小麦测产新方法技术

本发明专利技术是一种小麦测产新方法，采用ＺＳ—１型《植物生长仪》测量小麦生长期间的电容量来估算小麦的产量。根据小麦生长期间的电容量随时间变化曲线拟合数学模型，用最大值原理找出与小麦产量极为相关的最大电容量，然后用小麦产量与最大电容量的试验数据拟合出小麦产量的数学模型，即可估算小麦产量。该方法预测小麦产量是在小麦成熟前进行，测产精度达９０％以上，所用设备简单，简便易行，无论种植面积大小，均可灵活使用。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种谷物测产方法，它适用于对处在生长期的小麦进行较准确的产量估算，尤其是通过测量小麦生长期间的电容量W来估算小麦产量的新方法。较准确的预测各种谷物产量，对经济决策非常重要，因此历年来为各国所重视。就专利技术人所知，目前发达国家普遍采用空间遥感技术来预测谷物产量。具体来说，就是采用拍摄航空和人造卫星照片的方法来大面积判定各种谷物的长势，从而预测产量。例如美国1974年到1978年利用陆地卫星进行的作物估产试验，对本国小麦的估产精度达到98%，对世界小麦产量的估计精度为90%。1979年，中国科学院也组织过一次航空遥感试验，利用多光谱假彩色合成图象，可以清晰地分辨出农作物的长势是好、是差、还是缺苗断垄。但是，空间遥感技术是一个新兴的
，它不仅要求精密复杂的设备，而且需要投入大量的经费。在我国，目前仍大多采用定点抽样调查和“拍脑袋”估产的办法，估产精度极不可靠。用ZS-1型《植物生长仪》(银川电表仪器厂生产)只能测量植物的生长特性以及植物的整体产量，而对小麦的籽粒产量无法测量。本专利技术的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种采用ZS-1型《植物生长仪》(银川电表仪器厂生产)测量小麦籽粒产量的新方法。本专利技术的目的可以通过以下措施来达到，应用ZS-1型《植物生长仪》，测量小麦生长期间电容量W，根据小麦生长期间电容量W随时间t的变化规律，来进行曲线拟合，其数学模型为(P＜0.001)W＝b0+b1t1/2+b2t3/2+b3 (其中W是小麦的电容量，b0、b1、b2、b3、b4、……是待定参数，t是测量小麦电容量的时间，e是自然数)，根据最大值原理，找出与小麦生产量极为相关的最大电容量Wmax，然后确定测产的时间范围t1-t2，该范围一般选在小麦开花期至乳熟期，即在成熟前20-35天，将在t1-t2内的任意一天t所测得的电容量W折算成最大电容量Wmax。根据小麦产量Y与最大电容量Wmax的试验数据，拟合数学模型为(P＜0.001)Y＝(a+bWmax)/C (2)(其中a、b是待定参数，c是根据地理及气象环境不同而提供的折合系数)，将折算后的最大电容量Wmax代入(2)式即可测算出小麦产量。(2)式中的折合系数c是根据地理及气象环境的不同，取值范围是0.5-2.0。以上所述是通过数学模型(1)、(2)两式，利用《植物生长仪》提前测出小麦产量的方法，此方法也可以通过其它能够测出植物含水量的仪器(因植物的含水量与电容量成正比)，都能进行测产，同时也适用于其它作物的测产。本专利技术相比现有技术具有如下优点1.方法简便易行，无论种植面积大小均可灵活使用;2.所用设备简单，节省人力、经费;3.测产精度高，可达90%以上;4.产量预测在小麦成熟前进行，可提前为粮食决策部门提供可靠信息;5.测量快速、稳定、准确。附图说明图1为《植物生长仪》测试原理，1-植物生长仪主机，4-测量探头，8-地电极线，11-小麦植株。图2为《植物生长仪》结构简图，1-植物生长仪主机，2-输入线，3-连接线，4-测量探头，5-接地线，6-拉绳，7-螺栓，8-地电极线，9-接线螺钉，10-地电极。图3为植物生长期电容量变化曲线。本专利技术下面将结合附图实施例作进一步详述。“”是借助ZS-1型《植物生长仪》在研究植物生长量的基础上提出的。由于植物生长量是植物体各种生理活动和外界各种环境因子综合作用的结果。附图1为《植物生长仪》测试原理图，附图2为《植物生长仪》结构简图，详细操作过程参见《植物生长仪》使用说明书。在测试植物时，植物与仪器电极间的电容量按下式计算W=2π εoεrLLnS2r1r2]]>(3)(其中W是仪器电极和植物间的电容量，ε0是真空中介电常数，εr是电极与植物间物质介电常数，r1、r2分别是电极和植株半径，L是植株高度，S是植株与电极间距离)植株与仪器电极间的电容量大小，主要决定于L和S值的大小(其它各参量可以看作常数)，植株高L值大，电容量W值也就大;植株密，则S值小(植株密则靠近电极)，电容量W值也就大。这就表明，电容量W反应了植物群体的体效益、群体重量、体积增长变化。因此电容量W的增长，就可以表示出植物的生长量。根据植物总体是由植物各部分组合而成的原理推断，小麦籽粒重量的变化一定与能体现小麦群体的电容量密切相关。电容量大，说明小麦群体发育得好，则籽粒产量高，反之亦然。根据这一理论，自1985年以来，利用ZS-1型《植物生长仪》在甘肃省靖远、会宁、通渭、陇西、临洮等县(均属于干旱、半干旱地区)进行测产，试验结果与推论完全一致。1986年4月至8月在甘肃省定西县山才口乡及定西县林科所附近的不同生态环境条件下，进行多点定位测试小麦，从小麦出苗后7-10厘米高时，每相隔几天在选定的田里的几个固定点测定小麦的电容量，直到小麦成熟为止。在这一百天内可尽量根据情况多测几次，以确定什么时间测出的电容量与小麦成熟期的籽粒重量最为相关。表1所列数据是电容量随时间变化趋势表。表一电容量随时间变化趋势表序号月日t＝xYY′%1510.186.83385.42590.92024.3578.035181.87670.35792.545282.8132133.13499.155313.1150153.03697.966104.1215219.21198.76124.3234231.96399.186164.7265256.46996.796205.1275279.18198.4107107.1340342.71199.2117157.6345338.0297.9127198.0325325.70599.7137268.7270281.99295.5147309.1250242.0396.8从表1所列数据而绘成附图3，其中虚线是实践曲线，实线是选择适当的时间序列t而得的理论曲线，这条曲线是通过数学模型 给出的(P＜0.001)，模拟结果是很理想的。图3中AB段是小麦分蘖期，BC段是小麦抽穗期，C点是扬花期，CD段是扬花灌浆期，D点是灌浆中期，具有小麦电容量最大值。DE段是乳熟期，F点是成熟期。在以上各发育阶段任意时刻t所测得的电容量，都可以与F点仪器所包围的有效面积(0.64米2)内的籽粒产量相联系。若在AB段的某一天测得的电容量和产量挂钩，担心时间长，出现灾情的机率大，不太保险;若在F点所测得的电容量与产量联系，失去了提前提供产量信息的作用。因此，D点最为恰当，因为D点距F点有20天左右，可以提早20天向有关部门提供较为可靠的信息，同时D点附近这段时间灾情出现机率相对来说要小很多。由于D点正是小麦处在灌浆中期，茎叶茂盛，植株含水量最大，因而测得的电容量也就最大(电容量与植物体的含水量基本上是线性关系)。而事实上，找到D点对应的时间是很难的，这是因为灌浆初、中、末期难以准确划分之故;同时在大田进行测产，受自然条件限制很多，即便是找到D点对应的时间，也保证不了按时去测产。例如通过表一所列的日期换算成时间序列t，代入(1)式而得到(4)式，通过(4)式可求得D点对应的时间(如附图3中是7月11日)。但是，由于客观条件所限制，无法保证按最佳时间进行测产，因此需要确定测产的时间范围。从附图3中的D点作ot线的垂线Dtmax，此线的长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小麦测产新方法，尤其是通过测量小麦生长期间电容量Ｗ来估算小麦产量Ｙ的新方法，其特征是，根据小麦生长期间的电容量Ｗ随时间ｔ的变化曲线拟合数模型为（Ｐ＜０．００１）＊＊＊（１）（其中Ｗ是小麦的电容量，ｂ↓［０］、ｂ↓［１］、ｂ↓［２ ］、ｂ↓［３］、ｂ↓［４］、……是待定参数，ｔ是测量小麦电容量的时间，ｅ是自然数），根据最大值原理找出与小麦产量极为相关的最大电容量Ｗｍａｘ，然后确定测产的时间范围ｔ↓［１］－ｔ↓［２］，将在ｔ↓［１］－ｔ↓［２］内的任意一天ｔ所测得电容量Ｗ折算成最大电容量Ｗｍａｘ，根据小麦产量Ｙ与最大电容量Ｗｍａｘ的试验数据拟合数学模型为（Ｐ＜０．００１）Ｙ＝（ａ＋ｂＷ↓［ｍａｘ］）／Ｃ（２）（其中ａ、ｂ是待定参数，Ｃ是折合系数）即可测算出小麦产量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周电辉，
申请(专利权)人：甘肃省科学院生物所，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]