[发明专利]一种基于高斯曲率的温室作物光照二氧化碳调控方法

说明书

本发明涉及一种基于高斯曲率的温室作物光照二氧化碳调控方法，包括以下步骤：1)获取在不同温度下，不同光照强度和二氧化碳浓度组合的光合速率值；2)构建温室作物净光合速率模型；3)计算高斯曲率函数；4)构造适应度函数，采用粒子群算法进行最大值寻优；5)计算高斯曲率最大点所对应的光照强度和二氧化碳浓度，并以此作为该温度下的光照和二氧化碳的调控阈值点；6)采用多项式拟合综合调控策略；7)根据当前温室温度基于综合调控策略选取对应的光照和二氧化碳调控目标值进行调控。与现有技术相比，本发明具有大幅减少光照和CO₂的调控阈值、节约光照和CO₂的施放成本、高效节能、普适性强等优点。

技术领域

本发明涉及温室作物光照二氧化碳调控领域，尤其是涉及一种基于高斯曲率的温室作物光照二氧化碳调控方法。

背景技术

温室作物的光合速率对其产量和品质有着直接的影响，CO₂作为光合作用的原料，是温室作物光合作用的直接因素：CO₂浓度过低会影响温室作物光合效果，影响作物产量及品质；CO₂浓度过高不仅增加了生产成本而且影响作物正常的呼吸作用。光照则为作物的光合作用提供能量，是光合作用的能量来源，光照不足会影响作物的正常光合作用，光照过强不仅造成能源浪费，而且可能产生光抑制现象。

近年来，众多学者开展了温室光照、二氧化碳调控的研究，胡瑾，何东健等人提出了基于光饱和点的光合速率优化调控模型，为光照调控奠定了基础，辛萍萍，张珍等人提出了基于饱和点的CO₂调控模型，为温室CO₂调控奠定了基础，此外胡瑾，田紫薇等人提出了离散曲率的CO₂调控模型，为CO₂的精准准高效的调控提供了依据，但是以上研究只考虑单个因素的阈值点，并没有同时给出光照、CO₂的调控阈值，光照、CO₂作为植物光合作用的能量和原料来源，对植物光合作用至关重要，因此给出光照、CO₂的二维阈值调控点成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于高斯曲率的温室作物光照二氧化碳调控方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于高斯曲率的温室作物光照二氧化碳调控方法，包括以下步骤：

1)获取在不同温度下，不同光照强度和二氧化碳浓度组合的光合速率值；

2)构建不同温度下的温室作物净光合速率模型；

3)计算不同温度下温室作物净光合速率模型的高斯曲率函数；

4)根据不同温度下温室作物净光合速率模型的高斯曲率函数构造适应度函数，采用粒子群算法对不同温度下蓝莓净光合速率模型高斯曲率进行最大值寻优；

5)计算高斯曲率最大点所对应的光照强度和二氧化碳浓度，并以此作为该温度下的光照和二氧化碳的调控阈值点，重复步骤2)-4)直至获取所有温度下的光照和二氧化碳的调控阈值点；

6)采用多项式拟合建立不同温度下光照强度和二氧化碳浓度的综合调控策略；

7)根据当前温室温度基于综合调控策略选取对应的光照和二氧化碳调控目标值进行调控。

所述的步骤2)中，温室作物净光合速率模型F(C，I)的表达式为：

P_n＝F(C，I)

其中，C为作物生长环境的二氧化碳浓度，I为光照强度，P_n为作物净光合速率。

根据Blackman限制因子律，并采用直角双曲修正模型作为温室作物净光合速率模型，则有：