,既反映我國智能農業裝備領域的**研究進展,又注重讀者廣度與學術深度的結合
溫室自動作業裝備與技術:草莓實例 內容簡介
溫室種植已成為我國農業機械化的主要短板和重點發展領域,溫室環境和園藝作物的特點及其種植的特殊農藝,使傳統適用于大田的機械化作業模式和裝備方案沒有用武之地。本書以溫室草莓種植為對象,以裝備的小型化、自動化、輕簡化為目標,開展了通用底盤與導航技術和基質攤鋪、移栽、施藥、授粉、收獲關鍵作業裝備與技術研發,并對其與農藝深度融合、全程化、信息化、休閑化的未來發展趨勢和路徑進行了展望。 本書內容面廣,體系鮮明,既反映我國智能農業裝備領域的近期新研究進展,又注重讀者廣度與學術深度的結合,適合廣大設施農業與裝備智能化技術愛好者和研發人員閱讀。
溫室自動作業裝備與技術:草莓實例 目錄
叢書序
序
前言
**章 全球草莓產業及機械化生產現狀與趨勢 1
**節 全球草莓種植現狀 1
一、草莓的價值 1
二、草莓栽培的歷史 2
三、草莓的種植模式 3
四、全球草莓的種植規模與分布 6
五、我國草莓的種植規模與分布 7
六、我國草莓的生產現狀與特點 8
第二節 草莓的生產管理作業 9
第三節 草莓生產的作業裝備現狀 12
一、歐美草莓生產作業裝備現狀 12
二、日韓草莓生產作業裝備現狀 18
三、我國草莓生產作業裝備現狀 20
第四節 我國溫室草莓生產作業裝備的發展目標 24
參考文獻 25
第二章 草莓的特性與溫室栽培農藝特點 28
**節 草莓的植物學特征 28
一、草莓植株 28
二、草莓秧苗 30
第二節 草莓的物理特性 31
一、草莓穴盤苗的物理特性試驗 31
二、草莓葉柄的物理特性試驗 33
第三節 草莓的力學特性 35
一、草莓穴盤苗的力學特性試驗 35
二、草莓葉柄的力學特性試驗 40
第四節 草莓的長季節栽培 41
第五節 溫室草莓栽培的環境特征 41
一、高壟草莓栽培 41
二、高架草莓栽培 43
第六節 溫室草莓栽培的農藝特點 46
一、土壤、基質管理 46
二、移栽 47
三、施藥 49
四、授粉 51
五、采收 51
第七節 溫室草莓生產機械化的特殊性 52
一、草莓的特性 52
二、行走要求 53
三、操控模式 55
參考文獻 58
第三章 溫室草莓生產管理的智能底盤技術與裝備 60
**節 溫室草莓管理作業對底盤的要求 60
一、溫室草莓生產對底盤的要求 60
二、高架間移動作業對底盤的特殊要求 60
三、跨壟移動作業對底盤的特殊要求 61
第二節 高架底盤與導航技術 61
一、高架輪式底盤設計 61
二、高架履帶底盤設計 65
三、基于光電開關圓弧陣列的沿邊導航方法 67
第三節 仿形行走高壟輪式底盤與技術 82
一、仿形行走高壟輪式底盤總體方案設計 82
二、高壟仿形部件設計 84
三、高壟仿形行走的 EDEM 仿真與方案改進 86
第四節 底盤通用化技術 96
一、輕簡智能控制的提出 96
二、遙控極少干預的輕簡智能控制技術模式 98
三、多作業模塊快速換接與自主匹配技術 100
第五節 樣機開發與試驗 103
一、沿邊導航輪式底盤開發與試驗 103
二、跨壟仿形行走底盤開發與試驗 109
參考文獻 114
第四章 高架草莓生產的智能基質攤鋪技術 116
**節 引言 116
一、立體栽培的基質管理需要 116
二、立體栽培的基質填換方式 116
三、高架栽培的基質機械化填換問題 117
四、高架栽培的基質機械化攤平問題 118
第二節 基質特性與自動裝填方案構思 119
一、栽培基質的流動特性 119
二、方案構思 122
第三節 面向高架栽培的基質移動攤鋪機開發 127
一、整機方案與工作原理 127
二、基質箱出料裝置設計 128
三、浮動式雙側落料與攤平裝置結構設計 131
第四節 面向高架栽培的基質堆料裝箱機開發 133
一、整機方案與工作原理 134
二、自動鏟料機構設計 134
第五節 樣機研制與控制實現 135
一、基質堆料裝箱機開發 135
二、高架基質攤鋪機開發 136
第六節 試驗驗證 137
一、基質堆料裝箱機性能試驗 137
二、自動攤鋪部件性能試驗 140
三、自動攤鋪整機性能試驗 142
參考文獻 146
第五章 溫室草莓秧苗自動移栽技術與裝備 147
**節 草莓苗自動移栽機的總體方案設計 147
一、草莓苗移栽的特殊性 147
二、高架與高壟移栽作業的差異性 147
三、移栽機總體方案設計 148
第二節 草莓大苗移栽的取苗爪研發 153
一、取苗爪總體方案設計 153
二、電動式定角直插式雙指四針取苗爪結構設計 156
第三節 高架草莓苗換向變距移栽單元設計 160
一、弓背朝向調整方案設計 160
二、電動換向變距取苗單元的參數設計 161
三、電動換向變距取苗單元的開發 163
四、氣動換向變距取苗單元的開發 166
第四節 打孔單元設計 172
一、高壟與高架的打孔單元總體方案 172
二、高壟打孔試驗 174
三、高架打孔試驗 176
第五節 便捷換盤-間歇進給單元設計 180
一、便捷換盤-間歇進給單元總體方案設計 180
二、高壟草莓苗移栽機載便捷換盤-間歇進給單元 182
三、高架草莓苗移栽機載便捷換盤-間歇進給單元 184
第六節 高壟草莓苗全自動移栽機的研發與試驗 185
一、整機開發 185
二、高壟草莓苗的前打孔-后放苗移栽協調控制 188
第七節 高架草莓苗全自動移栽機的研發與試驗 196
一、整機開發 196
二、控制優化 199
三、現場移栽試驗 207
參考文獻 213
第六章 溫室草莓自動施藥技術與裝備 215
**節 高架草莓側向擺動式小型施藥機設計與試驗 215
一、草莓特殊施藥要求 215
二、噴施方案 215
三、總體結構與工作原理 216
四、關鍵部件設計 217
五、擺動式側向微風霧化棚內噴霧試驗 218
六、結論 220
第二節 草莓植株的側傾微風送施藥方案與仿真分析 220
一、側傾微風送施藥方案的提出 220
二、霧滴運動/沉積特性研究的必要性 221
三、霧滴群體沉積運動模擬仿真 221
四、基于CFD的霧滴沉積規律分析 223
五、輔助氣流場測定試驗與分析 226
六、霧滴運動軌跡數學模型 230
第三節 草莓植株風振試驗研究 231
一、風速對草莓植株花序損壞試驗 231
二、草莓葉片葉柄的風振運動特性試驗 232
第四節 高架草莓側傾微風送施藥機設計 244
一、總體方案設計 244
二、關鍵部件設計 245
三、樣機開發 247
第五節 側傾微風送施藥機棚內施藥試驗 248
一、試驗材料 248
二、標定 249
三、試驗方法 250
四、樣本處理 252
五、霧滴沉積分布規律分析 254
參考文獻 260
第七章 溫室草莓生產的其他智能技術與裝備 261
**節 溫室草莓智能授粉裝備與技術 261
一、草莓授粉的特殊性 261
二、草莓機械化授粉的問題 261
三、草莓智能授粉總體方案設計 263
第二節 溫室草莓智能采摘技術與裝備 271
第三節 溫室草莓生產智能裝備的發展趨勢 274
一、與農藝的深度融合 274
二、全程化 277
三、信息化 277
四、休閑化 278
參考文獻 278
溫室自動作業裝備與技術:草莓實例 節選
**章 全球草莓產業及機械化生產現狀與趨勢 **節 全球草莓種植現狀 一、草莓的價值 草莓是薔薇科多年生常綠草本植物,上市早、供應期較長,素有“早春**果”的美稱。其果實鮮紅艷麗、芳香多汁、酸甜可口,含有豐富的維生素、氨基酸、糖類及多種礦物質,被譽為“水果皇后”,在全球受到廣泛的歡迎。因其果形與心臟的形狀相似,果實晶亮血紅,享有“相思果”的美稱。 (一)營養價值 草莓鮮果中,有機酸含量達1.2%~1.5% ,蛋白質含量達0.5%~0.96% ,無機鹽含量達0.6% ,果膠含量達1%~1.7% ,粗纖維含量達1.4% ,脂肪含量達0.2%~0.6%。每100g 果肉中含鈣18mg、磷27mg、鐵1.8mg、維生素 C 約47mg、維生素 B 約0.05mg。另外,草莓還富含氨基酸、果糖、蔗糖、葡萄糖、檸檬酸、蘋果酸、胡蘿卜素等人體所需的、容易被人體消化吸收的養分,被日本人稱為“活的維生素丸”。 (二)保健價值 草莓味甘酸、性涼,有清暑解熱、生津止渴、消炎止痛、潤肺、健脾、補血、助消化等功效,F代醫學表明,草莓中的維生素、纖維素和果膠,對動脈硬化、冠心病、心絞痛、腦出血、高血壓、高脂血癥、便秘痔瘡等疾病,有積極的預防作用[1]。國外研究還指出,從草莓植株中提取的一種胺類物質,對血液病有一定的療效。草莓中的胡蘿卜素是合成維生素 A 的重要物質,因此其具有明目、養肝的作用。此外,草莓對積食脹痛、胃口不佳、營養不良也有一定的食療作用。 (三)經濟價值 草莓屬于經濟價值較高的小漿果。草莓鮮果上市時正值其他水果處于淡季,鮮果奇缺,因此銷售的價格較高,在每年的元旦和春節期間,售價可達40~60元/千克,經濟利潤可觀。同時,近年在各地城市郊區興起自助式的草莓觀光旅游業,在草莓成熟期間,莓農開放草莓園,消費者支付一定的費用即可自由采摘草莓,同時享受其他配套服務。這一舉措實現了**產業和第三產業的有效融合,進一步提升了草莓種植的經濟效益(圖1.1)。 圖1.1 草莓采摘園 草莓種植的經濟效益遠遠高于蔬菜作物,據統計,設施草莓栽培的產值達30萬元/hm2以上,經濟效益顯著,成為提高農民經濟收入的重要園藝產業,在各地推廣發展很快。據2016年的統計數據顯示,我國草莓的總產值已經突破500億元,草莓產業從業人員達到350多萬人,小草莓成為實實在在的大產業!草莓產業也已成為當地農民致富的“金色產業”、市場青睞的“綠色產業”、經濟發展的“朝陽產業”[2-4]。 二、草莓栽培的歷史 草莓屬植物,起源于亞洲、美洲和歐洲。西方國家大約自14世紀末開始栽培林叢莓,15~17世紀栽培短蔓莓、麝香莓。1714年荷蘭從南美引進智利莓,1726年又從北美引進深紅莓。其后在荷蘭、法國和英國形成了眾多的自然雜交種。1750年世界栽培種“鳳梨莓”誕生于法國(智利莓×深紅莓)。此后,西歐國家普遍開展了草莓雜交種的培育,草莓栽培在世界各地迅速發展。進入19世紀,由于有許多品質較好的大果型品種,歐洲、美洲和日本進入草莓栽培的盛期[3]。 我國是世界草莓三大起源中心之一。據資料介紹,起源于我國這一中心的有林叢莓、淡味莓、東方莓、山地莓、五葉莓、纖細莓,主要分布于我國東北、西北、西南等地區,可惜的是這些豐富的野生資源沒有得到利用。我國各地只是采食野生草莓,并未進行栽培,自大果鳳梨莓引入后我國才開始有草莓的栽培。我國大果鳳梨莓栽培始于1915年,但初期僅在教堂、使館、僑民住宅和民間少量零星種植,未能形成商品化栽培。中華人民共和國成立后,我國草莓經歷了品種引進和緩慢發展的階段,直至20世紀80年代才真正進入規;焖侔l展時期,從歐美等國家和日本引進的一些新品種草莓成為主栽品種,并不斷發展和更新。近年我國草莓新品種培育和適應不同氣候、生產條件的栽培模式均得到快速發展。從2018年起,國際草莓品牌大會已在南京連續舉辦三屆,標志著我國的草莓生產已具有重要地位和影響。 三、草莓的種植模式 中國地域遼闊,草莓栽培分布很廣,同時栽培形式多種多樣。20世紀80年代以前,我國草莓以露地栽培為主;90年代以后,各種栽培方式并存,普遍采用小拱棚半促成栽培、普通大棚與日光溫室促成栽培。草莓的種植模式多樣,分為平地栽培(畦栽、行栽)、高壟栽培、高架栽培和其他立體栽培。 (一)平地栽培 平地栽培(圖1.2)的缺點是草莓匐地生長,果實與土壤接觸,灌水或降雨后畦面更常有積水,且光照不佳,易污染葉片或果實,果實易感灰霉病,同時著色較差,品質易受影響。平地栽培,在采摘時需彎腰或趴俯,農事操作強度過大、費時費力。 (二)高壟栽培 高壟栽培(圖1.3)是把栽培行做成高為30cm 左右的壟,作物種在壟上的一種栽培方式[4]。高壟栽培具有土壤保溫性好、通風透氣節水、便于田間管理、降低病害發生、提高果實產量和品質等優點,在草莓、黃瓜、番茄、胡蘿卜與白蘿卜等各類園藝作物生產中得到廣泛應用[5,6]。王立革等發現,栽培壟高度的增加對土層地溫提高效果明顯,并能有效促進根系生長和產量提高[7];金麗在大連金普進行高壟單行和高壟雙行種植對比試驗,研究發現高壟雙行種植方式在產量、品質、操作難度和空間利用率等方面都具有優勢,經濟效益突出[8]。 圖1.2 平地栽培 圖1.3 高壟栽培 (三)高架栽培 高架栽培(圖1.4)為新型的栽培模式,是通過在溫室大棚內建造具有一定高度和寬度的鋼管式高架栽培床,將栽培基質均勻攤鋪在栽培床內,草莓置于高架栽培床上進行栽培。該技術*先由日本研究推廣,將草莓栽植管理高度提高到適宜人工作業的高度,以便于園藝操作,大大降低了勞動強度[9]。且離地高架立體基質栽培,有效地利用溫室空間和避免了土傳病蟲害的危害;草莓根系生長好,增產、增收效果顯著。這一方式符合未來草莓產業的發展趨勢,已成為目前大力推廣的省力化栽培技術[10,11]。 圖1.4 高架栽培 目前我國的草莓種植,傳統平地栽培已被高壟栽培和高架栽培所替代。因高壟栽培在水肥調控、草莓品質等方面具有突出優勢,在種植中得到廣泛應用,成為當前草莓主流種植模式。 (四)其他立體栽培 除高壟栽培和高架栽培外,由于草莓具有小植株、小果和長坐果周期的特點,因此各類草莓的無土立體栽培模式也在各地得到發展。 1.多層架式栽培 1) A字架栽培 A 字架由支架和栽培槽組成,支架采用不銹鋼、角鋼等制作成A字形,兩邊脊上分別安裝3層或4層半圓形PVC材質的栽培槽,每條栽培槽基質表面沿草莓植株近旁鋪設滴灌帶或配置營養液循環系統。A字架栽培的結構緊湊,多層種植提高了土地利用率和產量(圖1.5)。 圖1.5 A字架栽培 2) H 形架雙層栽培 H 形架雙層栽培是設立高架進行直立上下雙層栽培的模式,上層栽培槽距地面150cm 左右,下層栽培槽距地面85cm 左右,以雙行栽培為主,實現水肥一體化(圖1.6(a))。 圖1.6 H形架雙層栽培 該模式優點是進一步提高了大棚空間利用率,有效提高產量。但是,其上層環境條件好,下層則相對較差,積溫、光照強度均較弱,易造成草莓生長弱,果實著色差、味道淡、產量低[12]的后果。因此,多采用上層種植草莓、下層種植喜陰耐涼的食用菌等套種方式(圖 1.6(b)),食用菌呼吸代謝產生的二氧化碳可供給草莓光合作用,而草莓的光合作用又為食用菌的生長補充新鮮的氧氣,使溫室內部形成氣體內循環,這兩者互為補充,相得益彰,既縮短了溫室的放風時間,又*大限度地利用太陽能和溫室空間,大大提高了生產效率。 2.管道式栽培 管道式栽培是將若干根管道間隔排列組成蔬菜栽培管道,管道上開設用于栽種的定植孔,通過根部水培或氣霧培進行作物生產的方式(圖1.7),F今多用 PVC 管材作為管道,由于其建造成本不高、管理方便,并可搭建不同立體架型,在各類葉菜、果菜種植中已得到廣泛應用,草莓的管道種植也在各地不斷涌現。 圖1.7 管道式栽培 3.立柱式栽培 立柱式栽培采用環保塑料栽培缽,經立柱串連而成,營養液從上端逐一滲入下一層,經液管回收循環利用(圖1.8)。立柱上栽培缽可自由旋轉,使草莓得到均勻的光照。此種栽培模式可充分利用溫室空間,顯著提高單位面積的種苗數量和果實產量。 圖1.8 立柱式栽培 通過四周豎立起來的柱形栽培或者以搭架、吊掛形式按垂直梯度分層栽培,向空間發展,充分利用溫室空間和太陽能,可以使土地利用率提高3~5倍,單位面積產量提高2~3倍。 四、全球草莓的種植規模與分布 草莓栽培范圍廣泛,在世界小漿果中居于首位。據聯合國糧食及農業組織(以下簡稱糧農組織)數據,2018年全球草莓總種植面積達37.24萬 hm2,總產量達888.71萬 t。全球草莓的種植規模和產量呈不斷增長態勢,與1961年相比,種植面積增長了2.96倍,而產量增長10倍以上(圖1.9)。草莓的適應性很強,世界范圍內,從熱帶到北極圈附近均可栽培,目前超過100個國家和地區都有草莓種植。世界上較大的草莓產區有亞洲、歐洲和北美,草莓種植面積*大的國家依次為中國、波蘭、俄羅斯、美國、西班牙和日本,而產量*大的國家則依次為中國、美國、西班牙、俄羅斯、波蘭和日本(圖1.10)。其中中、美兩國的總產量占了全球產量的近1/2。單產水平為美國*高,超過64500kg/hm2,遠遠超過其他國家和世界平均水平。 歐美和日本的草莓生產具有不同特色。歐美普遍以大規模、產業化的露地壟栽草莓種植為主,而日本由于土地資源緊張和高端化精品化種植策略的實行,其草莓栽培以溫室的高壟或高架栽培為主,且高架栽培已逐漸成為主流(圖1.11)。
- >
名家帶你讀魯迅:故事新編
- >
經典常談
- >
月亮虎
- >
詩經-先民的歌唱
- >
上帝之肋:男人的真實旅程
- >
中國歷史的瞬間
- >
新文學天穹兩巨星--魯迅與胡適/紅燭學術叢書(紅燭學術叢書)
- >
我與地壇