农业机械学报

作者：张智，王正，刘杰成，孔婷婷，谢佳睿，张梦池

单位：西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学,西北农林科技大学,

关键词：甜瓜; 层次分析法; 饱和水汽压差; K-means聚类算法; 灌溉系统

基金：陕西省农业科技创新驱动项目（NYKJ-2021-YL(XN)04）、陕西省科技创新团队项目（2021TD-34）、西安市科技计划项目（2021JH-05-0024）和国家大宗蔬菜产业技术体系专项（CARS-23-D06）

为实现温室甜瓜栽培的精准自动灌溉，设计了一种基于甜瓜最优生长需求的灌溉决策系统。兼顾甜瓜产量、品质、水氮利用效率3个类别10个指标建立综合评价体系，引入融合最大隶属度的AHP法确定甜瓜栽培综合最优的日灌水水平，采用K-means聚类算法对日最优灌溉量与环境温湿度数据进行分析，建立了甜瓜不同生育期基于环境饱和水汽压差（Vapor pressure deficit，VPD）聚类结果的定量灌溉决策模型。结果表明，灌水水平120%蒸腾蒸发量下甜瓜综合生长最优，不同生育期内VPD与灌溉量在聚类形心数为3时轮廓系数(0.72)最大，组间轮廓清晰，界限分明，且在VPD较高时，灌水量显著增高，聚类结果最优。自动灌溉系统采用RS485型温湿度传感器实时监测温室内的环境参数，由STM32F103ZET6单片机实现基于模型的灌溉控制，由电子流量计对灌水量计量反馈，并通过云平台实现远程监控功能。系统应用验证试验表明，甜瓜在产量、可溶性固形物含量和可溶性蛋白含量上略优于常规农艺管理，在节水方面优势显著，甜瓜全生育期累积节省灌水量15.9%，并极大地降低劳动力成本，实现自动精量灌溉。

来源：2022年第10期

《农业机械学报》期刊编辑部

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