大棚种植川贝母分区变量灌溉系统研制

来源：农业工程学报杂志2021年第16期北京时间：

作者：廖敏,粟超,张宇,杨亚军,张强,

摘要：名贵中药材川贝母喜湿、怕高湿特性成为人工灌溉的难点，智能化精准灌溉系统可实现川贝母按需节水灌溉。该研究开发了基于无线传感器网络的川贝母分区变量灌溉系统。在人工种植试验过程中，采用电容法和土壤水分测定仪获得了川贝母生长需水及灌溉用水数据，建立了川贝母生长含水率模型和灌溉含水率模型。为了实现川贝母分区变量灌溉，建立了灌溉模糊控制决策模型，该模糊控制器为双输入单输出结构，利用遗传算法优化模糊控制量化因子、比例因子、模糊控制规则和隶属函数，实现遗传算法优化的模糊控制对川贝母灌用水进行精确决策和川贝母分区变量灌溉。在川贝母种植大棚内应用了该分区变量灌溉技术和系统，结果表明，模糊控制决策的灌溉有一定节水效果，遗传算法优化后的模糊控制每次灌溉土壤含水率增量主要分布在5%～7%，灌溉土壤含水率增量有明显下降。特定种植密度下灌溉试验结果表明，优化后川贝母变量灌溉误差能控制在±5%附近，满足川贝母按需灌溉需求，分区变量灌溉效果明显；随川贝母种植密度增加，所需灌溉用水也增大，二者基本呈线性关系（R2=0.975）；川贝母分区变量灌溉节水率与种植密度比之间呈抛物线关系，优化后标准种植密度的年节水率为27.6%。该研究可为川贝母种植密度和灌溉节水提供参考和技术支持。

关键词：模糊控制, 遗传算法, 变量灌溉, 节水灌溉, 川贝母