农作物氮肥效应实时监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种农作物氮肥效应实时监测方法及装置，该方法包括：获取不施肥小区光谱参数、施肥小区光谱参数以及施肥小区单位面积的施氮量；根据不施肥小区和施肥小区的光谱参数以及施肥小区单位面积的施氮量，得到氮肥利用率光谱参数及土壤依存率光谱参数；将氮肥利用率光谱参数和土壤依存率光谱参数，分别输入预先拟合得到的氮肥利用率模型和土壤依存率模型，得到氮肥利用率值和土壤依存率值。该方法通过光谱数据，快速无损获取作物生长过程中氮肥利用率及土壤依存率，能够及时掌握作物生长过程中的氮肥效应状况，提高农田施肥效益、提高作物产量与品质以及实现环境保护。同时，监测值也可以作为评价新型肥料、施肥措施及新品种繁育的重要指标。品种繁育的重要指标。品种繁育的重要指标。

【技术实现步骤摘要】
农作物氮肥效应实时监测方法及装置


[0001]本专利技术涉及农业信息化领域，尤其涉及一种农作物氮肥效应实时监测方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着农作物产量水平的提高，化肥特别是氮肥的施用量也在不断增加。然而，氮肥施用过量的问题十分严重。过高的氮肥投入使得氮肥利用率降低，一方面增加了生产成本，过多的氮素流失也导致了一系列环境问题。施入土壤的氮肥一方面随土壤水向下迁移，污染浅层地下水；另一方面近地面的土壤氮素，以溶质或者胶体微粒形式进入河流、湖泊或者海洋，造成水体的富营养化；农田氮肥还通过氨的挥发以及反硝化作用等方式进入大气，造成一定程度的大气污染。
[0003]农作物氮肥利用率作为评价农田氮肥施用经济效益和环境效应的重要指标，一直以来是广大土壤肥料和环境科技工作者普遍关注的焦点。这是因为：1)氮肥利用率是解决提高作物产量与保护环境矛盾的重要指标；2)氮肥利用率是权衡提高农田施肥效益与提高氮肥利用率矛盾的标尺；3)氮肥利用率是评价新型肥料、施肥措施及新品种繁育的重要指标。
[0004]传统的作物氮肥利用率及相关参数的获取需要进行田间作物取样，从每小区内取一定植株样品，剪去根系，将植株样品放置80℃烘干直到重量恒定，密封冷却至室温测定其干物质量。将测定完干物重后的样品在80℃烘干直到重量恒定后，用微型粉碎机分别将植株茎秆、实粒和空秕粒粉碎，进行氮素测定，然后才能根据数据测试结果经过换算获取作物不同生育时期肥料利用率，不但成本高而且时间往往滞后。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种农作物氮肥效应实时监测方法及装置。
[0006]本专利技术提供一种农作物氮肥效应实时监测方法，包括：对于目标作物，获取不施肥小区光谱参数、施肥小区光谱参数以及施肥小区单位面积的施氮量；根据不施肥小区光谱参数、施肥小区光谱参数以及施肥小区单位面积的施氮量，得到氮肥利用率光谱参数，根据不施肥小区光谱参数、施肥小区光谱参数，得到土壤依存率光谱参数；将所述氮肥利用率光谱参数输入预先拟合得到的氮肥利用率模型，得到氮肥利用率值，将所述土壤依存率光谱参数输入预先拟合得到的土壤依存率模型，得到土壤依存率值。
[0007]根据本专利技术一个实施例的农作物氮肥效应实时监测方法，所述获取不施肥小区光谱参数、施肥小区光谱参数以及施肥小区单位面积的施氮量之前，还包括：采集目标作物，在多个不施肥小区和施肥小区冠层光谱数据，确定对应的施肥小区单位面积的施氮量，分别确定多个氮肥利用率光谱参数和土壤依存率光谱参数；通过试验测定多个小区的氮肥利用率值和土壤依存率值；以氮肥利用率光谱参数和氮肥利用率值作为变量，进行线性拟合，
得到所述氮肥利用率模型；以土壤依存率光谱参数和土壤依存率值作为变量，进行线性拟合，得到所述土壤依存率模型。
[0008]根据本专利技术一个实施例的农作物氮肥效应实时监测方法，所述采集目标作物，在多个不施肥小区和施肥小区的冠层光谱数据，具体为采集目标作物，在多个不施肥小区和施肥小区不同生长期的冠层光谱数据；相应地，以氮肥利用率光谱参数和氮肥利用率值作为变量，进行线性拟合，得到所述氮肥利用率模型，和以土壤依存率光谱参数和土壤依存率值作为变量，进行线性拟合，得到所述土壤依存率模型，分别为：根据不同生长期，采用不同的光谱参数得到氮肥利用率光谱参数和土壤依存率光谱参数。
[0009]根据本专利技术一个实施例的农作物氮肥效应实时监测方法，所述获取不施肥小区光谱参数、施肥小区光谱参数以及施肥小区单位面积的施氮量之前，还包括：计算多种光谱参数与目标作物植株氮素累积量相关系数，选取相关系数较高的光谱参数作为作物氮肥利用率和土壤依存率监测的光谱参数。
[0010]根据本专利技术一个实施例的农作物氮肥效应实时监测方法，所述根据不同生长期，采用不同的光谱参数得到氮肥利用率光谱参数和土壤依存率光谱参数，包括：根据OSAVI光谱参数构建水稻分蘖期氮肥利用率光谱参数和土壤依存率光谱参数；根据NDRE构建水稻分化期及抽穗期氮肥利用率光谱参数和土壤依存率光谱参数。
[0011]根据本专利技术一个实施例的农作物氮肥效应实时监测方法，所述根据不施肥小区光谱参数、施肥小区光谱参数以及施肥小区单位面积的施氮量，得到氮肥利用率光谱参数，包括：
[0012]VI
NRE
＝VI
F
/(VI
NF
+FN)
×
100；
[0013]其中，VI
NF
为不施肥小区光谱参数，VI
F
为施肥小区光谱参数,FN为小区单位面积施氮量。
[0014]根据本专利技术一个实施例的农作物氮肥效应实时监测方法，所述根据不施肥小区光谱参数、施肥小区光谱参数，得到土壤依存率光谱参数，包括
[0015]VI
SNDR
＝VI
NF
/VI
F
×
100；
[0016]其中，VI
NF
为不施肥小区光谱参数，VI
F
为施肥小区光谱参数。
[0017]本专利技术还提供一种农作物氮肥效应实时监测装置，包括：数据获取模块，用于对于目标作物，获取不施肥小区光谱参数、施肥小区光谱参数以及施肥小区单位面积的施氮量；数据处理模块，用于根据不施肥小区光谱参数、施肥小区光谱参数以及施肥小区单位面积的施氮量，得到氮肥利用率光谱参数，根据不施肥小区光谱参数、施肥小区光谱参数，得到土壤依存率光谱参数；模型分析模块，用于将所述氮肥利用率光谱参数输入预先拟合得到的氮肥利用率模型，得到氮肥利用率值，将所述土壤依存率光谱参数输入预先拟合得到的土壤依存率模型，得到土壤依存率值。
[0018]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述农作物氮肥效应实时监测方法的步骤。
[0019]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述农作物氮肥效应实时监测方法的步骤。
[0020]本专利技术提供的农作物氮肥效应实时监测方法及装置，通过光谱数据，快速无损获
取作物生长过程中氮肥利用率及土壤依存率，能够及时掌握作物生长过程中的氮肥效应状况，提高农田施肥效益、提高作物产量与品质以及实现环境保护。同时，监测值也可以作为评价新型肥料、施肥措施及新品种繁育的重要指标。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本专利技术提供的农作物氮肥效应实时监测方法的流程示意图之一；
[0023]图2是本专利技术提供的农作物氮肥效应实时监测方法的流程示意图之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种农作物氮肥效应实时监测方法，其特征在于，包括：对于目标作物，获取不施肥小区光谱参数、施肥小区光谱参数以及施肥小区单位面积的施氮量；根据不施肥小区光谱参数、施肥小区光谱参数以及施肥小区单位面积的施氮量，得到氮肥利用率光谱参数，根据不施肥小区光谱参数、施肥小区光谱参数，得到土壤依存率光谱参数；将所述氮肥利用率光谱参数输入预先拟合得到的氮肥利用率模型，得到氮肥利用率值，将所述土壤依存率光谱参数输入预先拟合得到的土壤依存率模型，得到土壤依存率值。2.根据权利要求1所述的农作物氮肥效应实时监测方法，其特征在于，所述获取不施肥小区光谱参数、施肥小区光谱参数以及施肥小区单位面积的施氮量之前，还包括：采集目标作物，在多个不施肥小区和施肥小区冠层光谱数据，确定对应的施肥小区单位面积的施氮量，分别确定多个氮肥利用率光谱参数和土壤依存率光谱参数；通过试验测定多个小区的氮肥利用率值和土壤依存率值；以氮肥利用率光谱参数和氮肥利用率值作为变量，进行线性拟合，得到所述氮肥利用率模型；以土壤依存率光谱参数和土壤依存率值作为变量，进行线性拟合，得到所述土壤依存率模型。3.根据权利要求2所述的农作物氮肥效应实时监测方法，其特征在于，所述采集目标作物，在多个不施肥小区和施肥小区的冠层光谱数据，具体为采集目标作物，在多个不施肥小区和施肥小区不同生长期的冠层光谱数据；相应地，以氮肥利用率光谱参数和氮肥利用率值作为变量，进行线性拟合，得到所述氮肥利用率模型，和以土壤依存率光谱参数和土壤依存率值作为变量，进行线性拟合，得到所述土壤依存率模型，分别为：根据不同生长期，采用不同的光谱参数得到氮肥利用率光谱参数和土壤依存率光谱参数。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的农作物氮肥效应实时监测方法，其特征在于，所述获取不施肥小区光谱参数、施肥小区光谱参数以及施肥小区单位面积的施氮量之前，还包括：计算多种光谱参数与目标作物植株氮素累积量相关系数，选取相关系数较高的光谱参数作为作物氮肥利用率和土壤依存率监测的光谱参数。5.根据权利要求3所述的农作物氮肥效应实时监测方法，其特征在于，所述根据不同生长期，采用不同的光谱参数得到氮肥利用率光谱参数和土壤依存率光谱参数，包括：根据OSAVI...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓宇，杨贵军，龙慧灵，冯海宽，徐波，李振海，李伟国，孟炀，
申请(专利权)人：北京农业信息技术研究中心，
类型：发明
国别省市：