[发明专利]一种作物氮素营养诊断仪及方法

权利要求书

1.一种作物氮素营养诊断仪，其特征在于：它包括作物冠层信息测量模块、移动终端、远程服务器；远程服务器具有固定IP地址，用于接收移动终端通过GPRS传输的测量数据；

所述作物冠层信息测量模块由微控制器(1)、太阳光强探测器，冠层反射光探测器、锂电池电源模块(2)和蓝牙模块组成；

所述微控制器(1)包括两个IIC接口(4)、六个模拟I/O接口(5)、一个数字I/O接口(12)、一个连接蓝牙模块(3)的串行通信接口(6)；微控制器(1)通过数字I/O接口(12)连接并控制锂电池电源模块(2)；

所述太阳光强探测器包括余弦校正片(7)、六个太阳光强探测器滤光片(8)和六个光电传感器(9)；余弦校正片(7)位于太阳光强探测器滤光片(8)的上端；六个具有不同中心波长的滤光片紧密排列成2排；光电传感器位于滤光片的下方；光电传感器均通过IIC接口连接到微控制器的两个IIC接口上；上述的余弦校正片、滤光片及光电传感器通过太阳光强传感器装配体进行固定；

所述冠层反射光探测器包括六个菲涅尔透镜(10)、六个具有不同中心波长的冠层反射光探测器滤光片(8)和六个硅探测器(11)；冠层反射光探测器滤光片(8)位于菲涅尔透镜(10)的下方；硅探测器(11)均安装于六个菲涅尔透镜(10)的焦点处；上述的菲涅尔透镜、滤光片及硅探测器通过冠层反射光探测器装配体进行固定；硅探测器(11)均通过模拟I/O接口连接到微控制器的模拟I/O接口上；

所述移动终端包括蓝牙模块、GPRS模块、GPS模块和核心板，移动终端通过蓝牙模块获取作物冠层信息测量模块的信息，经过核心板处理后，可连同时间及位置信息通过GPRS模块发送到远程服务器。

2.根据权利要求1所述的作物氮素营养诊断仪，其特征在于：诊断方法分为如下步骤：

(1)、利用作物冠层信息测量模块测定的550nm、680nm、700nm、720nm、750nm波段反射率计算光谱指数NCI1和NCI2，估测作物植株氮浓度N，计算公式为1-3；

NCI1＝(R₇₂₀-R₇₀₀)/(R₇₀₀-R₆₈₀)/(R₇₂₀-R₆₈₀+0.03)1

NCI2＝[(R₇₀₀-R₆₈₀-0.2(R₇₀₀-R₅₅₀))(R₇₀₀/R₆₈₀)]/[1.5(1.2(R₇₅₀-R₅₅₀)-2.5(R₆₈₀-R₅₅₀))/sqrt((2R₇₅₀+1)²-(6R₇₅₀-5sqrt(R₆₈₀))-0.5)]2

N＝0.5f₁(NCI1)+0.5f₂(NCI2)3

利用作物冠层信息测量模块测定的550nm、680nm、700nm、730nm、750nm波段反射率计算BI，估测作物冠层生物量B，计算公式为4-5；

BI＝(100(R₇₅₀-R₇₃₀)-10(R₇₅₀-R₅₅₀))sqrt(R₇₀₀/R₆₈₀)4

B＝f₃(BI)5

R_i代表在i波段的反射率；f₁表示基于光谱指数NCI1反演植株氮浓度的模型；f₂表示基于光谱指数NCI2反演植株氮浓度的模型；f₃表示基于光谱指数BI反演生物量的模型；

(2)、根据估测的生物量B，结合临界氮浓度曲线计算测定时作物临界氮浓度；

(3)、根据步骤2中的作物临界氮浓度与估测的作物实际氮浓度，计算氮素营养指数；

(4)、根据设计的基于氮素营养指数的氮素营养状态划分标准，结合估测的氮素营养指数，分析作物氮素营养状态；

(5)、根据作物氮素营养状态与生育期，给出小麦或玉米作物的建议施肥量。