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基于BP神经网络预测和模糊控制的灌溉控制器设计 被引量:20
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作者 李建军 许燕 +2 位作者 张冠 魏正英 张育斌 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2015年第5期150-154,共5页
适当的灌溉方法和灌溉方式对提高农作物的产量至关重要。根据农作物的生长周期,适时适量的给水加肥,并精确控制施加的水肥比例,能够很好的促进农作物对水肥的吸收,提高水肥的利用率。针对精确水肥控制系统非线性、时变性、滞后性等问题... 适当的灌溉方法和灌溉方式对提高农作物的产量至关重要。根据农作物的生长周期,适时适量的给水加肥,并精确控制施加的水肥比例,能够很好的促进农作物对水肥的吸收,提高水肥的利用率。针对精确水肥控制系统非线性、时变性、滞后性等问题,提出一种基于BP神经网络预测的模糊PID算法。BP神经网络具有自学习和预测的能力,可以做到事前控制,解决控制系统的大时滞问题。仿真结果表明,该算法的响应速度、超调量及鲁棒性均优于传统的PID调节和模糊PID调节。最后,通过水肥浓度精量灌溉实验,验证了采用这种新型优化算法的水肥浓度精量控制机具有更加优越的控制效果,达到了优化的目的。 展开更多
关键词 水肥灌溉 BP神经网络预测 模糊控制 PID控制
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灰色预测模糊PID灌溉控制技术开发 被引量:13
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作者 张育斌 魏正英 +2 位作者 马胜利 唐大辉 李建军 《中国农村水利水电》 北大核心 2016年第2期5-8,共4页
针对节水自动灌溉中的水肥比例调节和灌溉精度低的控制问题,设计了基于PID控制、模糊控制和灰色预测控制相结合的控制算法,在PID控制的基础上,通过模糊规则进行模糊推理,查询模糊矩阵表进行参数自整定,从而实时调整PID各项参数,加入多... 针对节水自动灌溉中的水肥比例调节和灌溉精度低的控制问题,设计了基于PID控制、模糊控制和灰色预测控制相结合的控制算法,在PID控制的基础上,通过模糊规则进行模糊推理,查询模糊矩阵表进行参数自整定,从而实时调整PID各项参数,加入多因素灰色预测MGM(1,n)解决时滞现象,进行有效的预测作物的需水量,达到对系统的精确灌溉控制。运行测试:该系统与常规PID控制相比,超调量降低了14.68%,系统的调节时间减少了86.62%;比较模糊PID控制,超调量略上升了1.9%,同时调节时间减少了77.71%;并验证了其在水肥浓度和肥量精量控制中,系统响应速度快和实时性好,稳定,大幅度提高了水肥灌溉效果。 展开更多
关键词 水肥灌溉 PID控制 模糊PID算法 灰色预测控制
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果园精量水肥无线灌溉控制设备设计与应用 被引量:5
3
作者 张育斌 魏正英 +2 位作者 张磊 蔚磊磊 简宁 《现代电子技术》 北大核心 2017年第10期1-4,9,共5页
针对山丘果园复杂环境,又需大面积分区控制灌溉并集中管理的需求,研制了低成本、低功耗小型无线灌溉控制设备。设备嵌入PID控制、模糊控制和灰色预测控制相结合的控制算法,有效解决时滞现象,进行有效地预测作物的需水量,达到对系统的精... 针对山丘果园复杂环境,又需大面积分区控制灌溉并集中管理的需求,研制了低成本、低功耗小型无线灌溉控制设备。设备嵌入PID控制、模糊控制和灰色预测控制相结合的控制算法,有效解决时滞现象,进行有效地预测作物的需水量,达到对系统的精确灌溉控制;同时硬件选用低功耗微控制器与双稳态电磁阀,避免信道拥塞,无线传输采用GPRS长距离和NRF2401的短距离相结合的通信方式,系统可准时开启电磁阀。运行测试结果表明,该系统与传统控制相比,超调量减少了22.5%,系统的调节时间减少了28.2%;验证了其在水肥浓度和肥量精量控制中,系统响应速度快和实时性好、稳定、无线通信可靠,提高了水肥灌溉效果。 展开更多
关键词 精量控制 水肥灌溉 无线通信 灌溉系统
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基于模型设计的水肥灌溉控制器快速开发 被引量:4
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作者 蔚磊磊 魏正英 +2 位作者 张育斌 张帅 简宁 《节水灌溉》 北大核心 2017年第7期124-129,共6页
针对传统的水肥灌溉控制器开发中,由于软、硬件分时分步开发,存在算法嵌入复杂,开发流程长,软硬件循环调试等问题。介绍运用基于模型设计方法对水肥灌溉控制器的高效、快速开发。在Simulink平台中建立水肥控制算法模型和被控对象物理模... 针对传统的水肥灌溉控制器开发中,由于软、硬件分时分步开发,存在算法嵌入复杂,开发流程长,软硬件循环调试等问题。介绍运用基于模型设计方法对水肥灌溉控制器的高效、快速开发。在Simulink平台中建立水肥控制算法模型和被控对象物理模型,创建系统设计需求追溯关系,多层次测试验证,快速迭代设计方法,在此基础上以STM32核心处理器配置相应芯片底层驱动支持包生成工具(Target Support Package),实现工程代码到嵌入式硬件需求全程自动化。实验结果表明,基于模型设计方法开发快速、代码质量高,且系统响应速度快和实时性好,大幅度提高了水肥灌溉效果。 展开更多
关键词 水肥灌溉 控制器 基于模型设计 底层驱动支持包
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水肥滴灌对橡胶树小筒苗接穗部及根部生长与叶片养分的影响 被引量:9
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作者 周珺 林位夫 +1 位作者 王军 蔡明道 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期84-87,共4页
采用不同的肥料类型、滴灌定额、滴灌时间、滴灌频次对橡胶树小筒苗进行水肥滴灌,结果表明:(1)固体肥难稀释,滴灌不均匀易产生肥害;液体肥易稀释,不堵塞滴管,营养均衡,安全可靠。(2)筛选出2组橡胶树小筒苗水肥滴灌处理:A、液体肥适量频... 采用不同的肥料类型、滴灌定额、滴灌时间、滴灌频次对橡胶树小筒苗进行水肥滴灌,结果表明:(1)固体肥难稀释,滴灌不均匀易产生肥害;液体肥易稀释,不堵塞滴管,营养均衡,安全可靠。(2)筛选出2组橡胶树小筒苗水肥滴灌处理:A、液体肥适量频施,即每3 d用45 m L农家沼液肥控制在60 min内滴灌于每株小筒苗;B、固体肥少量适施,即每6 d用0.5 g常规复合肥溶解稀释后控制在60 min内滴灌于每株小筒苗。(3)综合苗木接穗部的增长量、根部表现及叶片养分状况来看,农家沼液肥有较佳的水肥滴灌效果。 展开更多
关键词 橡胶树 小筒苗 水肥滴灌 接穗部 根部 叶片养分
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精量水肥灌溉系统控制策略及验证 被引量:7
6
作者 张育斌 魏正英 +2 位作者 朱新国 胡杨 李林章 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期1088-1095,共8页
针对农业施肥灌溉过程中的水和肥液浓度精准控制问题,设计了基于模糊PID控制技术,应用电导率EC值和p H值的调控技术,开发了精量水肥灌溉控制系统.进行了开环阶跃响应试验和继电振荡调试试验,分析得到系统为非线性、惯性、滞后的复杂系统... 针对农业施肥灌溉过程中的水和肥液浓度精准控制问题,设计了基于模糊PID控制技术,应用电导率EC值和p H值的调控技术,开发了精量水肥灌溉控制系统.进行了开环阶跃响应试验和继电振荡调试试验,分析得到系统为非线性、惯性、滞后的复杂系统.结果表明,对EC值检测采用PID控制虽有控制精度高的优点,但在肥液浓度变化较大时控制性能恶化.运用开环阶跃响应、PID控制技术和模糊控制技术,设计出EC值的智能PID控制器,试验表明其具备PID参数自整定能力,控制性能优良,稳定时间180 s内,精度±0.15 m S/cm,超调量<15%. 展开更多
关键词 水肥灌溉 模糊PID控制 浓度检测 灌溉策略
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基于LabVIEW的水肥一体机控制系统设计 被引量:3
7
作者 宋晨媛 《农机化研究》 北大核心 2021年第11期142-145,156,共5页
以水肥一体灌溉控制系统为研究对象,针对目前水肥灌溉系统出现的自动化程度低的现象,基于LabVIEW虚拟仪器技术设计出一种水肥耦合一体灌溉控制系统。系统对作物生长过程中的土壤湿度、肥液浓度及无机物含量等相关作物生长因素进行监测,... 以水肥一体灌溉控制系统为研究对象,针对目前水肥灌溉系统出现的自动化程度低的现象,基于LabVIEW虚拟仪器技术设计出一种水肥耦合一体灌溉控制系统。系统对作物生长过程中的土壤湿度、肥液浓度及无机物含量等相关作物生长因素进行监测,并采用模糊系统控制的方法,对作物生长过程中所需水量和肥量进行自动控制;采用水肥耦合一体灌溉控制系统通过对作物生长过程中所需的土壤湿度和肥量需求量进行控制,实现作物水肥耦合灌溉。研究结果对现代农业自动灌溉和施肥或水肥耦合灌溉具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 水肥耦合灌溉 控制系统 LABVIEW 模糊控制
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数据挖掘技术在智能灌溉决策系统中的应用 被引量:2
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作者 白俊 《农机化研究》 北大核心 2022年第9期247-250,259,共5页
以作物生长过程中灌溉施肥过程为研究对象,通过对用水量平衡关系及施肥需求量进行分析,利用数据挖掘技术结合作物生长知识数据建立智能决策系统数据库,并使用该系统在黄瓜种植区域内进行验证。试验数据表明:智能决策系统生成的灌溉量指... 以作物生长过程中灌溉施肥过程为研究对象,通过对用水量平衡关系及施肥需求量进行分析,利用数据挖掘技术结合作物生长知识数据建立智能决策系统数据库,并使用该系统在黄瓜种植区域内进行验证。试验数据表明:智能决策系统生成的灌溉量指令与计算所获得的灌溉量参数模型基本相符,受土壤内微量元素含量影响,施肥量决策指令与计算参数模型之间存在一定的偏差量,可根据作物的生长状态和环境参数进行指令调整。该智能决策系统能够根据不同时期的生长需求进行作物灌溉及施肥,为农业生产提供科学依据,实现了可持续发展。 展开更多
关键词 水肥灌溉 智能决策 数据挖掘 数据库
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基于PSO优化Fuzzy-PID精量灌溉控制系统设计 被引量:14
9
作者 李嵩 周建平 许燕 《节水灌溉》 北大核心 2019年第3期90-93,共4页
精确控制农业灌溉中的灌溉精度和水肥比例,能够大大提高水肥的利用率。因此,基于传统PID控制、Fuzzy-PID控制两种控制算法的优缺点,进行PSO优化Fuzzy-PID控制。该控制算法能够有效解决大棚灌溉控制中的非线性、时变性和滞后性等问题。... 精确控制农业灌溉中的灌溉精度和水肥比例,能够大大提高水肥的利用率。因此,基于传统PID控制、Fuzzy-PID控制两种控制算法的优缺点,进行PSO优化Fuzzy-PID控制。该控制算法能够有效解决大棚灌溉控制中的非线性、时变性和滞后性等问题。实验结果表明:该系统与传统PID控制相比,上升时间减少了4.10 s,超调量降低了14.57%,调节时间减少了27.4 s;相比于Fuzzy-PID控制,上升时间减少了4.30 s,超调量降低了0.37%,调节时间减少了20 s。该系统响应速度快、配比精度高、稳定,具有一定的应用价值。 展开更多
关键词 PID控制 FUZZY-PID控制 PSO优化Fuzzy-PID控制 精量水肥灌溉机
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旱地苹果园肥水高效利用模式研究 被引量:6
10
作者 房燕 安贵阳 +2 位作者 董然然 王倩 褚亚峰 《西北农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第12期102-105,共4页
以苹果品种信浓红为试材,研究旱地果园不同肥水管理模式对土壤及苹果生长、产量及品质的影响。结果表明,与传统肥水管理模式比较,几种肥水利用模式均能提高叶片质量,促进新梢生长,提高光合速率,其中"肥水膜"一体化模式的土壤... 以苹果品种信浓红为试材,研究旱地果园不同肥水管理模式对土壤及苹果生长、产量及品质的影响。结果表明,与传统肥水管理模式比较,几种肥水利用模式均能提高叶片质量,促进新梢生长,提高光合速率,其中"肥水膜"一体化模式的土壤速效养分含量增加明显;与对照相比,新梢生长量增加31.37%,可溶性固形物质量分数增加20.18%,单果质量增加15.74%,单株产量增加24.64%。综合分析,"肥水膜"一体化是旱地果园简单易行的一种肥水高效利用模式。 展开更多
关键词 旱地 苹果 肥水利用模式 肥水膜一体化
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滴灌下欧美107杨苗高水肥耦合效应 被引量:5
11
作者 王梓 马履一 +1 位作者 贾忠奎 公宁宁 《浙江农林大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期29-34,共6页
水分和氮肥是影响欧美107杨Populus×euramericana‘74/76’生长的重要因素。以1年生欧美107杨为试验材料,采用田间裂区试验设计,研究不同灌溉、氮施入量对欧美107杨苗高的影响,并建立水—苗高的水肥回归模型。结果表明:不同水肥处... 水分和氮肥是影响欧美107杨Populus×euramericana‘74/76’生长的重要因素。以1年生欧美107杨为试验材料,采用田间裂区试验设计,研究不同灌溉、氮施入量对欧美107杨苗高的影响,并建立水—苗高的水肥回归模型。结果表明:不同水肥处理下苗高之间有极显著差异(P<0.01),各因素效应顺序为氮施入量>水肥互作>灌溉量。欧美107杨苗高在300~360 cm的水肥方案为灌溉量8.45~19.25 kg.株-1,施氮肥量4.57~9.12g.株-1,即施尿素413.94~826.31 kg.hm-2;苗高在360~400 cm的水肥方案为灌溉量36.02~41.87 kg.株-1,施氮肥量8.68~11.43 g.株-1,即施尿素786.08~1 035.05 kg.hm-2。水肥优化管理方案可为定向培育1年生欧美107杨苗木提供理论依据。 展开更多
关键词 森林培育学 欧美107杨 苗高 水肥耦合 滴灌
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AM菌发酵水肥对冰糖橙品质的影响 被引量:2
12
作者 何君 叶长城 +2 位作者 吴碧波 邓妍娟 邓建平 《湖南农业科学》 2023年第11期33-36,共4页
为研究AM菌发酵水肥对冰糖橙品质的影响,采用水肥一体化智能过滤滴灌系统在永兴县4地(BL、BJ、HN、TH)同步进行AM菌发酵水肥替代化肥的试验,考察冰糖橙的单果重、果皮厚度、果形指数等外在品质以及果实可溶性固形物、可滴定酸、固酸比... 为研究AM菌发酵水肥对冰糖橙品质的影响,采用水肥一体化智能过滤滴灌系统在永兴县4地(BL、BJ、HN、TH)同步进行AM菌发酵水肥替代化肥的试验,考察冰糖橙的单果重、果皮厚度、果形指数等外在品质以及果实可溶性固形物、可滴定酸、固酸比、果实VC含量、可食率和出汁率等内在品质。结果表明:在冰糖橙水肥一体化种植管理中使用AM菌发酵水肥替代化肥,不会对冰糖橙单果重、果皮厚度及果形指数造成显著影响,对果实可食率、出汁率也几乎没有影响,但是能提升果实中可溶性固形物含量(增幅为16.46%~33.80%),降低可滴定酸含量(降幅为4.55%~31.43%),提高固酸比(增幅为54.32%~63.18%),显著提升其内在品质;而对果实中VC含量的影响在不同试验点表现不一致,需要结合土壤养分、种植管理、光照气候等因素作进一步探究。 展开更多
关键词 冰糖橙 AM菌发酵水肥 水肥一体化智能过滤滴灌系统 果实品质
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水肥耦合对马铃薯淀粉含量的影响 被引量:1
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作者 桑红辉 邱小琮 尹娟 《节水灌溉》 北大核心 2015年第5期5-8,共4页
通过马铃薯膜下滴灌水肥耦合盆栽试验,以补灌定额(X1)、氮肥施量(X2)、磷肥施量(X3)、钾肥施量(X4)为试验因素,选用4因素5水平的均匀设计,研究不同水、氮、磷、钾配施对马铃薯淀粉含量的影响,建立起马铃薯淀粉含量与灌水量、氮、磷、钾... 通过马铃薯膜下滴灌水肥耦合盆栽试验,以补灌定额(X1)、氮肥施量(X2)、磷肥施量(X3)、钾肥施量(X4)为试验因素,选用4因素5水平的均匀设计,研究不同水、氮、磷、钾配施对马铃薯淀粉含量的影响,建立起马铃薯淀粉含量与灌水量、氮、磷、钾施用量的关系方程。结果表明:各因素对马铃薯淀粉含量的影响顺序为:X3>X2>X1>X4,各因子交互作用对马铃薯淀粉含量影响顺序为:X1X3>X1 X2>X1 X4,二次项X1、X2、X3系数为负,说明灌水量、氮肥施量、磷肥施量过多和不足均会对淀粉含量产生副作用。以马铃薯淀粉含量为目标函数,最大值为17.60%时,各补水时期灌水量最佳分配为:补灌定额为930m3/hm2,施氮量、施磷量、施钾量分别为180、240、276.15kg/hm2。 展开更多
关键词 马铃薯 水肥耦合 补灌定额 淀粉含量
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水肥高效利用灌排系统调控面临的问题研究
14
作者 邵东国 鄢丽丽 刘欢欢 《世界科技研究与发展》 CSCD 2010年第1期121-124,共4页
通过调查我国水肥利用的现状,指出我国农业水利中干旱缺水、非点源污染、水资源利用率低下和灌排系统不配套等问题,提出灌区水肥高效利用需深入研究的热点问题,对探讨水肥高效利用和灌排系统管理理论,指导我国灌排系统精量调控,以最少... 通过调查我国水肥利用的现状,指出我国农业水利中干旱缺水、非点源污染、水资源利用率低下和灌排系统不配套等问题,提出灌区水肥高效利用需深入研究的热点问题,对探讨水肥高效利用和灌排系统管理理论,指导我国灌排系统精量调控,以最少的水肥投入量获取最佳的灌区产量和经济及生态环境效益,具有重要意义。 展开更多
关键词 水肥高效利用 灌排系统 临界调控
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不同化肥减施技术对设施辣椒产量及养分吸收利用的影响 被引量:9
15
作者 王秋君 郭德杰 +2 位作者 马艳 梁永红 仇美华 《中国农学通报》 2020年第17期99-107,共9页
针对苏北地区设施辣椒生产中化肥施用过量的问题,在淮安市设施辣椒主产区通过连续2季的田间小区试验研究了2种化肥减施技术对辣椒产量及养分吸收利用的影响。化肥减施技术包括:以商品有机肥替代基肥化肥(OF)、追肥中施用滴灌专用水溶肥... 针对苏北地区设施辣椒生产中化肥施用过量的问题,在淮安市设施辣椒主产区通过连续2季的田间小区试验研究了2种化肥减施技术对辣椒产量及养分吸收利用的影响。化肥减施技术包括:以商品有机肥替代基肥化肥(OF)、追肥中施用滴灌专用水溶肥以减施化肥(RD)。研究结果表明,连续2季应用化肥减施技术后,OF和RD处理的产量较常规施肥处理分别增加了12.6%和30.2%。在第一季辣椒种植中,不同处理对辣椒植株各器官中氮、磷、钾养分含量未有显著影响;在第二季OF和RD处理均显著增加了辣椒果实中氮、磷、钾含量;且OF处理茎和叶中的氮、磷、钾含量都高于其他两个处理。在两季辣椒栽培中,两种化肥减施处理的化肥总养分偏生产力都显著高于常规施肥,其中OF处理的最高。以上结果说明,在本试验条件下,通过以商品有机肥替代基肥中部分化肥或者在追肥中以滴灌方式施用专用水溶肥均可在减施化肥条件下增产。 展开更多
关键词 设施辣椒 化肥减施 商品有机肥替代 滴灌专用水溶肥 养分吸收利用
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开闭环结合的水肥混灌系统 被引量:1
16
作者 李睿 肖和艾 +1 位作者 刘学文 彭新德 《计算机系统应用》 2018年第6期40-46,共7页
研发了一种开环和闭环结合的水、液肥混灌的自动控制系统,系统基于无线传感网实现.在系统的闭环部分,节点采集各大棚土壤的湿度,并经路由中继后,传递至协调节点,协调节点根据土壤湿度信息,控制自动灌水.在开环部分,系统接收用户指令,获... 研发了一种开环和闭环结合的水、液肥混灌的自动控制系统,系统基于无线传感网实现.在系统的闭环部分,节点采集各大棚土壤的湿度,并经路由中继后,传递至协调节点,协调节点根据土壤湿度信息,控制自动灌水.在开环部分,系统接收用户指令,获得目标棚、灌溉量、水液肥比例等信息,然后依此混配水和液肥并将其灌溉至目标棚.本系统开环、闭环无缝结合,且开环、闭环部分均可独立工作,另外系统将业务逻辑功能分散到不同节点,实现了分布式控制.系统有效提高了水、肥的利用率,造价低廉,具有较大的推广、应用价值. 展开更多
关键词 开闭环结合 水肥混灌 无线传感网 自动控制
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土壤重金属污染下芥菜与苋菜间作修复特性对水肥一体隔沟灌溉响应
17
作者 李培岭 李转玲 《中国农村水利水电》 北大核心 2016年第8期175-179,共5页
以芥菜与苋菜间作修复土壤镉锌复合重金属污染为例,创新设计水肥一体隔沟灌溉模式,设置肥水溶液浓度水平(N1、N2、N3、N4、N5),以及隔沟固定灌溉C1、隔沟交替灌溉C2和常规灌溉C3模式对比,探索植物修复特性的隔沟水肥调控机制。结果表明:... 以芥菜与苋菜间作修复土壤镉锌复合重金属污染为例,创新设计水肥一体隔沟灌溉模式,设置肥水溶液浓度水平(N1、N2、N3、N4、N5),以及隔沟固定灌溉C1、隔沟交替灌溉C2和常规灌溉C3模式对比,探索植物修复特性的隔沟水肥调控机制。结果表明:1单因子影响下,相比C3模式下植物修复特性,C2模式下地上部生物量略有下降而根部生物量差异不显著,植物重金属含量则显著提升,重金属富集系数中仅芥菜地上部略有降低,植物重金属转移系数下降幅度在9.3%以内。C1模式下生物量,重金属富集系数及转移系数均显著下降。肥液浓度影响下芥菜地上部、根部及苋菜地上部、根部等生物量的敏感度逐渐下降,芥菜重金属含量受肥液浓度影响明显大于苋菜,重金属转移系数则无显著影响。2组合处理下C2、C3与肥液浓度互作对芥菜重金属含量,芥菜与苋菜的生物量、重金属富集系数及转移系数影响均趋于一致,较高肥液浓度下各指标均显著提升,而各指标在C1与肥液浓度互作下效应不显著,综合植物修复特性及水肥利用结果对比得出C2N4组合处理最理想。 展开更多
关键词 土壤重金属污染 水肥一体隔沟灌溉 芥菜与苋菜 间作 修复特性
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