一種根據(jù)強(qiáng)光環(huán)境下作物問(wèn)題的自動(dòng)施肥系統(tǒng)和設(shè)備及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及作物施肥領(lǐng)域，具體是指一種根據(jù)強(qiáng)光環(huán)境下作物問(wèn)題的施肥方法和 設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 植物的生長(zhǎng)是通過(guò)光合作用儲(chǔ)存有機(jī)物來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此光照強(qiáng)度對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā) 育影響很大，它直接影響植物光合作用的強(qiáng)弱。光照強(qiáng)度與植物光合作用沒(méi)有固定的比例 關(guān)系，但是在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，在其它條件滿足的情況下，隨著光照強(qiáng)度的增加，光合 作用的強(qiáng)度也相應(yīng)的增加。但光照強(qiáng)度超過(guò)光的飽和點(diǎn)時(shí)，光照強(qiáng)度再增加，光合作用強(qiáng)度 不增加。光照強(qiáng)度過(guò)強(qiáng)時(shí)，會(huì)破壞原生質(zhì)，引起葉綠素分解，或者使細(xì)胞失水過(guò)多而使氣孔 關(guān)閉，造成光合作用減弱，甚至停止。
[0003] 在逆境光照條件下，植物的生理生化特性會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，如過(guò)氧化物酶(P0D) 和過(guò)氧化氫酶(CAT)的活性，膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物(MDA)的含量以及葉綠素的含量等都會(huì)發(fā)生變 化，這些變化又會(huì)進(jìn)一步影響植物的光合作用，而且這種影響因其生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境不同而 不同，在研究光強(qiáng)對(duì)辣椒、石斛等耐弱光園藝植物的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著光強(qiáng)的增加，葉綠素 含量與CAT活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，而MDA含量與P0D活性則隨光照強(qiáng)度的增加呈先 降后升的趨勢(shì)，這說(shuō)明持續(xù)過(guò)高的光照強(qiáng)度，對(duì)植物的生理生化特性會(huì)起到抑制作用。
[0004] 但由于每種產(chǎn)品不同生長(zhǎng)期對(duì)光照要求不同，并且所用光質(zhì)存在不同程度的問(wèn) 題，發(fā)射光譜不能很好地與植物的光合作用吸收光譜，光質(zhì)不純，對(duì)植物生長(zhǎng)光激勵(lì)效率不 高。農(nóng)作物的生長(zhǎng)過(guò)程中，比較有效的生長(zhǎng)助手還是肥料，為植物施以合適的肥料不僅可提 高作物生長(zhǎng)率，還能彌補(bǔ)強(qiáng)光環(huán)境下的光合作用差值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種根據(jù)強(qiáng)光環(huán)境下作物問(wèn)題的自動(dòng)施肥系統(tǒng)，其 特征在于該系統(tǒng)包括光線檢測(cè)模塊、中央分析控制模塊以及自動(dòng)施肥模塊；
[0006] 其中光線檢測(cè)模塊包含光線檢測(cè)設(shè)備，測(cè)定作物所處環(huán)境下的光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)； [0007]中央分析控制模塊中包括光信息分析模塊、運(yùn)算模塊、輸入模塊，輸入模塊連接光 信息分析模塊和運(yùn)算模塊；
[0008] 所述光信息分析模塊接收光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和強(qiáng)光分級(jí)，并輸出強(qiáng)光級(jí)別到 運(yùn)算模塊；
[0009] 所述運(yùn)算模塊中設(shè)有強(qiáng)光級(jí)別與施肥信息之間的運(yùn)算公式，根據(jù)運(yùn)算公式得到與 強(qiáng)光級(jí)別相匹配的施肥信息，并傳輸?shù)阶詣?dòng)施肥模塊；
[0010] 所述輸入模塊包括施肥信息參數(shù)的調(diào)整輸入端和光線信息輸入端；
[0011] 自動(dòng)施肥模塊根據(jù)施肥信息對(duì)作物湖巴。
[0012] 優(yōu)選的，所述光線檢測(cè)設(shè)備中包括光照傳感器、光強(qiáng)信息輸出設(shè)備。
[0013] 植物光合作用對(duì)光強(qiáng)的響應(yīng)表現(xiàn)為在黑暗中葉片不進(jìn)行光合作用，而是通過(guò)呼吸 作用釋放C0 2，隨著光照強(qiáng)度的增大，光合速率相應(yīng)增大，當(dāng)達(dá)到某一光照強(qiáng)度值時(shí)，葉片的 光合速率等于呼吸速率，此時(shí)光照強(qiáng)度即為光補(bǔ)償點(diǎn)，在低光照強(qiáng)度時(shí)，光合速率會(huì)隨著光 照強(qiáng)度的增大而增大，當(dāng)光強(qiáng)增加到達(dá)某一強(qiáng)度時(shí)，光合速度不再增加，此時(shí)的光照強(qiáng)度即 為光飽和點(diǎn)，若光強(qiáng)進(jìn)一步升高，光照強(qiáng)度大于光飽和點(diǎn)后，則會(huì)發(fā)生光抑制，光合速率反 而下降。
[0014] 優(yōu)選的，所述強(qiáng)光環(huán)境是指在日照時(shí)間內(nèi)光強(qiáng)持續(xù)低于作物光飽和點(diǎn)的時(shí)間大于 等于1小時(shí)的光環(huán)境;強(qiáng)光級(jí)別的確定方法如下:強(qiáng)光環(huán)境時(shí)間是指作物在N天內(nèi)持續(xù)處于 強(qiáng)光環(huán)境下累積時(shí)間的日平均值，其中N2 2;
[0015] 當(dāng)強(qiáng)光環(huán)境時(shí)間=1~2小時(shí)時(shí)，所述強(qiáng)光級(jí)別為1級(jí)；
[0016] 當(dāng)強(qiáng)光環(huán)境時(shí)間=2~3小時(shí)時(shí)，所述強(qiáng)光級(jí)別為2級(jí)；
[0017] 當(dāng)強(qiáng)光環(huán)境時(shí)間=3~4小時(shí)時(shí)，所述強(qiáng)光級(jí)別為3級(jí)；
[0018] 當(dāng)強(qiáng)光環(huán)境時(shí)間=4~5小時(shí)時(shí)，所述強(qiáng)光級(jí)別為4級(jí)；
[0019] 當(dāng)強(qiáng)光環(huán)境時(shí)間=5~6小時(shí)時(shí)，所述強(qiáng)光級(jí)別為5級(jí)；
[0020] 當(dāng)強(qiáng)光環(huán)境時(shí)間=7~8小時(shí)時(shí)，所述強(qiáng)光級(jí)別為6級(jí)；
[0021] 當(dāng)強(qiáng)光環(huán)境時(shí)間>8小時(shí)時(shí)，所述強(qiáng)光級(jí)別為7級(jí)。
[0022]優(yōu)選的，所述強(qiáng)光級(jí)別信息還可通過(guò)預(yù)先人工輸入或者通過(guò)連接互聯(lián)網(wǎng)獲取;所 述預(yù)先人工輸入是指工作人員根據(jù)未來(lái)一天或者一周的光線強(qiáng)弱情況來(lái)預(yù)先設(shè)定強(qiáng)光級(jí) 另IJ;所述通過(guò)連接互聯(lián)網(wǎng)獲取是指光信息分析模塊中設(shè)有能夠自動(dòng)獲取未來(lái)一天或一周光 線強(qiáng)弱信息的系統(tǒng)，該系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)有線或無(wú)線方式連接。
[0023] 優(yōu)選的，所述中央分析控制模塊中的運(yùn)算公式為：φ (U3) = f(F,R,W,C,T,M,0):
[0024] 所述預(yù)算公式中φ表示強(qiáng)光級(jí)別與作物相關(guān)信息的組合；
[0025] 所述運(yùn)算公式f表示強(qiáng)光級(jí)別與作物相關(guān)信息的組合史與施肥信息之間的對(duì)應(yīng)關(guān) 系；
[0026] 所述施肥信息包括肥料品種、肥料總重量、濃度、施肥時(shí)間和頻率以及自動(dòng)施肥方 式；
[0027] 運(yùn)算公式中所述I表示強(qiáng)光級(jí)別；所述Ρ表示作物相關(guān)信息；所述F表示肥料的品 種;所述R表示所述肥料各品種的重量比例;所述W表示所述每畝所施肥料的重量;所述C表 示肥料的濃度;所述Τ表示施肥時(shí)間，施肥時(shí)間是指達(dá)到強(qiáng)光級(jí)別后開(kāi)始施肥的時(shí)間，即施 肥起始時(shí)間;所述Μ表示自動(dòng)施肥方式;所述0表示其他施肥信息；
[0028] 所述其他施肥信息包括施肥周期、自動(dòng)施肥流量；
[0029] 其中運(yùn)算公式中的？、？、1?、1、(：、1'、1、0可以在自動(dòng)施肥前通過(guò)輸入模塊進(jìn)行人工設(shè) 定、調(diào)整或保存。
[0030] 優(yōu)選的，所述作物相關(guān)信息包括作物品種、作物占地面積、作物生長(zhǎng)時(shí)期；
[0031 ]所述作物品種包括花生、大豆、西紅柿、白菜、水稻、棉花；
[0032] 所述作物生長(zhǎng)時(shí)期包括播種期、苗期、花期、結(jié)莢期、成熟期。
[0033] 優(yōu)選的，自動(dòng)施肥前可選擇預(yù)存的運(yùn)算公式中的各自動(dòng)施肥信息值。
[0034] 優(yōu)選的，所述肥料品種F包括氮肥、鉀肥、磷肥、復(fù)合肥、固氮菌肥、微生物肥、有機(jī) 碳肥；
[0035] 所述氮肥包括碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨、氨水、液氨、硝酸鈉、硝酸鈣、硝酸銨、硝 酸銨鈣、硫硝酸銨、尿素、聚磷酸銨；
[0036] 所述鉀肥包括氯化鉀、硫酸鉀、草木灰、鉀瀉鹽、磷酸一鉀(磷酸二氫鉀）；
[0037] 所述磷肥包括磷酸一銨、磷酸二銨、雙燒磷肥、鈣鎂磷肥、重過(guò)磷酸鈣、過(guò)磷酸鈣、 顆粒磷肥、富過(guò)磷酸鈣、磷酸銨、白磷肥、磷酸輕鈣、聚磷酸銨；
[0038] 所述固氮菌肥包括自生固氮菌肥料、根際聯(lián)合固氮菌肥料、復(fù)合固氮菌肥料；
[0039] 所述氨基酸肥包括甘氨酸、蘇氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸等氨基酸的一種或 幾種；
[0040] 所述中微量元素肥包括鈣肥、硅肥、硼肥、鋅肥、鐵肥、錳肥的一種或幾種；
[0041 ]所述施肥方式Μ包括深施、淺施、表施、勻施、莖葉表面施、撒施法、條施法、穴施法、 環(huán)施法、噴施法、滴灌施肥。
[0042] 優(yōu)選的，其中所述強(qiáng)光級(jí)別2 3級(jí)時(shí)，所述施肥時(shí)間0 < Τ < 2h，每畝所施肥料的重 量為1 kg < W < 50kg，肥料品種為氮肥、鉀肥、磷肥、復(fù)合肥、固氮菌肥、微生物肥、有機(jī)碳肥、 氨基酸肥、中微量元素肥的一種或幾種；
[0043] 所述強(qiáng)光級(jí)別2 6級(jí)時(shí)，所述施肥時(shí)間0 < T < 0.5h，每畝所施肥料的重量為10kg < W < 50kg，肥料品種為氮肥、鉀肥、磷肥、復(fù)合肥、固氮菌肥、微生物肥、有機(jī)碳肥、氨基酸肥、 中微量元素肥的一種或幾種。
[0044] 優(yōu)選的，所述自動(dòng)施肥模塊中包括肥料組成自動(dòng)調(diào)配系統(tǒng)以及自動(dòng)施肥噴灌或微 灌系統(tǒng)；
[0045] 所述肥料組成自動(dòng)調(diào)配系統(tǒng)是指能夠接受中央分析控制裝置的施肥信息數(shù)據(jù)自 動(dòng)配置所需肥料的系統(tǒng)，包括稱量系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、肥料運(yùn)輸系統(tǒng)；
[0046] 所述自動(dòng)施肥噴灌系統(tǒng)包括固定式噴灌系統(tǒng)、半固定式噴灌系統(tǒng)以及移動(dòng)式噴灌 系統(tǒng)；
[0047] 所述自動(dòng)施肥微灌系統(tǒng)包括滴灌系統(tǒng)、微噴灌系統(tǒng)、小管出流灌系統(tǒng)以及滲灌系 統(tǒng)。
[0048] 本發(fā)明還提供一種根據(jù)強(qiáng)光環(huán)境下作物問(wèn)題的施肥設(shè)備組，其特征在于包括光線 檢測(cè)設(shè)備、中央分析控制設(shè)備以及自動(dòng)施肥設(shè)備并依次連接；
[0049] 所述光線檢測(cè)設(shè)備是指測(cè)定作物所處環(huán)境下的光線強(qiáng)度的設(shè)備，包括光照傳感 器、光線信息輸出裝置，光照傳感器通過(guò)信號(hào)連接光線信息輸出裝置；
[0050] 所述光信息分析設(shè)備是指，分辨所檢測(cè)的光是否為強(qiáng)光的設(shè)備；
[0051] 所述中央分析控制設(shè)備是指能夠?qū)z測(cè)到的光線強(qiáng)度信息進(jìn)行分析得到強(qiáng)光級(jí) 另IJ，能夠通過(guò)運(yùn)算將強(qiáng)光級(jí)別與施肥信息相匹配，并且還能夠施輸入肥信息參數(shù)和光線信 息數(shù)據(jù)的設(shè)備，；
[0052] 所述自動(dòng)施肥設(shè)備是指能夠接受中央分析控制系統(tǒng)輸出的施肥信息數(shù)據(jù)并進(jìn)行 自動(dòng)施肥操作的系統(tǒng)，包括肥料組成自動(dòng)調(diào)配裝置和自動(dòng)施肥噴灌或滴灌裝置。
[0053] 本發(fā)明還提供應(yīng)用上述系統(tǒng)或設(shè)備組解決強(qiáng)光環(huán)境下作物生長(zhǎng)異常的自動(dòng)施肥 方法，其中所述作物品種包括花生、大豆、西紅柿、白菜、水稻、棉花;所述肥料品種包括氮 肥、鉀肥、磷肥、復(fù)合肥、固氮菌肥、微生物肥、有機(jī)碳肥、氨基酸肥、中微量元素肥。
[0054]本發(fā)明的有益效果：
[0055] 1、解決強(qiáng)光下，自動(dòng)施肥以補(bǔ)償作物生長(zhǎng)過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)元素的缺失；
[0056] 2、節(jié)約人力成本，自動(dòng)檢測(cè)光照強(qiáng)弱情況，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化施肥；
[0057] 3、自動(dòng)調(diào)節(jié)作物的生長(zhǎng)發(fā)育和形態(tài)建成、縮短培養(yǎng)周期、提高品質(zhì)，而且能夠大大 減少能耗，降低成本；
[0058] 4、該方法具有監(jiān)控和管理功能，使強(qiáng)光環(huán)境下自動(dòng)施肥系統(tǒng)更加智能化和人性 化。
【具體實(shí)施方式】
[0059] 下面對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明：
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