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现代农业生产中,传感器应用越来越广。随着植物生理研究的深入,各种植物生理传感器不断涌现。我国是一个人均、地均水资源极不丰富的国家,一方面农业用水总量较大,另一方面农业用水的产出率很低。解决这一矛盾,唯有靠发展节水农业。管理节水是节水农业的一个重要的发展方向,关键是要回答对作物“何时浇,浇多少”的问题。以往人们决定是否对植物进行灌溉是根据土壤湿度、天气和所种植的作物等间接指标进行判断。随着植物生理学及植物生理传感器技术的发展,以植物生理参数为灌溉指标的节水调控技术迅速发展起来,植物生理参数作为控制指标,更能反映植物的水分状况。 茎流或称液流是植物茎中水分的流动。植物吸收的水分99%以上通过蒸腾作用散失到大气中,通过精确测算茎流量,可以确定植物蒸腾失水量。茎流检测是指通过加入和测定示踪信号(主要是热信号)来计算液流的流速,并由此推断植物的蒸腾耗水量。本文在总结前人对植物茎流检测方法研究的基础上,在第二章提出了以植物表面热脉冲的方式进行植物茎流检测,实验结果表明,单日内,植物单位时间的耗水量与其表面热脉冲速度之间有显著的相关性,观测两天的数据表明其决定系数分别为R2=0.6541和R2=0.5658。本文在第三章提出了基于PID和PWM控制方式的变功率热平衡方式对植物进行耗水检测,实验数据表明耗水量与耗能量之间的决定系数达R2=0.7925,采用建立的回归方程进行耗水估计,其相对误差为10%左右。在第四章,本文设计了一种可区分并同时检测植物耗水量与吸水量的检测方法和装置,建立了水分在两个水筒之间进行动态分配的响应方程,结果表明该方法和装置可以用于检测植物的吸水量和耗水量。利用该装置在第五章检测室内水生植物的耗水量与环境因子之间的关系,结果表明照度和相对湿度是影响室内水生植物耗水的主要因素。第六章中提出了基于恒定功率进行植物蒸腾耗水检测的方式,结果表明,植物的单位时间耗水量、吸水量均与温差成相反的变化趋势,进行相关分析表明耗水量、吸水量均与温差有明显的相关关系,但建立的回归方程决定系数很低,对单日内植物单位时间的耗水量、吸水量均与温差进行回归分析表明,其决定系数较高,但每日之间的决定系数差别较大。