[发明专利]作物需水状态检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业技术中作物水分检测技术领域，特别涉及一种作物需水状态检测方法。

背景技术

根据作物缺水信息实施精量灌溉控制是提高水的利用率和生产效率的重要途径之一。目前国内作物缺水状况的诊断主要是以一些传统的方法为主，如依据土壤水分、叶水势、叶片相对含水量等指标，但这些指标都存在各种各样的缺陷。土壤水分仅仅反映了作物的水分供应情况，并不能直接反映作物自身的水分状况；叶水势、叶片相对含水量等生理指标虽然从本质上反映了作物缺水程度，由于指标测定对样品具有破坏性，目前也缺乏能自动监测的仪器，难以提供适时、准确的作物需水信息。

近年来，许多先进的作物水分自动监测方法，特别是作物生理特征反映作物缺水状况的方法受到关注，如利用热脉冲法测定作物蒸腾量、利用红外测温技术诊断作物水分状况等，就这些单一监测方法在国外已形成相对成熟的技术，并在一些商业果园和温室的灌溉系统中得到广泛应用。

然而，就单一监测方法而言，只能从一个方面反映水分状况，例如采用热脉冲法测定作物蒸腾量，是通过测量植物木质部位上升液流动速度及流量来确定树冠蒸腾耗水量，从而间接反映植物内部的水分状况，其准确度并不高；而利用红外测温技术诊断水分状况是通过测量叶气温差来推断的，其各种环境因素产生的辐射和热传导都会造成误差，并且就其单一的监测方法而言，其准确度有限。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何实现准确地、快速地且非破坏性地检测作物的水分状态。

(二)技术方案

一种作物需水状态检测方法，包括以下步骤：

S1：检测作物的茎杆直径的变化，统计茎杆的直径值，记录茎杆直径是否出现负增长；

S2：在检测直径变化的同时检测作物的茎流变化，记录茎流减小量是否超过预定值；

S3：根据作物茎杆的负增长和茎流变化判断作物的需水程度。

其中，所述步骤S1中采用茎杆直径传感器来检测所述作物的茎秆直径，所述茎杆直径传感器的铁心通过触头与作物茎杆接触，当茎杆直径变化时触头使铁心发生位移，茎杆直径传感器中差动变压器的次级线圈输出电压V_A，根据公式：l＝kV_A计算出茎杆直径的变化值l，其中，k为茎杆直径传感器的标定常数。

其中，所述负增长为：当天测得的茎杆直径最大值小于前一天的最大值。

其中，所述步骤S2中利用茎流传感器中热电偶接触作物茎杆，根据作物茎杆中液流运动产生的热传输和散发至周围的辐射热通量输出电压U_tec，根据公式：f＝KU_tec+B计算出作物茎流f，其中，K和B为茎流传感器标定系数。

其中，所述预定值为当太阳总辐射在90～1800W·m^-2变化时，作物最大茎流的20％。

其中，所述步骤S3具体判断方式为：若直径没出现负增长并茎流减小量未超过预定值，则作物水分含量正常，否则需要水分。

(三)有益效果

本发明通过检测作物茎秆直径和茎流两种方式结合能够更准确的检测作物的水分状态，并且采用茎杆直径传感器和茎流传感器对作物进行水分状态进行检测，达到了快速地且非破坏性地检测，检测时间小于60秒，并且稳定可靠，专一性强，适合于现场长期监测。

附图说明

图1是本发明实施例的作物需水状态检测方法流程图；

图2是图1方法中使用茎杆直径传感器和茎流传感器检测示意图；

图3是图2中使用茎杆直径传感器检测作物茎杆直径的示意图；

图4是图2中使用茎流传感器检测作物茎流的示意图；

图5对图4中茎流传感器标定实验示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

为了进一步提高水分检测的准确度，本发明将利用作物茎秆直径和作物茎流传感器进行数据融合，形成新指标并作为一种更有效的作物需水状态检测方法，识别出水分胁迫(需要水的迫切程度)的发生。

如图1所示，为本发明实施例的作物需水状态检测方法流程图，包括以下步骤：

步骤S101，检测作物的茎杆直径的变化，统计茎杆的直径值，记录茎杆直径是否出现负增长。可以天为单位对作物直径进行统计，记录一天中直径的最大值，当该最大值小于前一天的最大值，则说明茎杆直径出现了负增长，表明作物水分含量相对减少。将负增长的状态作为一个判断作物水分状态的指标，记为P，若有负增长。则P＝1，否则P＝0。