气雾栽培是基于工程技术、生物技术、计算机控制技术基础的一种全新栽培模式,技术核心是将植物根系悬挂在密闭装置内部,适时向根区提供良好的水肥温环境。其根区是设施植物气雾栽培环境调控的主要发生部位和反应界面,也是栽培环境控制的核心部位,直接决定着气雾栽培成败。因气雾栽培植物根系悬挂空中和根区生长空间较小环境易于调控的特性,相比较传统设施栽培全空间环境调控和栽培介质调控,从节能高效角度而言,对气雾栽培根区环境进行调控更加直接高效,能够以较小的能量和资源投入获得较高的生物学产量。但目前我国缺乏经济有效的气雾栽培智能化配套装备和控制手段,导致其推广受到较大限制。为促进气雾栽培技术的发展应用,本论文基于节约能耗、提高营养液利用率和提升栽培效率的目的,针对气雾栽培领域2种雾化方式:压力喷雾栽培和超声波雾化栽培,开展气雾栽培根区环境调控的关键技术研究。主要研究内容如下:（1）研制了压力喷雾栽培和超声波雾化栽培2种雾化方式的气雾栽培系统根区环境调控研究试验平台,搭建了气雾栽培控制系统,以此开展气雾栽培系统植物根区环境调控关键技术的相关研究。（2）针对压力喷雾气雾栽培技术领域,提出了营养液温度与喷雾频率耦合的压力喷雾栽培植物根区环境调控策略。开展了压力喷雾栽培装置根区温度场的分布研究与试验,采用CFD方法对根区温度场进行了数值模拟,构建了根区温度三维模型,得到了不同温度的营养液经雾化后气雾栽培箱内部温度变化及空间分布规律。以棱台式压力喷雾栽培装置为例,开展了营养液温度与喷雾频率耦合调节的生菜气雾栽培试验,结果表明:在低温环境下,营养液加温处理并结合喷雾控制的试验组所栽培的生菜长势远大于不做处理的对照组,其叶部鲜重质量能提高120%以上,根部鲜重增重约50%,营养液温度与喷雾频率耦合控制栽培效果显著。（3）针对超声波雾化栽培技术领域,建立了超声波雾化栽培装置雾化时的根系营养液雾滴沉降量模型与根区温度变化模型,提出了超声波雾化栽培生菜喷雾频率组合控制策略。采用四因素五水平（1/2实施）二次通用旋转组合设计试验的方法,开展了营养液通过超声波雾化后在植物根系的雾滴沉降规律以及栽培装置内的根区温度变化规律研究,建立了对应的回归方程模型并解析,探讨了雾化量、风速、环境温度与雾化时间四因素对超声波雾培装置根区温度变化、根系沉降量等雾化效果的影响。采用CFD方法,对超声波雾培装置雾化停止后的根区温度环境进行了数值模拟,建立了根区温度场的三维模型,得到了根区温度的变化及分布规律。根据所建立的植物根系雾滴沉降量规律模型以及根区温度变化模型,提出了超声波雾化栽培生菜不同生长阶段的喷雾频率组合控制策略,并开展了生菜栽培对比试验,试验结果表明,试验组在叶部鲜重以及根部鲜重方面相比对照组分别多出3.1g,0.44g,其长势情况略优,且节能6.25%左右,对超声波雾化栽培的推广应用具有一定的积极作用。（4）研究了气雾栽培营养液水肥调节与喷雾控制,提出了基于自适应模糊神经网络的营养液供给喷雾自动控制算法。采用多传感器融合技术,将气雾栽培植物根区环境因子与温室环境因子融合,并结合前文的CFD模拟,通过环境参数、根区温度、营养液温度与实际喷雾频率建立了营养液供给喷雾自动控制预测模型。仿真测试结果表明:喷雾时长的真实值与预测值的最大绝对误差小于3s,相对误差小于7%,喷雾空闲时间的真实值与预测值的相对误差小于3%,预测效果良好,能实现气雾栽培根区环境的实时监控、在线营养液供给调节与变频喷雾控制。（5）开展了不同结构气雾栽培装置的栽培试验,探讨了压力喷雾栽培装置与超声波雾化栽培装置中的较优结构形式,验证了气雾栽培系统根区环境调控的有效性。为进一步验证系统的可行性与稳定性,在A型式压力喷雾栽培装置、梯形式压力喷雾栽培装置、棱台式压力喷雾栽培装置、平面型超声波雾化栽培装置、管道型超声波雾化栽培装置上分别开展了生菜栽培试验研究,并以水培装置作为对照组,进行了对比分析,比较了不同装置栽培生菜生长指标性状差异,筛选出了能反应生菜生长状况的主要指标,获得了较优栽培效果的气雾栽培装置。结果表明:压力喷雾栽培效果优于水培,而超声波雾化栽培中,平面型栽培效果优于水培,但管道型栽培效果低于水培。栽培试验为气雾栽培模式的进一步发展应用提供了理论基础与技术支撑。