[發明專利]一種基質水分吸持特性曲線測量裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201910560342.1
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110208139B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 王利春;李友麗;陳曉麗;郭文忠;陳紅;賈冬冬
• 申請（專利權）人: 北京農業智能裝備技術研究中心
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;G01N33/24
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 苗曉靜

本發明實施例提供一種基質水分吸持特性曲線測量裝置及其使用方法，該方法包括：吸持力穩壓模塊用于產生穩定的負壓；基質水分感知模塊包括基質儲放單元和水分傳感器，基質儲放單元用于放置試驗基質，水分傳感器用于測定試驗基質的含水量，并將含水量發送給處理模塊，吸持力調節模塊使得試驗基質和吸持力穩壓模塊的吸力相同，通過調整吸持力平衡單元產生的負壓大小，使得試驗基質達到預設水勢，吸持力平衡單元用于使所述試驗基質保持所述預設水勢；處理單元優化計算出試驗基質的水分吸持特性曲線。本發明不破壞基質的疏松結構、操作簡便、成本低廉等優點，便于基層技術人員或生產一線人員推廣使用。

技術領域

本發明涉及無土栽培技術領域，尤其涉及一種基質水分吸持特性曲線測量裝置及其使用方法。

背景技術

無土栽培技術使用人工栽培基質代替營養液，改變了傳統農業對土壤的依賴。一方面從根本上杜絕了土傳性病蟲害的發生，另一方面無土栽培可以利用不適合農業生產的土地比如樓宇陽臺空地及地下空間進行農作物栽培，拓展了農業生產空間。無土栽培可以對營養液組分進行精準調控，實現作物養分的均充分供應，為作物生產高效栽培創造了有利條件。目前，無土栽培已經發展成一種實用栽培技術，廣泛應用于蔬菜生產和花卉種植。

無土基質栽培模式下作物根系生長在基質中，基質在為作物根系生長提供生長空間的同時，還是作物根系吸收的水分、養分物質儲存的載體，需要具備的良好的化學穩定性和水肥的緩沖穩定性。

在無土栽培模式下，無土栽培基質的緩沖性遠遠弱于土壤，基質水肥含量的變化在短時間內就會對營養液栽培作物的生長及產量產生影響。無土栽培模式作物根據水肥管理的技術要求遠遠高于土壤，在一定程度上限制了無土栽培基質技術的發展。

近年來，隨著傳感器和智能控制技術在農業生產領域的應用，無土栽培作物水肥管理的自動化程度得到了進一步的提升。尤其是水分傳感器的應用，實現了作物根區含水量的實時獲取，從而為作物根區的水分管理提供了決策依據。

與天然土壤類似，無土栽培基質的持水特性與其自身的物理性狀密切相關。因此，對于不同種類或者配比的基質而言，無土栽培作物營養液供給狀態判定常用的基質含水量上限與下限兩個閾值均并非固定值，與栽培基質自身特性密切相關。

參照土壤栽培作物的水分管理模式，雖然土壤水分供給狀態判斷的土壤含水量閾值受土壤物理性狀的影響，但從能量守恒角度來看，土壤水分供給狀態判定的上下限閾值對應的土壤水勢均為恒定值，分別為-100cm和-300cm。

但由于水勢傳感器價格昂貴，且穩定較差，在農業生產中直接應用比較少見。

因此，建立栽培基質含水量與基質水勢的之間的對應關系，即水分吸持特性曲線，根據該曲線關系將無土栽培含水量間接換算水勢，進行灌溉決策在農業生產中取得了一定的應用。

但是，無土栽培基質多為人工配制，結構較為疏松或富含有機質，土壤吸持曲線測定的常用的離心機法、懸掛水柱法或壓力膜法均不適用于無土栽培基質的持水特性曲線的測定，原因如下：采用離心機法特性、懸掛水柱法或壓力膜法對基質的吸持特性進行測量，但是所采用的設備均比較昂貴，操作繁瑣，多用于科學研究。此外，使用離心機測定吸持曲線在離心機轉子高速旋轉過程中產生的離心力容易造成基質壓實，從而改變基質的結構，給測量結果帶來一定的誤差；使用懸掛水柱法或壓力面膜法雖然不會破壞基質的結構穩定性，但在測定周期較長，在測定過程中容易滋生真菌和藻類，同樣會改變基質的孔隙度，給測量結果帶來一定的誤差。

因此，亟需一種成本低廉且操作簡單的適用于無土基質水分吸持特性曲線測量裝置及其使用方法。

發明內容

針對上述問題，本發明實施例提供一種基質水分吸持特性曲線測量裝置及其使用方法。

第一方面，本發明實施例提供一種基質水分吸持特性曲線測量裝置，包括：

基質水分感知模塊、吸持力調節模塊、吸持力穩定模塊和處理模塊，其中：