[发明专利]作物活性根分布的测定方法及装置

说明书

本发明提供一种作物活性根分布的测定方法及装置，该方法包括：分别获取预设时间段起始时刻和结束时刻的作物根区栽培介质含水量分布；根据含水量分布，通过逆向求解栽培介质的非饱和水分运动方程，获取根系吸水速率分布；根据根系吸水速率分布、潜在蒸腾速率和水分胁迫修正系数，确定吸收功能活跃的活性根系相对根长密度分布。该方法避免了根系取样、测定带来的劳动力投入增大和对仪器设备的依赖。同时，避免了通过检索文献获取作物根系分布带来的因栽培介质质地分布、气候条件、品种特性、生长代谢周期不同等因素导致的误差。在以作物根系分布为参考依据制定水肥供应制度时，可以将水肥施灌在吸收功能较强的活性根系附近，以提高水肥的利用效率。

技术领域

本发明涉及作物表型监测技术领域，尤其涉及一种作物活性根分布的测定方法及装置。

背景技术

根系是植物的主要器官，从栽培介质中吸收水分和养分供生长发育所用。与植物冠部发育过程类似，在生育期内根系也经历了一个逐步生长，然后衰老死亡的过程，根系的活力和对水分和养分的吸收功能也在不断变化。特别是对于农作物而言，精准高效施肥灌溉需要确保将水分和养分灌施在栽培介质中作物吸收功能相对活跃的根系主要分布的范围内，以便能被作物吸收利用，实现利用效率最大化。因此，准确获取作物活性根系的分布特征，对于制定合理的精准施肥灌溉制度具有重要意义。

根系分布信息主要有根系长度密度和根系质量密度，即单位体积栽培介质中作物根系的长度或质量。相比根系质量而言，根系长度与作物的水肥吸收特性关系更为密切。

获取作物根系分布信息的方法主要有直接测定法和统计模型估算法。直接测定法，需使用根钻在植物主茎周围钻取栽培介质柱体，再用水洗去栽培介质，将作物的根系挑出，用扫描仪或照相机拍成图像，再用专门的软件分析处理图像来获取长度信息，或者采用称重方法获取根系的质量。根系取样、冲洗过程比较费时费力，而且栽培介质柱体的钻取过程还会对植物造成不可逆的伤害，产量也会遭受损失，该方法在科研试验中较为常用，并不适用于实际生产。有研究表明，并非植物的所有根系都参与了对水分和养分的吸收，吸收功能活跃的根系多为新生根系。目前，在实际生产中测定作物的活性根系分布存在一定困难。

模型估算法通过检索文献获取大量的作物根系分布数据，然后对统计模型的参数进行优化，从而获取作物根系的分布信息，该方法虽然避免了取样造成的劳动力成本和耗材成本的增加，还避免了取样对植物的伤害，但作物的根系分布与当地的气候条件、农艺管理措施、栽培介质质地等多种因素相关，通过文献检索得到的根系分布必然与作物生长地的实际情况存在一定差异，相应地利用文献检索数据作为根系分布模型校验资料校验得到的根系分布估算值与实际根系分布也会产生一定的差异。

发明内容

针对现有技术存在的作物吸收功能较强的活性根系分布测定不准确的问题，本发明提供一种作物活性根分布的测定方法及装置。

本发明提供一种作物活性根分布的测定方法，包括：分别获取预设时间段起始时刻和结束时刻的作物根区栽培介质含水量分布；根据所述含水量分布，通过逆向求解栽培介质非饱和水分运动方程，获取根系吸水速率分布；根据所述根系吸水速率分布、潜在蒸腾速率和水分胁迫修正系数，确定吸收功能活跃的活性根系的相对根长密度分布。

根据本发明的作物活性根分布的测定方法，所述根据所述根系吸水速率分布、潜在蒸腾速率和水分胁迫修正系数，确定吸收功能活跃的活性根系的相对根长密度分布，包括：根据所述根系吸水速率分布、所述潜在蒸腾速率、所述水分胁迫修正系数和吸收功能活跃的活性根系的相对根长密度之间的关系，对根长密度分布的如下统计模型进行系数拟合：

L_nrd(z_r)＝α(1-z_r)^α-1；

得到相对根长密度模型；其中，z_r为根系的相对下扎深度，一般z_r＝z/L_r，z为深度坐标，L_R为最大扎根深度。