水稻工厂化育秧是实现水稻全程机械化生产的重要环节,其中水稻工厂化立体育秧由于在空间利用上的优势,生产效率高,且能培育适应机械化栽插的高素质秧苗,近年来在我国水稻生产中得到了越来越多的重视。但立体育秧中由于秧架之间的相互遮挡造成秧苗采光不足,严重影响秧苗的素质。为保证秧苗的生长质量,多数地区采用补光技术来改善立体秧架各层的光照条件。因此,进行水稻温室立体育秧补光技术研究,同时研制出移动补光平台,将对水稻温室立体育秧有重要指导意义。国内外在园艺生产领域的温室立体育秧补光技术研究已经得到广泛应用。然而,在光质、光照度、红蓝组合光和补光时长等方面的研究主要是针对花卉蔬菜等作物,针对水稻温室立体育秧的补光技术研究则相对较少。本文采用自然光照理论和Ecotect软件对温室内不同秧架布置方式的光环境进行模拟仿真分析;通过水稻温室立体育秧正交试验,对水稻温室立体育秧的光环境、补光平台、补光技术进行了系统研究,优化不同位置秧架、不同秧层的秧苗所需要的补光条件;根据补光特性要求,研制了移动补光平台,实现对秧苗定时、定位的精确补光控制。主要研究内容和结论如下:(1)进行了温室人工补光理论分析和计算,采用Ecotect软件对温室内不同秧架布置方式的光环境进行模拟仿真分析,分别得到温室中不同秧架布置方式的光照环境,为水稻温室补光试验及移动补光平台的研制提供理论参考。根据植物光学理论和植物生理学,分析植物生长所需的红蓝光配比、光照度、光周期等;分析并计算温室内的年平均光照度为12221lx;并以此为前提运用Ecotect软件对温室内立体秧架不同布置方式的光环境进行模拟仿真,对不同位置的光环境进行综合性分析,得到温室中秧架两种布置方式各个秧层的光照度范围,证明了温室立体育秧中补光的必要性,为后续的育秧试验提供依据。(2)进行了秧架平行布置中不同秧层、补光时长、品种和播种量对水稻温室立体育秧秧苗素质影响的试验研究,得到各个秧层秧苗所需要的补光条件。在秧架平行布置中,采用L9(34)正交试验方法,以秧层、补光时长、品种和播种量为试验因素,进行补光试验研究;试验结果表明,根据壮苗指数分析其各因素影响的主次顺序为:补光时长>播种量>品种>秧层,其中秧层和品种的影响较小,而补光时长和播种量两个因素的影响程度较大且两者接近,随着补光时长的增加和播种量的减小,壮苗指数逐渐提高;对于秧架第二层和第三层,光照强度取2500lx,夜间补光时长分别为4h、3h。秧架第一层(底层)应使用3000lx的光照度、夜间补光时长5h时,可保证杂交稻在低播量条件下的秧苗素质,满足机插秧技术的要求,可指导温室水稻立体育秧的生产应用。(3)进行了秧架内外布置中不同秧架位置、秧层、品种和补光时长对水稻温室立体育秧杂交稻秧苗素质影响的试验研究,得到了不同位置秧架及其不同秧层所适合的补光条件。在秧架内外布置中,采用L9(34)正交试验方法,以秧架位置、秧层、品种和补光时长为试验因素,进行补光试验研究;结果表明,在本文的试验环境和条件下,根据壮苗指数分析其各因素影响的主次顺序为:补光时长>秧架位置>品种>秧层,当补光光照度为3000lx时,外围秧架的秧苗需3h的夜间补光时长,内部秧架底层则需要5h的夜间补光时长,方能达到机插秧要求;温室外围秧架上秧盘纵向摆放相比横向摆放有助于秧苗更均匀地生长,提高秧苗的成毯性,从而满足机插秧要求,可为工厂化温室立体育秧提供参考。(4)研制了移动补光平台,实现对秧苗定时、定位的精确补光控制,试验表明,移动补光平台可达到多块灯板共同补光的效果。研制了以Arduino Uno开发板为控制核心的水稻温室立体育秧移动补光平台,平台包括结构设计和控制系统设计,以步进电机与滚珠丝杠为结构主体,并采用Arduino IDE软件完成了对控制系统的程序设计;试验表明,该补光平台性能稳定,可靠性高,能按照实际需求实现精确的定时定位补光;移动补光平台相比于多块灯板共同补光的效果无显著差异,秧苗长势满足生产要求,有利于减小资金投入。