嫁接作为一项高效的抗病、增产技术,可解决作物连作障碍,嫁接后的株苗不仅可以克服土传病害,还可以促进株苗生长、提高产量、增强株苗的抗逆性。嫁接苗缓苗装置是为刚完成嫁接的株苗提供一个最适宜的人工环境,加快嫁接苗缓苗速度,提高嫁接苗的成苗率,在整个蔬菜工厂化育苗系统中起着举足轻重的作用。本文结合国家高科技发展计划(863计划)“全自动嫁接育苗关键技术与成套设备研究”(项目编号:2012AA10A506),以黄瓜嫁接苗为研究对象,提取出黄瓜嫁接苗缓苗期最优环境参数,作为嫁接苗缓苗智能管理系统的控制标准;研究不同的嫁接方法和快速生根技术,为嫁接苗高品质和高成活率提供理论基础和依据;结合生长指标和图像技术研究黄瓜嫁接苗的品质分级标准以及分级模型;构建黄瓜嫁接苗缓苗智能管理系统。主要的研究内容有:1.提取黄瓜嫁接苗缓苗最优环境信息采用分段管理方式,将嫁接后的黄瓜管理分为2个阶段,分别为愈合期和成活期,研究每个阶段的最优环境值。愈合期试验选择温度(T)和空气相对湿度(RH,以下简称湿度)2个因素作为变量,分别设置4水平和2水平进行研究,以愈合率作为指标值,建立试验设计表。试验结果表明,愈合期应选择湿度95%、温度22~28℃作为其环境的最优管理条件;在愈合期最优环境基础上进行成活期试验,选择3因素进行研究,以温度(T)3水平、湿度(RH)3水平和光照(L)3水平作为变量,以成活率和假活率作为指标值,借助Design-Expert软件,采用响应面法建立试验设计表并分析试验结果,最终建立了成活率(SR)、假活率(FR)与T、RH和L之间二次回归方程,综合环境对成活率、假活率的影响,并结合实际情况,得到成活期最佳环境条件为温度26±2℃、湿度85±3%、光照3000Lx。2.不同嫁接方法和快速生根技术采用断根嫁接与贴接法对黄瓜进行嫁接,研究了这两种嫁接方式对黄瓜生长、生理特征、和光合指标的影响。结果表明:断根嫁接法嫁接苗成活率达到99.31%,贴接法嫁接苗成活率为96.53%,且采用断根嫁接后的株苗尺寸基本一致,便于嫁接机批量化嫁接生产;对植株的株高、茎粗、叶面积和根冠比分析,嫁接苗要优于自根苗,断根嫁接苗显著高于自根苗;对植株根系的根总长、总根表面积、总根投影面积、总根体积和根系活力分析,嫁接苗优于自根苗,断根嫁接苗部分指标要显著优于自根苗和贴接法嫁接苗;嫁接提高了黄瓜叶片的净光合速率,其中断根嫁接方式下的净光合速率最大;筛选出适宜砧木再生根系的植物生长调节剂浓度和基质组合,分别是IBA100ppm和2JZ+1ST(育苗基质:沙土=2:1)。3.建立嫁接苗品质分级标准及分级模型为克服人眼在对植物病害程度进行定级时易出现误差、费工费时等缺点,本文提出了一种基于改进GA和聚类混合算法的图像处理技术,对植物病害程度进行分级。嫁接成活后的嫁接苗完成品质分级后再转入日常管理,本研究以株高、茎粗比、叶宽、砧穗切口接合面积和病害等级作为分级指标,采用动态聚类算法建立黄瓜嫁接苗品质分级标准。利用图像处理技术和数据挖掘方法,建立了嫁接苗品质分级识别模型,首先通过主成分分析(PCA)、独立成分分析(ICA)、直方图-主成分分析(CH-PCA)、灰度共生矩阵(GSM)和不变矩(IM)方法提取了图像特征,再利用对比判别分析(DA)、RBF神经网络(RBFNN)、支持向量机(SVM)和相关向量机(RVM)四种方法进行建模,使用检验样本进行模型验证。由验证结果可知,CH-PCA方法提取的图像特征参数、RBFNN方法建立模型和ICA方法提取的特征参数、RBF核函数SVM方法建立模型的识别准确率最高,均达到92.2%。4.构建嫁接苗缓苗智能管理系统在上述研究基础上所开发出的黄瓜嫁接苗缓苗智能管理系统可实现3个功能,分别为嫁接苗生长状况的不间断监测、嫁接苗缓苗环境的自动测控以及嫁接苗品质的自动分级。测控系统下位机控制器以嫁接苗成活的最优环境参数值为基础,根据系统的总体需求分析,进行了数据采集节点模块、数据中心节点模块及控制终端节点模块的硬件和软件设计,并详细介绍了各节点模块的工作原理、特性、功能、流程图以及主要的功能函数,并对各采集功能、传输功能和控制功能进行了测试。上位机系统软件采用Labview编程实现,采用模块化编程技术,实现了数据的接收、显示、存储,以及参数设置、历史数据管理和24小时不间断全周期对嫁接苗进行监测等功能。试验结果表明,智能管理系统采集到的参数信息精准、传输的数据准确可靠,且能够按照设定的方式执行外围机构,生长监测系统采集的图像清晰,极大地提高了嫁接苗的科学管理水平和生产效率,为工厂化嫁接苗关键技术的研究提供方法和依据。