橡膠苗微弱電信號(hào)的試驗(yàn)研究.pdf

1、眾所周知,海南墾區(qū)是我國(guó)最大的天然橡膠生產(chǎn)基地。據(jù)資料表明:我國(guó)天然橡膠產(chǎn)量?jī)H占世界總產(chǎn)量的7％,消費(fèi)量卻占世界消費(fèi)總量的20％,因此,如何提高干膠總產(chǎn)量,是目前亟需解決的問(wèn)題。大量研究表明,植物體內(nèi)存在著μV量級(jí)的微弱、近似直流的、低頻、隨機(jī)電信號(hào),而這些物理信號(hào)與植物自身的生理狀態(tài)和外界刺激因子有著密切的關(guān)系。如果在橡膠樹的生長(zhǎng)過(guò)程中,能夠有效地提取橡膠樹本身的電信號(hào),并對(duì)其進(jìn)行處理、分析,尋找出不同環(huán)境因子條件下橡膠苗電信號(hào)所表現(xiàn)

2、出來(lái)的不同特性,從而通過(guò)控制和改變小范圍內(nèi)環(huán)境因子,在一定區(qū)域內(nèi)達(dá)到降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本和能耗、實(shí)現(xiàn)提高單位產(chǎn)量的目的。本文實(shí)現(xiàn)的主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn):
　　 1.針對(duì)植物電信號(hào)的特性,設(shè)計(jì)了一套植物電信號(hào)檢測(cè)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由HB-854A型四通道電壓前置放大器、PMD-1208LS型數(shù)據(jù)采集卡、絕緣箱等構(gòu)成硬件電路,以圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW為開發(fā)平臺(tái),結(jié)合MATLAB進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),采用小波變換多分辨率分析理論對(duì)信號(hào)進(jìn)行降噪處

3、理,并對(duì)降噪后的信號(hào)進(jìn)行分析處理,從而獲取植物的生理特征。
　　 2.通過(guò)采集、分析橡膠苗電信號(hào),確定了橡膠苗電信號(hào)的基本特征。將電壓前置放大器的放大倍數(shù)設(shè)為3,加入50HZ的工頻陷波,構(gòu)建100HZ的低通濾波,對(duì)不同品種的橡膠苗進(jìn)行電位采集。經(jīng)過(guò)方差分析,得出結(jié)論:不同品種橡膠苗電信號(hào)的差異性不顯著。因此選用熱研4號(hào)橡膠苗進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:小波軟閾值降噪后的橡膠苗電位信號(hào)的平均幅值為2mV左右,功率譜分布在0～7Hz之間

4、,屬于微弱的低頻信號(hào)。
　　 3.構(gòu)建了橡膠苗電信號(hào)與溫度、光照強(qiáng)度和土壤含水率等環(huán)境因子間的關(guān)系式。文中根據(jù)改變橡膠苗生長(zhǎng)環(huán)境的溫度、水分及光照強(qiáng)度而得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,成功的擬合出:1s內(nèi)橡膠苗電信號(hào)平均幅值與溫度、光照強(qiáng)度和土壤含水率之間的關(guān)系曲線及相應(yīng)的曲線方程式。
　　 溫度:y=5E-06x5-0.006x4+0.0304x3-0.7792x2+0.985x-51.122(R2=1)
　　 光照強(qiáng)度:y=

5、1E-07x2-3E-06x+0.0075(R2=1)
　　 土壤含水率:y＝5E-06x3+5E-05x2-3E-05x+0.0072(R2=1)
　　 為了更深入的了解橡膠苗植物電信號(hào)平均幅值與環(huán)境因子的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)選擇3*4*4的隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),用SAS軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行F測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明:各因子水平間差異及各因子間的交互作用均不顯著,但在溫度27℃,光照強(qiáng)度為70LM時(shí),橡膠苗在加入200ml水8小時(shí)后,所表現(xiàn)出的

6、電信號(hào)的效果最好。同時(shí),文中還構(gòu)建了1min內(nèi),植物電信號(hào)與溫度、光照強(qiáng)度和土壤含水率之間的關(guān)系曲線以及方程式。
　　 溫度:y＝3E-05x3-0.0026x2+0.00728x-0.6622(R2=1)
　　 光照強(qiáng)度:y=-1E-06x2+0.0001x+0.0046(R2=1)
　　 土壤含水率:y＝-2E-06x3+1E-05x2-5E-06x+0.0075(R2=1)
　　 文中還運(yùn)用SAS軟