光合作用概述

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光合作用概述范文第1篇

《普通高中生物课程标准》中明确指出应该注重生物科学史的学习。而本节教学内容概述了科学史中光合作用的发现过程，是对初中所学光合作用的基础知识的进一步深化，更深刻地阐明了光合作用发现过程中的几个经典实验。本节的教学目标不仅是透彻理解光合作用的实质，更重要的是通过光合作用的发现史让学生体验和认识科学研究的过程，认识科学家实验设计的巧妙之处，使学生初步学会科学探究的过程和方法，逐步形成科学探究的科学素养，变被动学为主动探究，使学生构建自身的知识体系成为可能。

高中阶段学生在学习了细胞、酶、ATP、呼吸作用等知识后，开始了难度较大的“光合作用”的学习，光合作用发现史的学习为下一节课深刻理解光合作用原料、产物、具体过程等埋下伏笔，科学发现史的每个实验一环扣一环，彼此间有着紧密的联系，在教学过程中采取启发式教学，充分调动学生的积极性，引导学生换位思考，如果你是科学家应该如何设计实验继续探究前人探究历程中遇到的问题，学会分析实验结果，引导学生运用已有的知识主动的发现问题、解决问题，让学生站在科学家的角度思考问题并讲解实验，使学生实现知识的掌握和迁移。

2 教学手段

多媒体辅助教学设备，探究实验

3 教学过程

3.1 新课导入

创设情境：（指向窗外）看！美丽的自然界中有那么多的绿色植物，如果没有它们，地球上大多数的生物包括我们人类能不能正常地存活？这是什么作用？提问：什么是光合作用？科学家是怎样设计实验探索发现光合作用的呢？今天我们就一起来回眸历史，揭开光合作用之谜。

众所周知，一颗种子播种在土壤中，在适宜的条件下便可萌发生长。有的可长成高达数十米的参天大树；有的在其最适合生长的季节里具有惊人的生长速度。如玉米在拔节期每天大约可长高8厘米。那么，植物生长所需的营养物质是从哪里来的？出示图片，早在公元前2世纪，古希腊的哲学家亚里士多德认为，植物生长发育所需要的物质全部来自土壤，这句话对吗?你能用实验证明吗？引出海尔蒙特的实验。

3.2 新知学习

运用多媒体展示海尔蒙特的实验过程和结果，（“柳树之谜”的漫画），分析实验数据，提出问题：①树重量的增加是不是来自于土壤？②实验结果土壤减少了，减少的是什么物质？他认为构成植物体的物质来自水，而土壤只供给极少量的物质。③木桶上还要加盖，目的是什么？结论完全正确吗？忽略了什么因素的作用？

总结：这个结论首先提出了水参与植物体有机物质合成的观点，但是没有考虑到植物能否从空气中得到什么。

【板书】

1.1648年 海尔蒙特实验 结论：水分是建造植物体的唯一原料

课件演示普里斯特利实验过程及现象，组织学生分小组进行讨论：①该实验说明了什么？②该实验是否证明了二氧化碳和氧气变化？③后来科学家重复他的实验，发现有时候成功，有时候失败，失败的最可能原因是什么？④如果你是科学家，你将如何进一步完善这个探究实验？

总结：实验采用了对照的方法控制变量，证明植物能“净化”因燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气，使空气变好，这就是后来人们才知道的植物在光合作用中释放出氧气的缘故。然而他却把这种现象归因于植物缓慢的生长过程，却忽略了光在此过程中的重要作用。这也是有人重复实验失败的原因。

【板书】2.1771年 普利斯特利实验 结论：植物可以更新空气

（多媒体展示实验过程）讲解，设问：英根豪斯实验采用什么实验方法，得出什么结论？

【板书】3.1779年 英格豪斯实验 结论：植物只有在光下才能更新空气提出问题，引导学生：

（1）植物吸收和释放的究竟是什么气体？知道1785年由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。

（2）这一过程在光下都能成功，那么光能到哪里去了？1845年，德国科学家梅耶根据能量转换和守恒定律明确提出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。

（3）光能以什么形式储存起来了呢？植物在吸收水分和二氧化碳，释放氧气的光程中，还产生了什么物质呢？学生活动：尝试让学生设计实验，然后学生观看课件中的设计方案。

然后放映一段该实验的录像，边讲解边讨论：

（1）实验前为什么要将植物放在暗处几小时？

（2）为什么要一半遮光一半曝光？起到什么作用？

（3）为什么要进行脱色处理？

（4）该实验能得出什么结论？结论：绿色植物在光下产生了淀粉。

【板书】4.1864年 萨克斯实验 结论：绿色植物在光下产生了淀粉

通过前面的实验已经知道光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是淀粉和氧气，那么植物光合作用产生的氧气是来自二氧化碳，来自水，还是来自两者？如果是你，你会怎样设计实验？展示学生的设计思路，并请学生解释理由。

根据同位素标记法，设置两组实验：

（1）用18O分别标记H2O和CO2。

（2）Ⅰ向绿色植物提供H218O和CO2；Ⅱ 向绿色植物提供H2O和C18O2。

讨论：为什么要设置两组实验，能否只做一组？为什么？通过这个实验,可以证明光合作用释放出来的氧气全部来自于水。

【板书】5.1940年 鲁宾和卡门实验 结论：光合作用释放出来的氧气全部来自于水

光合作用产生的有机物是怎样合成的？和反应中哪些原料有关？你如何设计实验证明你的假设？仍然采用同位素标记法，用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，然后追踪监测其放射性，探明了CO2中的碳在光合作用中转化的途径称为卡尔文循环。

【板书】6.1948年 卡尔文实验 结论：二氧化碳中的碳转化为有机物中的碳

3.3训练反馈与拓展延伸

回顾科学家的实验，总结出光合作用的原料、产物、场所和条件。

光合作用概述范文第2篇

关键词：高中生物；高效课堂；兴趣；思想；方法

高效生物课堂的构建一直以来都是教师追求的目标之一。因此，本文就从以下几个方面对如何构建高效的高中生物课堂进行概述。

一、培养学生的学习兴趣

杨振宁先生曾说：“成功的秘诀在于兴趣。”其实，对教学来说也是一样，只有学生对学习的内容产生了兴趣，学生才能积极地走进课堂，才能在提高学生课堂参与度的基础上，逐步提高学生的课堂参与度，进而为高效生物课堂的实现打下坚实的基础。

例如，在教学《生命活动的主要承担者――蛋白质》时，为了能够调动学生的学习兴趣，也为了激发学生的课堂参与度，在导入课时，我选择生活情境创设法。首先，我引导学生思考下面几个问题：（1）哪些食物中含有蛋白质较多？（2）前几年产生了一种怪病“大头娃娃”，你了解过是什么原因造成的吗？（3）蛋白质可以从体内转化形成吗？……让学生结合教材内容以及生活经验对这些问题进行思考，以确保学生在独立思考的过程中找到学习和探究生物的兴趣，进而在掌握蛋白质的相关知识的同时，也为高效课堂的实现以及学生独立人格特点的培养做好铺垫工作。

二、转变教师教学的思想

长久以来，受应试教育思想的影响，我们的课堂呈现的都是简单的灌输式教学模式，学生一直处于被动的知识接受状态，课堂上教师基本占主导地位，严重不利于新时期高效课堂的实现。因此，在新课程改革下，教师要转变以往的教学思想，要将主体地位归还给学生，使学生逐步发挥主角的作用。所以，我们要从以下几个方面做好转变工作，为高效课堂的顺利实现做好基础工作。

首先，从应试教育思想转变到素质教育思想上来，要把单一的以知识传授为目标的教学转变到知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面上来；其次，从课堂的主导者转变成合作者、组织者和参与者。教师要充分发挥学生的课堂主体性，要确保学生在教师营造的轻松环境中真正成为课堂主体。总之，我们要做好思想上的转变，并从行动上落实，以真正确保生物教材价值的最大化实现。

三、转变教师教学的方法

教学方法的好坏是影响高效课堂能否顺利实现的关键因素，所以，在新课程改革下，我们要摒弃传统单纯讲授式教学模式，要有效贯彻落实课改基本理念，选择多样化的教学方法，充分发挥学生的主动性，使学生在自主学习、合作交流中养成良好的学习习惯。下面以小组教学模式为例，对如何实现高效生物课堂进行概述。

例如：在教学《能量之源――光与光合作用》时，我按照“优劣互补”的原则将学生分成不同的小组，然后，引导学生以小组为单位，带着本节课的教学目标进行自主学习。即：说出绿叶中色素的种类和作用，说明光合作用以及对它的认识过程，尝试探究影响光合作用强度的环境因素等等。鼓励学生结合教材内容进行自主学习，独立思考。最后，在掌握本节课的基本内容之后，我组织学生以小组为单位对影响光合作用强度的环境因素给出假设，并自主设计实验进行验证，目的是要让学生在探究中锻炼独立思考能力。而且，自主设计实验题也是高中生物试题中常见的习题，所以，这样的练习对学生解题能力的培养也起着不可替代的作用。

总之，在新课程改革下，我们生物教师要认真学习基本理念，从多角度入手为高效生物课堂的实现做好准备工作，同时，也为促进每个学生的充分发展打下坚实的基础。

光合作用概述范文第3篇

本节是人教版初中生物七年级上册第三单元第五章第二节的内容。在教材中光合作用相关内容完成教学之后展开。本节介绍了呼吸作用的过程、定义以及呼吸作用是生物体的共同特征这一重要的生物学概念，然后联系前几节光合作用有关知识，引导学生分析认同绿色植物在维持生物圈的碳氧平衡中的作用。

在教学中，调整课本中直接给出“呼吸作用”这一概念的教学角度。以“绿色植物制造的有机物有何作用”为出发点，以直观的实验现象层层深入，逐步形成“呼吸作用”这一概念，突破呼吸作用的实质这一教学难点。通过课外探究实验视频和课内探讨实验改进等环节，对教材内容进行补充，帮助学生形成较为完整的的呼吸作用的概念。

本课需一课时。

二、教学目标分析

【教学目标】

知识目标： 1.根据实验，描述呼吸作用的过程； 2.归纳呼吸作用的公式；

3.举例说出农业和生活中与植物呼吸作用原理的有关措施；

4.说出动物体内也进行着呼吸作用，呼吸作用是生物的共同特征。

能力目标：

1.学习体验探究实验的过程，提升实验设计能力； 2.提升运用理论知识解释实际问题的能力；

情感、态度、价值观：认同绿色植物在维持生物圈碳氧平衡中的作用。

【教学重难点】

重点：呼吸作用的过程。难点：呼吸作用的实质。

三、学习者特征分析

从知识储备来看，学生已学完光合作用相关内容，可与本节呼吸作用知识进行比较以深化理解；从生活和情感体验角度，学生对现实生活中涉及呼吸作用的一些现象已有不少感性认识，便于教学中适当调用；从学习能力角度，经过近一个学期的生物学学习，学生已具备初步的理性分析能力和逻辑判断能力，在本节教学中都是可利用资源。但初一学生处于以形象思维为主，并向抽象思维逐步过渡的关键时期，在教学中需注重这一规律，帮助学生完成从感性到理性的概念构建过程。

四、教学策略的选择与设计

1.充分调用与呼吸作用有关的概念如细胞中有机物中含有能量，学生已有的知识点如植物体的生命活动需要能量等，对本课进行设计，逐层深入，从直观现象到理性抽象构建呼吸作用这一概念。

2.以“提问―实验―结论”的方式逐层推进教学，贯穿呼吸作用过程内容的教学。

3.以“激趣―探究式”拓展实验内容，变教师为中心的灌输式教学为学生主动参与的开放式教学，拓展呼吸作用部位和呼吸作用时间的内容，帮助学生理解呼吸作用本质。

五、教学资源与工具设计

教师准备多媒体课件，准备演示实验器具（种子呼吸时放出热量的实验装置一套，种子呼吸时吸收氧气的实验装置一套，种子呼吸时放出二氧化碳实验装置一套），澄清石灰水，吸管、洗耳球、火柴等。

教师协助兴趣小组学生拍摄完成芥菜菜叶呼吸作用释放二氧化碳实验视频。

六、教学过程

教学流程图附后

七、教学评价设计

1.课堂问答采用积分制度，答错不扣分，答对每题加1分，按比例记入期末总评。

2.实验设计采用小组捆绑式评价，以书面设计方案作为小组评分依据，组长标注小组成员贡献比例。

3.学生完成课堂检测练习，教师根据练习完成情况评价每个学生课堂知识点掌握程度，以同桌互相批改分数方式体现，并发还学生订正。

八、帮助与总结

光合作用概述范文第4篇

关键词 气候因素；水稻生产；影响；辽宁省

中图分类号 P49 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）22-0240-02

辽宁省属北方一季粳稻区，近年来水稻播种面积占粮食总播种面积的16%左右，但产量则占粮食总产量的25%左右。水稻生产在全省的粮食生产中占有重要地位。在社会发展和其他因素相对稳定的条件下，天气气候条件将是影响作物产量的重要自然因素。该文从气候分析入手，探讨气候条件与水稻生长的关系，为不同地区根据当地的气候条件进行水稻生产提供借鉴。

1 辽宁省的农业气象资源

资源是指人类可利用的自然物质和自然能量。农业气候资源包括温度、降水、太阳辐射、CO2等。辽宁省地处中纬度，属温带大陆型季风气候区。气候特点：光能资源丰富，日照充足，温度适中，春秋季短，雨热同季，雨量分布不均，东多西少。按冷暖程度划分，沈阳以南，本溪、岫岩、庄河一线以西以及朝阳、喀左以东地区，为暖温气候带；其地区为中温气候带。按干湿程度划分，除辽宁西部山地和西北风沙区属于亚干旱气候区以外，其余地区均属于湿润和亚湿润气候区。各地因地理条件不同，气候复杂多样，即使在同一气候区中，也有截然不同的小气候。全省年平均气温4.8～10.4 ℃，降水量485～1 130 mm，日照时数2 285～2 870 h，≥10 ℃活动积温2 731.2～3 674.3 ℃，平均无霜期124～215 d[1]。年日照百分率54%～66%。月平均温度超过15 ℃以上的有5个月，5—9月降雨量占全年降雨量的80%。水稻生育期间的5—9月日照时数为965.1～1 343.6 h，气象条件为优质稻米的生产创造有利条件。

2 光照、温度、降水对水稻生长的影响

2.1 光照对水稻生长的影响

作物干重的90%左右是由光合产物形成的，光能条件与作物产量有着直接的关系。水稻虽然属于短日照作物，但要足够的日照才能进行阶段发育，正常抽穗，灌浆结实。辽宁省在5月日照时数达到高峰值，大部分地区在250～300 h。此时充足的日照对水稻的秧苗生长、移栽分蘖都十分有利。7、8月受降雨影响日照时数有所减弱，9月后随着降雨显著减少，日照又有小幅回升。当水稻进入灌浆期后，日照的优劣对粒重影响很大。据研究，日照与粒重呈正相关。就太阳总辐射而言，当日照辐射量大于1 046 J/cm2时，日照是适宜的，但小于此值就有不利影响，且值越小影响越大。辽宁省阳光辐射年总量在418.4~836.8 kJ/cm2，日平均辐射量在1 146.4~2 292.8 J/cm2，完全能满足水稻生长的需要。水稻生长期5—9月的光照条件，除个别年份在育秧期出现长期阴雨天气，抽穗开花期和灌浆成熟期出现连续阴雨寡照等不利天气影响外，一般光照都比较充足，能满足水稻生长的需要。水稻籽粒产量的90%左右形成于抽穗至成熟这一时期，此时光照强度的多少对产量具有决定影响。辽宁省属光照比较丰富的地区，据张估算，沈阳稻区的理论光能利用率在3.41%，水稻理论产量潜力为28 215 kg/hm2 [2]。但由于水稻在田间的反射、漏射、透射以及水稻自身存在的光饱和现象，实际光能利用率仅为1.2%。因此，提高光能利用率将是提高水稻单产的根本途径。

2.2 温度对水稻生长的影响

水稻起源于湿热地带，为喜温作物。当水稻播种后5 d平均气温在10 ℃以下会引起烂种，延误农时。水稻在不同的生长阶段对温度的要求不同。水稻幼穗发育期间对温度敏感，其中反应最敏感的为幼穗分化后期。此阶段一般要求日平均气温在20 ℃以上，日平均气温持续3 d以上低于18～20 ℃，水稻便会受害。温度还是影响水稻开花结实的最主要因素，粳稻开花的最适温度为25～32 ℃，在日平均气温低于20～23 ℃或超过35 ℃以上时，均会影响花粉生活力和花粉管的萌发与伸长，使不孕颖花率增加。

全省年平均气温的分布趋势是：沿海高于内陆，辽河平原南部和大凌河流域高于东西部山区。处于水稻生长季的5—9月全省平均气温20.2 ℃，高于年平均气温10 ℃以上，除冷年和后期低温严重的年份外，一般均能满足水稻生产发育的要求。在水稻生育期间昼夜温差一般在10 ℃左右，辽西辽东山区昼夜温差更大。只要夜间温度不降至临界温度以下，较大的温差对水稻的生长发育，尤其是灌浆结实十分有利。

2.3 降水对水稻生长的影响

一般每生产1 kg稻谷，需要0.42～0.71 m3的水。水是制造有机物质的原料，也是水稻体内物质的主要溶媒和物质代谢的体内环境，水还能调节水稻植株温度和土壤内的空气，水稻必须有充足的水分供应才能发育良好。如果在水分“临界期”缺水，就会对产量造成严重影响。辽宁省降水季节分配很不均衡，冬春季降水很少。春季降水占全年降水的13.72%，冬季仅占全年的1.53%，夏季降水集中，占全年的69.71%，秋季占全年降水的15.05%。水稻在苗期具有较强的耐旱性，出苗后只要土壤水分保持在田间持水量的70％即可。夏季随着西北太平洋副热带高压势力增强并逐渐北移，潮湿的东南季风则沿着高压的西侧向北移动，辽宁省受此影响，降雨频繁且雨量集中。季雨量一般可达400～600 mm，而凤城、宽甸达700 mm以上。此时，充沛的雨量基本上可以满足水稻对水分的需要，但降水过于集中有可能出现洪涝。水稻在孕穗期，对干旱反应最敏感。此时缺水会导致颖花数下降和严重的颖花不育，造成严重减产。开花期受旱，影响授粉、受精，形成空粒，严重时甚至稻穗干枯，形成白穗。根据辽宁省历年气候资料统计，辽宁省在水稻孕穗开花期出现干旱的频率为30％左右，对水稻生长是比较安全的。进入9月后，随着太阳高度角减小，日照减弱，西北太平洋副热带高压随之南撤，西北季风开始增强，雨量急剧减少，全省大部分地区降雨量在80～140 m，对水稻后期灌浆会带来不利影响。水稻产量的稳定与水分供应的关系十分密切。辽宁降水季节分布与水稻生育需水量趋势基本一致，有利于水稻的正常生长。但如果雨季阴雨连绵、低温寡照，对水稻生长也会带来不利影响。

3 抵御不良气候条件的对策

3.1 建立合理群体结构，提高光能利用率

从作物的生理方面分析，光合作用是高产的基础。实现水稻高产的各种栽培方法，其实质还是提高光能利用效率。在实际生产中，光能利用率远低于理论最大光能利用率，其主要原因应从品种特性和环境因素2个方面考虑。一方面，水稻田间出现如反射、漏射、透射以及光饱和，特别在水稻生长初期，漏光损失严重，生长后期的叶片老化和随生育过程而上升的呼吸消耗；另一方面，光强、温度、CO2供应等也会影响光合效果[3]。

针对光能利用率低的原因，可以通过以下几个方面提高光能利用率：一是延长光合时间。只要气候适宜就及早插秧，使之早封垄，防止早衰，延迟生育期。二是增加光合面积。通过适当密植提高水稻群体最适叶面积指数，提高群体总的光合作用。三是合理施肥调节水稻的光合作用。氮素是制造光合器官蛋白质的重要物质基础。磷能参与光合作用中的能量代谢、促ADP与ATP间的相互转换。钾能改善群体通风透光条件，从而有利于光合作用生产更多的干物质。因此，通过合理施用氮磷钾肥料来调控水稻光合作用，提高光能利用率[4]。四是推广直立穗型水稻品种。从光能利用角度来看，直立穗型的优势在于群体中部的光照条件得到改善，有利于下部叶片的光合作用。此外，直立穗型还有利于群体内CO2的扩散，进而促进光合作用和物质生产。

3.2 采取措施，防御关键期低温

辽宁省一般在4月中旬播种水稻，播种时不要密播，因为该省4月正处于冷暖气流相互进退时期，气温起伏较大，有时在育秧过程中（特别是在离乳期）遇低温然后温度猛升的情况下，易发生青苗。插秧后低温对水稻危害较大，受害严重的秧苗部分分蘖芽枯死，不能正常出叶和伸长。为了加强生育初期抵御低温的能力，插秧时要减少伤根，应保留根长3 cm以上。插秧后要防止田水流失，通过浅灌和补水灌溉来提高水温，促进水稻尽快返青、分蘖。辽宁省北部地区因为纬度较高，在8月易出现17 ℃以下的低温天气，对水稻的灌浆结实会带来不利影响，为预防灌浆成熟期的低温危害，一是要选用后期灌浆成熟快、抗寒能力较强的品种；二是适时施用氮肥和磷钾肥调节花期，将抽穗期调节在安全温度范围内。在气温低于17 ℃时，夜间灌河水能提高田间气温，对防御冷害有一定效果。如果冷空气较强，最有效的方法是用高于气温的温水深灌，因为水比空气的比热大，低温时一般水温比气温高3～4 ℃。在灌深水时要注意叶尖必须露出水面，待回暖后再逐渐排水。辽宁省北部地区和东部山区气候冷凉，变化无常，无霜期差异较大，长则150 d左右，短则仅120 d左右。每3～4年有一个明显的低温早霜年，使水稻不能正常成熟，严重时甚至导致灌浆阶段性停止，严重影响产量形成。促进水稻尽早成熟是预防早霜的重要措施。因此，可以通过适当晾田和及时割除田间杂草提高低温的方法来促进水稻早熟。此外，适时喷施磷酸二氢钾，不仅可以促进水稻早熟，还可以提高米质。有条件的地方也可以在田间堆放杂草、枯枝落叶，晚上点燃产生烟火，能提高温度2 ℃左右，起到保温防霜的效果。

3.3 根据降水变化规律，采取相应的栽培措施

辽宁省一般在5月下旬插秧，此时正值枯水期，全省平均降雨量仅在50 mm左右，而泡田、插秧及返青期又需要消耗大量的水，造成用水紧张。因此，要在水利设施不完善的地区采取节水栽培措施，合理安排。具体措施有以下几点：一是选用耐旱品种。耐旱力强的品种根系发达，束缚水含量较多，适于节水栽培。二是培育抗旱带蘖壮秧。壮秧根系活力强，移栽后发根快、抗旱、抗寒，利于早生快发。三是实行节水插秧。其具体做法是边泡田、边水整平，连续作业，减少蒸发渗漏。插秧时应集中插秧，缩短插秧期。四是平稳促进经济施肥。节水栽培施肥原则是：在增施有机肥的基础上，化肥以底肥深施为主，多元素配合，看苗分期施用[5]。辽西北地区光热资源丰富，但年降水量仅为300～500 mm，且降水变率较大，属半干旱地区，采取节水栽培措施更为重要。此外，要注重田间沟渠的管理工作，做到遇旱能灌，遇涝能排。

4 参考文献

[1] 中国农业全书：辽宁卷[M].北京：中国农业出版社，1999.

[2] 陈温福，徐正进.水稻超高产育种理论与方法[M].北京：科学出版社，2008.

[3] 谢立勇，冯永祥.北方水稻生产与气候资源利用[M].北京：中国农业科学技术出版社，2009：25.

光合作用概述范文第5篇

关键词：SHT11；C20；TSL230B；SEN0114

中图分类号：TP273 文献标识码：A

一、概述

温室大棚种植为人们生活水平提高带来了极大的便利。随着现代农业快速发展，农业技术智能化发展是必然趋势。用现代技术来改变温湿大棚中农作物的生长环境，缩短其生长周期，提高农作物的产量，幵发和研制温室环境自动化控制系统是有必要的。农作物单位面积的出产量角度出发，温室种植与传统农业相比，具有很高的单位面积出产值；从环境保护角度出发，温室种植不仅可以产出绿色的农作物，而且可以做到精确地控制化肥使用量以及其它添加剂的施加量，减少了对土壤和地下水的污染。

二、硬件设计框图

温室指通过人工干预对指定区域内温度、湿度、光照、土壤水分、CO2浓度等诸多环境因子进行调控，使之适合所培育农作物的生长需求。本文主要应用单片机和相应的传感器来实现对温室大棚环境控制。

系统硬件结构由电源、传感器、按键输入部分、显示报警、控制输出、总线模块组成。电源模块用于将交流电转换为系统所需稳定的各等级直流电源；传感器模块用于测量大棚环境温湿度、CO2浓度、光照强度、土壤水分等，传感器选用的都是数字型的。控制模块用于读取传感器输出的数字信号，处理后输出到显示模块显示各数值值，并与各数值上下限比较，超限时报警，并驱动智能输出模块动作。智能型温室大棚控制原理系统图如图1所示。

本文单片机选用STC89C52，它是种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器，低电压，高性能COMOS8的微处理器。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

三 、传感器的选择

1 温度调节。在最高温度和最低温度时，农作物生长发育停止，在最适温度时，农作物生长速度最快。在最高温度和最低温度时再升高或降低，农作物开始出现伤害甚至致死，适宜的温度对农作物的生长有着十分重要的影响。温度调节，在设定的上下限进行自动加温降温。本文降温设备采用窗帘风机设备，升温设备采用加热器。

本文选用了SHT11传感器。SHT11的四个引脚，DATA引脚接单片机的P1.1，在与单片机连接之间接个4.7KΩ的上拉电阻；STK引脚接单片机的P1.2，VCC与GND分别接单片机的GND和5V电源了。LCD显示器显示出当前的相对温度，高于设定值启动降温设备，温度低于设定值时启用升温设备；能设定24小时内3-4组不同的设定值在不同时间控制，并保持每天重复直至更改参数。

2 CO2的调节。CO2是植物进行光合作用的重要原料之一，在作物的整个生长期，都需要提供不同浓度的CO2。适宜的CO2浓度可以促使幼苗根系发达、活力增强、产量增加。二氧化碳浓度的变化将对农作物生长产生一定影响，通常农作物的产量会增加，但质量会下降。所有监控CO2的浓度变化是有一定意义的。

本文选用的二氧化碳浓度传感器是英国GSS的C20，该传感器具有响应速度快，低功耗，防水抗震动和精度高等特点。C20数字传感器四线连接就可以工作，其中从左至右分别为：接地、串行输入、串行输出、+5V电压。其中1引脚和4引脚分别接电源和地，2引脚和3引脚分别接单片机的P1.3引脚和P1.4引脚。

3 光照调节。光合作用条件是光，延长光照时间可以增加光合作用进行的时间，有利于农作物产量的提高；光合速率随着光照强度的增加而加快.但超过一定范围之后，光合速率的增加变慢，所以光照对作物的生长也起着十分重要的作用。

本文采用了TSL230B光照传感器来采集光照度。TSL230B有8个引脚，1、2引脚为灵敏度选择输入端；3引脚为输出频率使能端，低电平有效；4引脚接地；5引脚接电源；6引脚为输出频率；7、8引脚为输出频率分频系数选择输入端。

作物吸收的光能主要分布在红光以及蓝光的波长范围内，因此釆用低功耗高亮度的红蓝光源LED设计补光灯系统作为补光设备。农作物的生长离不开阳光的光合作用，系统根据采集到的光照度，控制开启LED设计补光灯系统以满足农作物生长的光照需求。

4 土壤湿度的调节。土壤湿度是影响作物生长的重要因素，掌握土壤湿度对作物生长有着重要的意义。在相对湿度较小时，如土壤水分充足，则作物蒸腾较旺盛，作物生长较好。若较长时间空气湿度处于饱和条件下，作物生长将受抑制，导致质量下降等。相对湿度太小，会加重土壤干旱或引起大气干旱，特别在气温高而土壤水分缺乏的条件下，作物的水分平衡被破坏，水分入不敷出，会阻碍生长而造成减产。

本文采用的土壤湿度传感器是SEN0114。SEN0114有3个引脚，其中GND接地，VCC接电源，DATA接单片机P1.5. 这是一个简易的水分传感器可用于检测土壤的水分，当土壤缺水时，传感器输出值将减小，反之将增大。土壤缺少就启动灌溉设备。

结语

温室大棚环境监控系统实现了对温室大棚内作物生长的环境的有效控制，可以实时监测到温度、湿度、CO2的浓度计光照，可以较好地智能控制作物各生长因子，使得作物生长在最为合适的环境中，可以大大提高了作物的产量与质量。