一種根據(jù)葉菜類作物長勢進行變量施肥的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于作物施肥領(lǐng)域，尤其是一種根據(jù)葉菜類作物長勢進行變量施肥的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 植物體是由細(xì)胞組成，植物生長就是細(xì)胞數(shù)目的增多和細(xì)胞體積的增大，因此 植物生長是體積和重量不可逆的增加過程。已有研宄發(fā)現(xiàn)，作物在生長過程中經(jīng)歷著 "慢-快-慢"的"S型"生長過程，即最初生長緩慢，然后逐漸加快進入快速生長期，達到最 高速度后又減慢直至最后停止生長。無論是植物的宏觀特征，如重量、表面積、高度，還是植 物的微觀特征，如細(xì)胞數(shù)量和蛋白質(zhì)含量等的增長過程均遵循著此規(guī)律。作物水肥吸收規(guī) 律與作物生長規(guī)律基本相同，生長初期吸收數(shù)量、強度都較低；隨著時間的推移，對營養(yǎng)物 質(zhì)的吸收量逐漸增加；到成熟階段，又趨于減少。
[0003]目前葉菜類作物的營養(yǎng)液配方大多是整個生長期營養(yǎng)液濃度供給相同，若整個生 長期營養(yǎng)液濃度供給一致，不符合作物生長規(guī)律及養(yǎng)分吸收規(guī)律，造成肥料不必要的浪費。 對于葉菜類作物，有些配方有特殊說明，如山崎營養(yǎng)液配方建議生菜在結(jié)球以前，適當(dāng)增加 營養(yǎng)液供給濃度。但由于生菜生長周期短，且各生長階段表現(xiàn)模糊，很難明確判斷各生長 期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種根據(jù)葉菜類作物長勢進行變量施肥 的方法，通過建立基于長勢信息的時間序列模型，按照作物的生長速率，將整個生長期劃分 為三個階段，進而達到了根據(jù)長勢情況進行變量施肥的目的，為葉菜類作物精確施肥管理 提供了依據(jù)。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0006]一種根據(jù)葉菜類作物長勢進行變量施肥的方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0007]S1、獲取作物在不同生長階段的冠幅投影面積、冠幅周長和株高，以時間為橫坐 標(biāo)，分別以冠幅投影面積、冠幅周長和株高為縱坐標(biāo)得到長勢信息曲線；
[0008]S2、建立與S1所述的長勢信息曲線相符的時間序列預(yù)測模型，通過指標(biāo)對比所述 時間序列預(yù)測模型，確定指標(biāo)最佳的時間序列預(yù)測模型；
[0009]S3、計算作物生長的速生期：根據(jù)S2確定的時間序列預(yù)測模型確定公式計算作物 生長的速生期；
[0010]S4、確定作物的施肥量：根據(jù)S3確定的作物生長的速生期確定施肥量。
[0011] 進一步，S1所述作物冠幅投影面積、冠幅周長和株高的獲取時間為每1~2天。
[0012] 在上述方案中，S2所述的指標(biāo)為絕對誤差、絕對關(guān)聯(lián)度、均方差比。
[0013]在上述方案中，S4所述的施肥量分為速生期之前、速生期、速生期之后三個階段分 別確定施肥量。
[0014] 在上述方案中，所述葉菜類作物為生菜、白菜、甘藍、油菜或菠菜。
[0015] 本發(fā)明的有益效果：
[0016] (1)本發(fā)明根據(jù)作物的長勢情況對作物進行變量施肥，能有效地減少肥料的浪費， 并保證在作物營養(yǎng)的最大效率期給予充足的養(yǎng)分供給，由于作物的抑制或促進行為必須在 生長速率達最大之前完成，所以描述作物的生長規(guī)律在作物生產(chǎn)中具有重要實際意義。
[0017] (2)可通過調(diào)控作物上市期，獲取最大經(jīng)濟效益。
[0018] (3)了解作物在不同生育期的水肥吸收規(guī)律，可有效地調(diào)控水肥供給，提高了作物 產(chǎn)量，改善了作物品質(zhì)并降低了種植成本。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明所述葉菜類作物冠幅投影面積隨時間變化曲線圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明所述葉菜類作物冠幅周長隨時間變化曲線圖。
[0021]圖3為本發(fā)明所述葉菜類作物株高隨時間變化曲線圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并 不限于此。
[0023] 生菜、白菜、甘藍、油菜、菠菜等葉菜類作物性質(zhì)相似，施肥量均可采用本發(fā)明所述 的方法，本實施例以根據(jù)生菜長勢進行變量施肥的方法為例，說明根據(jù)葉菜類作物長勢進 行變量施肥的方法。
[0024] 根據(jù)生菜長勢進行變量施肥的方法：
[0025] (1)長勢信息的獲取
[0026]試驗在江蘇大學(xué)Venlo型溫室內(nèi)完成（32.11N，119.27E)，供試材料為意大利全年 耐抽苔半結(jié)球生菜（南京沃蔬種業(yè)有限公司）。將種子放入穴盤中進行培育，待幼苗在生 長到"五葉一心"時，將長勢狀況相似的生菜穴盤苗定植到花盆中，花盆內(nèi)徑為20cm。研宄 中采用營養(yǎng)液加珍珠巖的無土栽培模式，實驗在環(huán)境可控溫室中進行，可為作物提供較穩(wěn) 定的生長環(huán)境，保證夜最低溫度不低于15°C，晝最高溫度不高于30°C，光照強度為2000~ 4000LX。按山崎生菜營養(yǎng)配方進行施肥管理。
[0027] 本研宄自緩苗成功起，每隔2天進行一次圖像采集，整個生長期共采集有效圖像 12次，每次獲取單株生菜冠層的俯視及主視圖像。生菜冠幅圖像采集采用CanonEOS400D 相機，圖像存儲格式為JPEG，畫質(zhì)選擇"精細(xì)"，圖像分辨率為3888X2592。
[0028] 生菜俯視圖像采集時，注意以下幾點：①在圖像采集前，固定相機高度，利用標(biāo)準(zhǔn) 白板對相機進行白平衡標(biāo)定，以保證所得圖像色彩還原準(zhǔn)確；②使用相機的光圈優(yōu)先模式 進行拍攝，并將光圈設(shè)定在F8,ISO為100,使相機成像有足夠的景深保證生菜在全部生長 高度范圍內(nèi)都成像清晰；③在每次拍攝時采用延遲2s的自拍模式，用以消除人手在采集圖 像瞬間帶來的微小抖動干擾；④為有利于后期圖像處理，采集圖像時以白色平板為圖像背 景，具體操作上是采用兩塊邊緣處各有一個半圓孔的白色平板對稱地卡在生菜根部，但不 對生菜產(chǎn)生任何束縛，保證其最原始的生長狀態(tài)；⑤采用標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)紙為后期圖像處理的參 考標(biāo)尺，每次采集圖像之前，將4cm2的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)紙固定于一平面上，并根據(jù)冠層高度調(diào)整 坐標(biāo)紙的高度，使標(biāo)尺盡量與冠幅平面保持平行，減小因不同平面成像出現(xiàn)的畸變誤差。
[0029] 生菜主視圖像采集與俯視圖像采集相似，標(biāo)尺放置于生菜冠層的中垂線上。采集 前先對花盆進行統(tǒng)一標(biāo)記，采集時將花盆有標(biāo)記面作為主視方向，由于生菜個別葉片長勢 突出，為全面反映其生長狀況，消除偶然誤差，試驗中將花盆順時針旋轉(zhuǎn)90°，再次采集生 菜的主視圖像，兩次圖像獲取的均值做為最終特征。
[0030] 從俯視圖像中提取生菜冠幅投影面積和冠幅周長信息，從俯視圖像中提取株高信 息。分別將每次圖像提取的對應(yīng)特征進行平均處理，即得到生菜冠幅投影面積（TPCA)、冠幅 周長（TPCP)和株高（HP)三個序列，則三個長勢參數(shù)隨時間變化曲線如圖1~圖3,可看出 曲線近似"S型"。
[0031] (2)長勢信息時間序列預(yù)測模型的建立
[0032] Logistic和灰色Verhulst算法具有S型增長特征，比較符合作物的生長規(guī)律，故 建立生菜冠幅投影面積、株高和冠幅周長的Logistic時間序列預(yù)測模型（如表1)和灰色 Verhulst時間序列預(yù)測模型（表2)。
[0033] 表1生菜冠幅投影面積、株高和冠幅周長的Logistic時間序列預(yù)測模型
[0034]
【主權(quán)項】
1. 一種根據(jù)葉菜類作物長勢進行變量施肥的方法，其特征在于，包括如下步驟： 51、 獲取作物在不同生長階段的冠幅投影面積、冠幅周長和株高，以時間為橫坐標(biāo)，分 別以冠幅投影面積、冠幅周長和株高為縱坐標(biāo)得到長勢信息曲線； 52、 建立與Sl所述的長勢信息曲線相符的時間序列預(yù)測模型，通過指標(biāo)對比所述時間 序列預(yù)測模型，確定指標(biāo)最佳的時間序列預(yù)測模型； 53、 計算作物生長的速生期：根據(jù)S2確定的時間序列預(yù)測模型確定公式計算作物生長 的速生期； 54、 確定作物的施肥量：根據(jù)S3確定的作物生長的速生期確定施肥量。
2. 如權(quán)利要求1所述的根據(jù)葉菜類作物長勢進行變量施肥的方法，其特征在于，Sl所 述作物冠幅投影面積、冠幅周長和株高的獲取時間為每1~2天。
3. 如權(quán)利要求1所述的根據(jù)葉菜類作物長勢進行變量施肥的方法，其特征在于，S2所 述的指標(biāo)為絕對誤差、絕對關(guān)聯(lián)度、均方差比。
4. 如權(quán)利要求1所述的根據(jù)葉菜類作物長勢進行變量施肥的方法，其特征在于，S4所 述的施肥量分為速生期之前、速生期、速生期之后三個階段分別確定施肥量。
5. 如權(quán)利要求1~4中任意一項所述的根據(jù)葉菜類作物長勢進行變量施肥的方法，其 特征在于，所述葉菜類作物為生菜、白菜、甘藍、油菜或菠菜。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種根據(jù)葉菜類作物長勢進行變量施肥的方法，通過獲取作物冠層的俯視圖像和主視圖像，提取冠幅投影面積、冠幅周長和株高三個長勢信息，分別建立時間序列預(yù)測模型，通過計算各模型的指標(biāo)得出最優(yōu)模型，計算三個長勢信息的速生期，根據(jù)速生期將整個生長期分為3個階段，從而確定施肥策略；本發(fā)明根據(jù)作物長勢情況進行變量施肥，能有效地減少肥料浪費，實現(xiàn)了作物營養(yǎng)的精確管理，降低了種植成本。
【IPC分類】G06Q50-02, G06Q10-04
【公開號】CN104820866
【申請?zhí)枴緾N201510163619
【發(fā)明人】毛罕平, 高洪燕, 張曉東, 李青林, 孫俊
【申請人】江蘇大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月8日