[發明專利]一種茶樹精細化栽培生育性狀實時監測方法

有效

• 申請號: 201310355870.6
• 申請日: 2013-08-15
• 公開（公告）號: CN103439265A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 李明;劉仲華;黃建安;戴思慧
• 申請（專利權）人: 湖南農業大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01B17/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

技術領域

本發明屬于精細農業領域，涉及一種茶樹精細化栽培生育性狀實時監測方法。

背景技術

中國是茶葉的原產地，是最早發現茶樹的國家，當今世界第一大茶葉生產國和世界第二大出口國，2011年茶葉生產147.5萬t，超過世界重量的1/3；出口32.3萬t，出口金額約9.56億$，可見在我國經濟作物中占有非常重要的地位。隨著我國農村城鎮化發展，農村勞動力逐漸減少和老齡化嚴重，生產成本增加，茶葉生產利潤下降，制約了茶業的發展，茶園作業機械化和信息自動化是發展的必然趨勢。

20世紀90年代以來，隨著全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)、農業應用電子技術和作物栽培有關模擬模型以及生產管理決策支持系統(DDS)技術研究的發展，“精細農業”已成為21世紀發達國家為合理利用農業資源，提高農作物產量，降低生產成本，根據作物環境和生長實施變量施肥、施藥，改善生態環境的最富有吸引力的前沿性研究領域之一。

目前茶園管理中，為及時掌握茶葉的生長發育情況，經常根據人工經驗進行可靠性不高的外觀診斷；或采用基于上壤和作物的實驗室分析，普遍要求破壞土壤和植被樣本，且測量費時費力，過程復雜。同時，研究結果發現茶鮮葉產量跟茶樹的生長時間成一定正比例關系，但與茶葉的品質成一定的反比例關系，因此產量與品質的平衡是采摘期必須考慮的問題。一般傳統的方法也是根據經驗人工感覺來判斷新芽的成熟度及品質，這些方法屬于定性或半定性，缺少充分的科學依據，而且費時費力。

文獻資料顯示，采用近紅外技術等茶葉成品檢測的研究較多。國家專利申請號CN200910116733.0公布了一種近紅外技術快速檢測茶葉品質的方法，為原料收購和加工提供檢測提供方便；國家專利申請號：CN200810079810.5利用紅外光譜采用樣品分析的方法建立光譜圖用于產地檢測和CN200810236223.2利用紅外光譜和機器視覺融合對茶葉樣品質量檢測，以上文獻不能應用于茶園管理。國家專利號：CN200710156126.8公布了一種基于無線傳感器網絡的茶園微域監控方法與系統，可以實現傳感器數據的無線傳輸，數據讀取，數據曲線和拓撲圖繪制等。國家專利號：ZL?201020581129.3提供了一種自動化茶園茶樹活體生長發育測量及病蟲害檢測裝置，采用視覺和超聲波技術對生長高度及葉片病蟲害實時粗略檢測，有利于調整水分、氮肥和施藥等精細化管理。

但現有技術中還沒有依據茶樹活體生長發育過程中鮮茶葉的生理和理化品質的較高精度監測，以從微觀上來指導精細化茶園種植的技術，因此，有必要設計一種茶樹精細化栽培生育性狀實時監測方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種茶樹精細化栽培生育性狀實時監測方法，該茶樹精細化栽培生育性狀實時監測方法有利于實現茶樹種植的精細化和自動化。

發明的技術解決方案如下：

一種茶樹精細化栽培生育性狀實時監測方法，基于在線定位的茶樹活體生育特征數據采集裝置進行實時數據采集，采集的數據通過無線通信方式傳輸到人工綜合管理中心進行處理；

所采集的數據包括：

(1)利用定位機構采集當前的位置數據；

(2)利用高光譜成像傳感器采集茶鮮葉光譜數據；

(3)利用超聲波傳感器測量茶鮮葉的平均生長高度；

人工綜合管理中心依據以上數據結合離線建立的采摘判別模型，判別鮮茶葉采摘最佳時期；

采摘判別模型包括基于平均生長高度的度量新芽尺寸發育模型和基于高光譜圖像數據的產量相關模型和品質相關模型；

產量相關模型包括芽數模型、干物重模型和百芽重模型；

品質相關模型包括理化品質模型；

理化品質模型體現高光譜圖像數據與兒茶素類、茶多酚、氨基酸、咖啡堿含量的關系；

理化品質模型還體現高光譜圖像數據與氮含量、微量元素含量的關系；

微量元素包括磷、鉀、鈣和鋅。

品質模塊還可以包括生理營養模型和病害診斷模型請提供，這些模型也是現有成熟技術。

建立上述離線模型的技術為現有技術。

在線定位的茶樹活體生育特征數據采集裝置的結構為：

在覆蓋茶樹種植區域的矩形的四個角點上分別設置四根豎直的支撐桿(2)；每一根支撐桿的頂端設有一個有色標識(3)；在該矩形的兩條平行的長邊上各設有一條導軌(1)；2條平行的導軌的兩端各設有一個導軌枕(10)和一個限位器(11)；