[发明专利]手持式生物量测定装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及农作物生物量的测定，具体涉及一种手持式生物量测定装置及方法。

背景技术

在农业科学领域，农作物田间观测农艺参数中，经常需要对作物进行某种处理，生物量是反映作物生长状况的一种指标。生物量是指某一时刻单位面积内实存生活的有机物质重量，狭义的生物量仅指以重量表示的，可以是鲜重或干重。作物生物量包括地上部分茎叶花果实种子、地下部分的根或地下茎。生物量越大，产量越高，因此，采用快速无损生物量测量对筛选种质资源具有重要的意义。

按照常规的方法，测定作物生物量是采用挖苗、收割、去除土进行称重(干重或鲜重)来研究作物在不同生育阶段的生物量变化。这种传统的作物生物量测定方法准确可靠，但需要种植大量的作物以便满足作物在不同生育期的实验需求，且破坏性极强，不能在育种过程中使用。

近年来，也有学者展开对作物活体生物量的研究，如专利号CN200710178526.9介绍的一种测定作物活体生物量变化的装置，将待测作物种植在特制的容器中，容器置于称量设备上，可达到连续跟踪研究作物生物量动态变化的目的。该装置主要适用于室内科学实验研究，将待测作物人工种植在特定容器中作连续监测研究，且用于检测单株作物生物量的生长变化。因此，该装置不能用在田间、群体作物生物量的现场测定。

通过测定作物在外力的作用下的形变也可以预测其生物量。基于这种力学特性，国外已开发出商业化的落盘式测定仪和摆式计(Pendulun-Meter)。落盘式测定仪(见非专利文献，Jerry H.Scrivner，D.Michael Center，Milton B.Jones，A Rising Plate Meter for Estimating Production and Utilization，Journal of Range Management，1986，39：475-477)主要用于牧草测量，利用测定的压缩高度与草地植被自然高度及密度建立函数关系，最终换算成牧草产量。该测定仪已由新西兰WMC公司批量生产。德国农业工程研究所设计的一种摆式生物量检测仪(见非专利文献，D.Ehlert，V.Hammen，R.Adamek，On-line  Sensor Pendulum-Meter for Determination of Plant Mass，Precision  Agriculture，2003，4，139-148)，也称为摆式计(Pendulun-Meter)，利用测定摆杆角度变化与作物种植密度、高度等建立函数关系，最终建立摆杆角度与生物量之间的关系，即通过测定摆杆角度直接反应该生物量大小。“落盘式测定仪”适于高密度低矮生长的植物，因而目前主要用于牧草生物量的测定。该测定仪只能单点测量，对于植物不均匀的地块，只能通过多点测量取均值的方法尽量减小误差，难以对生长较高的田间农作物连续测量。“摆式计”采用拖拉机作为挂载平台，数据采集部分由置于驾驶室内的笔记本电脑实现，并且行进速度很快，仅适合于农业生产中大田测量，难以满足育种过程中小地块生物量精细测定的要求。

国内目前只检索到申请号为201010206484.7的基于力矩的生物量活体检测装置及方法的发明专利，用于田间活体无损生物量检测。该发明基于力矩原理，采用扭矩传感器结合导轨式测量装置，该装置将触杆安装于平行导轨上，触杆在导轨上平稳运行过程中迫使作物茎秆受力，产生回弹力作用于触杆，使得支杆产生绕扭矩传感器的力矩，数据采集系统获取力矩的数据。利用化学计量学方法建立力矩大小与作物生物量之间的数学模型。该发明采用导轨式装置，虽然采用了便携式设计，但需要至少两人才能实现导轨的搬运，田间现场操作时导轨的安装、调整比较费时。为了避免踩踏、损坏作物，需将仪器抬离作物株高以上(对于小麦，至少应高于80cm)的位置搬运，增大了搬运难度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是针对田间作物生物量活体检测的需求，提供一种基于生物力学特性的手持式生物量测定装置及方法，实现便携、活体、无损、快速测量，实现单人测量。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种手持式生物量测定装置，包括：水平推杆、压力传感器、竖直连接杆、横梁、采集模块、悬挂背带和水平准直器；

所述压力传感器置于水平推杆与竖直连接杆之间，用于获取作物形变时产生的回弹力的大小；

所述横梁末端与竖直连接杆上端连接，用于握持该装置；

所述两根悬挂背带，一根挂在脖颈，一根系在腰间，使用时与水平推杆形成一个三角形，用于保持水平推杆处于水平状态；