8都市农业景观与生态旅游(设施农业的新技术)

主讲：黄俊2011年9月8日农业与生物工程学院都市农业景观与生态旅游设施农业的新技术设施农业已成为我国农业的重要产业我国农业设施面积350万公顷，占世界总面积的80％，蔬菜产量的40%来自设施栽培，设施果树、设施花卉面积的增加为改善和提升城乡人民的生活水平发挥重要作用；设施农业科技和产业发展向世界展示我国农业现代化水平，并成为提升农产品国际市场竞争力的重要支撑。设施农业已成为我国农业的重要产业设施蔬菜面积达250万公顷，比1980年增长50倍，设施蔬菜人均占有量达80千克，比1980年增长约400倍。栽培面积、产量和产值仅次于粮食作物，在种植业中占第二位，经济作物中的第一位，占农产品出口贸易顺差的第一位。种苗产业设施果树生产花卉产业与旅游观光农业建立了一批基地南汇种苗基地金山蔬菜基地鲜花港红掌基地ThethreemaintechnologyDigitalTechnologyGPSGISRSComputerNetworkBreedingCultureControlSowingIrrigationFertilizationOthersITBio-techEquipment全球定位系统地理信息系统遥感ThethreeadvantagesUndercontrolledconditionsFacilitiesandequipmentsHigherproductivitiesNetworkserverOAserverGPRS/CDMANetworkDataserverInformationacquisitionClimateinformationrecordingingreenhouseSensorsforbiologicalinformationcollectionbasedintranetBio-informationEnvironmentInformationControlSystemEnvironmentSensorBio-sensorWirelessNetworkIntranetAutomaticcontrolSoundBoxCameraSensorsVentilation通风HeatingIrrigationControlComputerVideoServerGreenhouseSmartAcquisitionDatasetsoftomatogreenhousecultivationmanagementsystemYield40Kg/m2Datasetsofsweetpeppergreenhousecultivationmanagementsystem16thMonthAfterTransplant28thMonthsAfterTransplantTransplantopening2ndMonthAfterTransplant6thMonthAfterTransplantRoot-zonerestrictioncultivationFertilizationandsoilmanagementPre-treatmentInterpolationQualityNutritionWaterElements•Decision-making•AnalysisExpertKnowledgeFertilizationModel基于GPS/GPRS/GSM的远程监控——RMC－Ⅰ生理障害由于设施栽培中，常常因为环境条件控制不当、营养供给的比例失调、连作障碍等原因的影响，使设施植物的正常代谢受到破坏，轻者减产，重者全株死亡，这种非病菌侵染引起的病害叫植物生理障害。植物生理障害电子检测防御机制植物体内会诱导产生各种病程相关蛋白(patho-genesisrelated,PR蛋白)，释放各种活性氧，生成蛋白酶抑制剂。植物生体信息防卫反应植物体内本身含有的一些物质：皂甙（saponin）、硫苷（glucosinolate）、生氰糖苷（cyanogenicglycoside）会产生抗病反应。水杨酸（salicylicacid,SA）、乙烯（ethylene）和茉莉酸（jasmonicacid）等信号物质。ROS（Reactiveoxygenspecices）－植物在生长过程中不断产生活性氧，尤其是处于逆境胁迫下。MDA（Malondialdehyde）－膜脂过氧化反应是植物受逆境胁迫的一种反应，细胞膜质过氧化的程度用丙二醛含量表明作物受逆境胁迫程度。抗氧化物质：类胡萝卜素、谷胱甘肽、抗坏血酸。抗氧化酶：超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化酶（APX）等都能有效地清除活性氧。作用过程：其中SOD催化植物体内的O2-.通过歧化反应生成O2和H2O2，再由POD、CAT、APX等分解清除H2O2。弱光下植物叶片具有阴生叶片的特征，有较低的叶绿素a/b值，增加叶绿素ｂ的相对含量，增加捕光色素复合体中天线色素的比例，有利于叶片更有效地捕获有限的光能。叶绿素a/b的降低有利于吸收环境中的红光，维持光系统Ⅰ、光系统Ⅱ之间的能量平衡，是植物对弱光环境的生态适应。例1：弱光环境下生长的植物叶黄素循环的三组分：紫黄质(violaxanthin，V)、花药黄质(antheraxanthin，A)和玉米黄质(Zeaxanthir，Z)VAZ光氧化现象：活性氧分子会导致膜脂过氧化，叶绿素大量损失，产生光氧化现象。例2：强光环境下生长的植物光氧化现象处理6天后不同光氧化级别的症状植物对低氧胁迫的适应避低氧耐低氧通气组织不定根木质化与栓质化茎延伸生长皮孔增生根表面龟裂电子受体的改变NO3-Mn4+Fe3+减缓细胞质酸化GluMalH+-ATPase；H+-PPase抗氧化机制酶系统抗氧化剂分泌有毒代谢产物：乳酸、乙醇、乙醛厌氧蛋白和厌氧多肽的产生无氧呼吸加剧次生代谢物质的平衡激素多胺等例3：根际低氧下生长的植物直观的方法：症状诊断、显微检测、接种检测等症状诊断与病原检测的方法较为迟缓，当症状和病原物产生时，往往障害已经较为严重，进行治疗时已晚。化学分析方法：叶片分析法（营养诊断）、免疫分析方法、DNA检测技术（病原诊断）。专家系统：计算机技术为主。生理障害的诊断方法与电子诊断番茄低温、缺钙果实番茄缺镁叶片45施用稻草过多造成黄瓜缺氧施用稻草过多造成黄瓜缺氮缺氧的黄瓜叶片和果实黄瓜受二氧化硫为害叶（浅黄色的为霜霉病斑）冬瓜受二氧化硫为害叶片茄子缺锰中上叶叶脉间有黄斑和褐点茄子受亚硝酸气体为害芹菜缺镁叶脉间失绿生理电位传感器：生理障害时，植物电信号都会发生变化，微弱的电位变化，生理电位传感器检测出来。植物体内电阻的变化与植物体的含水量和生理活动有关，利用植物电阻传感器可以研究植物体内的水分运输、水分传导信息的传递。便携式光合作用测定仪：可以获得植物的在一定的光合有效辐射、温度和二氧化碳浓度下，植物的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度等生理指标的变化。通过这些可以了解植物的生理活动是否正常，从而判断植物的生长情况。无损伤的检测手段叶面积测量系列产品——LI-3100/1+.1台式叶面积仪六、可以考虑开发应用的仪器传统方法：生长指数PI值的测定（PlastochronIndex）PI=n+(lnLn-lnR)/(lnLn-lnLn+1)。参比叶长R=70mm，n为叶片长度长于参比叶长的叶片数，Ln和Ln+l分别为第n及n+1片叶的长度。叶面积测量系列产品——LI-3000A便携式叶面积仪叶面积测量系列产品——LAI-2000冠层分析仪叶面积指数（LAI）冠层下可见天空比例(DIFN）平均倾斜角（MTA）传统方法：比叶重（LMA）＝单位面积叶干重气体交换系列产品——LI-6400光合作用测量系统HowcanwemeasureconcentrationsofCO2assimilationwatertranspirationrate?With(portable)infraredgasanalysers(IRGAs)气体交换系列产品——LI-1600稳态气孔计GeneCompanyLimitedAgricultural&EnvironmentalDivision气体交换系列产品——LI-6262CO2/H2O分析仪最畅销的荧光仪——PAM-2000/PAM-2100野外光合作用生态生理学胁迫生理学环境污染物对植物的影响污染监测辐射（光线）测量系列产品——光量子感应器辐射（光线）测量系列产品——光照计GeneCompanyLimitedAgricultural&EnvironmentalDivision辐射（光线）测量系列产品——数据采集器Flow4TM包裹式经济型茎流计——基于植物蒸腾作用的植物灌溉水分平衡测量系统。测量植物水分消耗，把它和降雨量、土壤水分及灌溉供水相比较，可以决定灌溉方案。内置数据采集器可以收集茎流速率、降雨量和灌溉历史数据，和电脑连接方便、精确管理植物灌溉。高效灌溉和水分平衡测量监测作物灌溉区水利用情况测量指标:植物蒸腾作用、降雨量和土壤水分FLOW4自动控制灌溉阀门。通过探测测径器的桥状张力探头的信号变化，可以实时测量植物的日生长和长期生长。生长计已经应用在测试水分胁迫、高臭氧和其他大气污染下的植物生长，还应用在植物生长速率、和采收果实等研究上。DEX果实树木生长测量仪2004年4月，正式注册成立。主要围绕LI-6400光合作用测量系统、LI-8100土壤碳通量测量系统等LI-COR公司产品展开，植物、土壤、环境、气象站、水质、水量等较为齐全的生态环境产品体系。北京力高泰科技有限公司ECH2O土壤含水量监测系统ECH2O土壤含水量监测系统土壤含水量参数可以用来研究灌溉时间、灌溉量、水渗入的深度、根系吸收水的方式及土壤水分运动与时间的关系等。土壤水分决定了溶解的营养物质或污染物的运输与储存以及植物的水分利用率。工作原理ECH2O传感器通过测量土壤的电介质常数，从而计算出土壤体积含水量。它是此类传感器中唯一对土壤盐度和温度效应相对较低的一种，而且耗电极少。新推出的ECH2OTE传感器还能同时测量温度和电导率（EC）。主要特点高分辨率，可以每天或每小时跟踪研究水分利用与水分含量相应比例的电压输出适宜于多点多层测量对盐分和温度低敏感性耗电省，易于整合设计坚固，可以长期埋设在样地中DrainGauge土壤入渗仪可以监测经过土壤向地下水中渗漏的水和化学物质可长期安装于地下进行监测，寿命最少为10年。安装此设备时可以使用钻探设备，挖掘机等。在农业、草场和废水监测研究中，若对水质感兴趣，该仪器的收集系统能够快速抽取渗漏废水以进行化验主要应用水分平衡研究种植期间测量并控制灌溉测量并控制过多水分和养分流失改进垃圾填埋场的掩埋系统KD2土壤热特性分析仪小巧、便携的土壤热特性测量仪器，可以直接测量土壤热传导和热阻，测量时间90秒。KD2重量很轻而且坚固，适合在多个样地穿梭测量。由于针形较小，插入土壤时不会压紧样品；加热时间短，避免了因探针加热导致周围材料变干。应用领域能量平衡中的土壤热通量研究埋藏电缆的热耗散研究地热设计火灾土地的土壤热流量研究有关物质水分和密度的热特性研究种子萌发的影响因素是一家致力于引进欧美高科技产品并提供系统解决方案的高科技公司。公司由陆地环境部、水环境部和工业仪器部组成。陆地环境部主要提供植物、土壤、气象和环境领域需要的仪器，并提供气象监测、节水灌溉、生态监测站等项目的系统解决方案；水环境部主要提供海洋和淡水研究中需要的仪器，并提供近岸、水上（浮标型）和移动型（水下机器人）监测/预警系统的系统解决方案；工业仪器部主要提供部分工业工程领域需要的高端设备。[e-mail](总部）上海市中江路879号天地软件园28幢402-403座（邮