[發(fā)明專利]一種基于葉片緊張度在線監(jiān)測的變量灌水節(jié)點(diǎn)預(yù)測方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910266312.X
• 申請(qǐng)日: 2019-04-03
• 公開（公告）號(hào): CN110162830B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢德科;徐小健;吳沿友;陳曉樂;陳倩;李美清;付為國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06Q10/04;G06Q50/02
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本發(fā)明公開一種基于葉片緊張度在線監(jiān)測的變量灌水節(jié)點(diǎn)預(yù)測方法，屬于節(jié)水灌溉領(lǐng)域。建立葉面積、生物量估算模型，利用直角雙曲線方程構(gòu)建生物量與葉片緊張度關(guān)系模型。基于最大葉長、葉寬與株高的無損測量，在線監(jiān)測生物量。利用Logistic方程對(duì)生物量隨時(shí)間的增長曲線進(jìn)行擬合，對(duì)擬合方程求導(dǎo)，計(jì)算生物量增長速率。以對(duì)照水平下生物量的增長速率為參照，計(jì)算不同干旱水平下生物量增長速率為參照值某固定比例時(shí)所對(duì)應(yīng)的生長時(shí)間，即為灌水節(jié)點(diǎn)。依據(jù)Logistic方程和生物量與葉片緊張度關(guān)系模型計(jì)算對(duì)應(yīng)葉片緊張度的值，從而通過葉片緊張度的在線監(jiān)測對(duì)變量灌水節(jié)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)不能及時(shí)預(yù)測植物生理需水節(jié)點(diǎn)的不足，為變量灌溉提供依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種基于葉片緊張度在線監(jiān)測的變量灌水節(jié)點(diǎn)預(yù)測方法，屬于農(nóng)作物信息檢測和節(jié)水灌溉技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)上，作物水分需求關(guān)鍵期和臨界期、農(nóng)田土壤水分消耗或者冠層溫度等信息通常被作為制定灌水時(shí)間和灌水量的依據(jù)。但這些方法易受環(huán)境、地理等因素的限制，或者主要依靠經(jīng)驗(yàn)，無法充分考慮到作物自身水分利用狀況，容易導(dǎo)致灌溉過量或供水不足。植物在生長期并不總是需要充足的水分，干旱缺水也不總是降低產(chǎn)量。節(jié)水灌溉是在保障作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)上利用最少的水分消耗獲取最高的經(jīng)濟(jì)收益。作物對(duì)干旱的生理響應(yīng)信息在精確灌溉中應(yīng)用的研究逐漸引起重視，精確灌溉的順利實(shí)施在于對(duì)干旱下植物需水節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。然而，現(xiàn)有技術(shù)仍無法實(shí)現(xiàn)基于植物生理響應(yīng)的灌水節(jié)點(diǎn)的在線預(yù)測。

作物產(chǎn)量和生物量呈正相關(guān)，生物量的研究對(duì)作物產(chǎn)量的預(yù)測具有重要作用，生物量的在線估算及其變化規(guī)律的解析有助于植物灌水節(jié)點(diǎn)的提前預(yù)測。在大多數(shù)研究中，生物量的測定都建立在植物局部或整體遭受破壞的基礎(chǔ)上，植物生物量的直接獲得比較困難，為建立生物量的非破壞性在線測定方法，亟需采用一些直接易測的指標(biāo)來表達(dá)估算。

此外，葉片水分狀況的直接快速測定及其與生物量之間關(guān)系的建立則可為灌水節(jié)點(diǎn)的在線預(yù)測提供有力保障。在作物遭受干旱脅迫的情況下，體內(nèi)碳酸酐酶受刺激而活性升高，催化胞內(nèi)HCO₃^-轉(zhuǎn)化為H₂O，改變細(xì)胞水分狀況和光合作用的變化趨勢，延緩作物對(duì)水分的迫切需求。該水分調(diào)控過程能夠在一定程度上改變?nèi)~片水勢或氣孔導(dǎo)度等指標(biāo)的變化規(guī)律，該過程的效果具有延遲性，不容易被儀器即時(shí)監(jiān)測出來，影響人們依據(jù)葉片水勢、氣孔導(dǎo)度等傳統(tǒng)指標(biāo)對(duì)作物水分虧缺狀況的精確分析及判斷。葉片緊張度可表示細(xì)胞液濃度和細(xì)胞體積的變化，能更好更直接地反映植物的水分狀況，葉片緊張度與生物量直接關(guān)系的構(gòu)建則有助于將灌水的及時(shí)實(shí)施建立在葉片緊張度的在線監(jiān)測上。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于葉片緊張度在線監(jiān)測的變量灌水節(jié)點(diǎn)預(yù)測方法，可以通過電生理參數(shù)及生物量的在線監(jiān)測，結(jié)合生物量估算模型以及生物量與葉片緊張度之間的關(guān)系模型，實(shí)現(xiàn)植物變量灌水節(jié)點(diǎn)的及時(shí)預(yù)測，簡便快捷，精確度高，為植物生理信息檢測及節(jié)水灌溉技術(shù)提供科學(xué)支撐。

一種基于葉片緊張度在線監(jiān)測的變量灌水節(jié)點(diǎn)預(yù)測方法，包括以下步驟：

步驟一，實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)模型植物幼苗，選取被考察植物的模型植物；

步驟二，設(shè)置不同干旱脅迫水平對(duì)模型植物進(jìn)行培養(yǎng)；

步驟三，對(duì)模型植物進(jìn)行指標(biāo)測定；

步驟四，利用葉面積回歸方程對(duì)葉面積與最大葉長最大葉寬的乘積進(jìn)行擬合，得出葉面積的估算模型；利用生物量模型對(duì)生物量與株高、葉面積之間關(guān)系進(jìn)行擬合，得出生物量的估算模型；利用直角雙曲線方程構(gòu)建生物量與葉片緊張度的關(guān)系模型；

步驟五，選取不同干旱水平下的被考察植物，間隔相同時(shí)間于步驟三中相同時(shí)段測定其最大葉長、最大葉寬和株高；

步驟六，依據(jù)最大葉長、最大葉寬和株高，利用葉面積估算模型、生物量估算模型，計(jì)算生物量隨時(shí)間的增長曲線；