农田作物水分胁迫诊断方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及农业技术领域，尤其涉及一种农田作物水分胁迫诊断方法、装置及电子设备。其中，农田作物水分胁迫诊断方法包括：通过获取农田区域内待测植株的植株蒸腾量；根据植株蒸腾量确定待测植株的实际气孔导度；根据当前环境下的光合有效辐射、饱和水汽压差以及空气温度确定待测植株的理想气孔导度；根据实际气孔导度和理想气孔导度确定待测植株的水分胁迫系数；根据水分胁迫系数确定待测植株是否存在水分胁迫。这样避免了对单个植株进行测量带来的误差，最终得到的判断结果可以更加精确的代表农田区域内植株整体的缺水状态，对农田灌溉决策提供了科学的指导。决策提供了科学的指导。决策提供了科学的指导。

【技术实现步骤摘要】
农田作物水分胁迫诊断方法、装置及电子设备


[0001]本专利技术涉及农业
，尤其涉及一种农田作物水分胁迫诊断方法、装置及电子设备。

技术介绍

[0002]提高农业用水效率是保障农业水安全和粮食安全的核心任务，同时水分胁迫是作物受到的最为常见的胁迫。因此科学判断作物对于水分的需求，合理诊断作物缺水状态是十分重要的。目前针对作物的缺水诊断多基于土壤水分、冠层温度、叶片水势以及气孔导度等指标。例如，申请号为202110303094.X的专利技术申请，公开了一种基于植物水力导度的灌溉决策系统和方法，利用水势仪与液流计测取的参考植株与待测植株的基础端与顶端水势差与蒸腾速率，获取待测植株的水导指数，对植物的缺水程度进行判断并调节当前的灌溉策略。避免了原有测量水力导度的方法对植株破坏带来的测量误差，且实现了对数据的实时采集与对缺水状况的实时监测。例如，申请号为202110270346.3的专利技术申请，公开了一种基于高通量气孔导度诊断植物水分胁迫的方法及系统，利用测取的参考植株与待测植株高通量的茎流转换为蒸腾速率，并通过冠层截获净辐射、气象因素等其他参数获得参考植株与待测植株的高通量气孔导度，根据气孔导度计算得到水分胁迫指数进行诊断。实现了对植物水分胁迫长时间、高通连续地监测、量化与诊断。
[0003]但目前基于植株生理状态的缺水诊断，通常利用待测植株与无水分胁迫状态下的参考植株各指标间的比较获得作物缺水诊断结果。例如申请号为202110303094.X以及申请号为202110270346.3的专利技术，均要求参考植株和待测植株同时观测，且处于同一生长环境种类相同。但在实际农田应用时，现有技术存在以下缺点：(1)很难保证参考植株与待测植株的一致性且对无水分亏缺状态难以定义判断，这将会对诊断结果产生一定影响。(2)由于参数测量仪器的限制，茎流计要求植物茎秆达到传感器最低直径才可使用，因此茎秆发育的初期阶段由于直径太小，无法使用茎流计来测量植物茎秆的导水率。而茎秆发育的快速生长阶段恰恰是植物对于水分需求最为强烈的阶段，准确判断这一阶段的水分胁迫状态及时调整灌溉对植物的生长发育是至关重要的。(3)目前基于植株生理状态的缺水诊断多是对于单一植株的监测，难以代表农田作物整体的缺水状态，存在由于主观选取植株带来的测量误差，难以为灌溉决策提供有效指导。
[0004]因此，现有技术对农田作物整体的缺水状态的测量存在一定的测量误差，难以为灌溉决策提供有效指导。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种农田作物水分胁迫诊断方法、装置及电子设备，用以解决现有技术中对农田作物整体的缺水状态的测量存在一定的测量误差，难以为灌溉决策提供有效指导的技术问题。
[0006]本专利技术提供一种农田作物水分胁迫诊断方法，包括：
[0007]获取一农田区域内待测植株的植株蒸腾量；
[0008]根据所述植株蒸腾量确定待测植株的实际气孔导度；
[0009]根据当前环境下的光合有效辐射、饱和水汽压差以及空气温度，确定所述待测植株的理想气孔导度；
[0010]根据所述实际气孔导度和理想气孔导度，确定所述待测植株的水分胁迫系数；
[0011]根据所述水分胁迫系数确定所述待测植株是否存在水分胁迫。
[0012]根据本专利技术提供的一种农田作物水分胁迫诊断方法，所述根据所述植株蒸腾量确定待测植株的实际气孔导度包括：
[0013]获取所述农田区域的辐射、土壤热通量以及当前环境下的饱和水汽压差；
[0014]根据所述植株蒸腾量、辐射、土壤热通量以及饱和水汽压差，确定待测植株的实际气孔导度。
[0015]根据本专利技术提供的一种农田作物水分胁迫诊断方法，所述根据所述植株蒸腾量、辐射、土壤热通量以及饱和水汽压差，确定待测植株的实际气孔导度包括：
[0016]通过以下公式(1)根据所述植株蒸腾量计算待测植株的实际气孔导度：
[0017][0018]上述公式(1)中，g
s
为实际气孔导度；γ为湿度常数；λ为水的汽化潜热；T
r
为植株蒸腾量；r
a
为空气动力学阻力；R
n
为净辐射；G为土壤热通量；Δ为饱和水汽压与温度之间相关关系曲线的斜率；ρ为空气密度；C
p
为空气的定压比热；VPD为饱和水汽压差。
[0019]根据本专利技术提供的一种农田作物水分胁迫诊断方法，所述获取一农田区域内待测植株的植株蒸腾量包括：
[0020]获取所述待测植株的叶面积指数、农田表层土壤含水率以及农田总蒸散发量；
[0021]通过以下公式(2)根据所述待测植株的叶面积指数以及农田表层土壤含水率计算土面蒸发量；
[0022][0023]通过以下公式(3)根据所述农田总蒸散发量和土面蒸发量计算植株蒸腾量；
[0024]T
r
＝ET
‑
E
ꢀꢀ
(3)
[0025]上述公式(2)中，E为土面蒸发量；ET0为参考作物腾发量；L4I为所述待测植株的叶面积指数；θ
10
为农田表层土壤含水量；a、b、c为待测植株对应的经验系数；上述公式(3)中，T
r
为植株蒸腾量；ET为农田总蒸散发量。
[0026]根据本专利技术提供的一种农田作物水分胁迫诊断方法，所述根据当前环境下的光合有效辐射、饱和水汽压差以及空气温度，确定所述待测植株的理想气孔导度包括：将当前环境下的光合有效辐射、饱和水汽压差以及空气温度输入到预设的气孔导度模型中，得到所述理想气孔导度；
[0027]所述气孔导度模型采用以下公式(4)计算待测植株的理想气孔导度；
[0028]g
s，max
＝f(PAR)
·
f(VPD)
·
f(T
a
)
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0029]上述公式(4)中，g
s，max
为无水分胁迫状态下的理想气孔导度；PAR为光合有效辐射，VPD为饱和水汽压差，T
a
为空气温度；
[0030]所述
[0031]所述
[0032]所述f(T
a
)＝k4+k5T
a
+k6T
a2
ꢀꢀ
(7)
[0033]上述公式(5)、(6)、(7)中的k1、k2、k3、k4、k5、k6为所述气孔导度模型的模型参数。
[0034]根据本专利技术提供的一种农田作物水分胁迫诊断方法，所述根据所述实际气孔导度和理想气孔导度，确定所述待测植株的水分胁迫系数包括：
[0035]通过以下公式(8)计算水分胁迫系数；
[0036]ω＝1
‑
g
s
/g
s，max
ꢀꢀ
(8)
[0037]上述公式(8)中，ω为水分胁迫系数；g
s
为实际气孔导度；g
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种农田作物水分胁迫诊断方法，其特征在于，包括：获取一农田区域内待测植株的植株蒸腾量；根据所述植株蒸腾量确定待测植株的实际气孔导度；根据当前环境下的光合有效辐射、饱和水汽压差以及空气温度，确定所述待测植株的理想气孔导度；根据所述实际气孔导度和理想气孔导度，确定所述待测植株的水分胁迫系数；根据所述水分胁迫系数确定所述待测植株是否存在水分胁迫。2.根据权利要求1所述的农田作物水分胁迫诊断方法，其特征在于，所述根据所述植株蒸腾量确定待测植株的实际气孔导度包括：获取所述农田区域的辐射、土壤热通量以及当前环境下的饱和水汽压差；根据所述植株蒸腾量、辐射、土壤热通量以及饱和水汽压差，确定待测植株的实际气孔导度。3.根据权利要求2所述的农田作物水分胁迫诊断方法，其特征在于，所述根据所述植株蒸腾量、辐射、土壤热通量以及饱和水汽压差，确定待测植株的实际气孔导度包括：通过以下公式(1)根据所述植株蒸腾量计算待测植株的实际气孔导度：上述公式(1)中，g
s
为实际气孔导度；γ为湿度常数；λ为水的汽化潜热；T
r
为植株蒸腾量；r
a
为空气动力学阻力；R
n
为净辐射；G为土壤热通量；Δ为饱和水汽压与温度之间相关关系曲线的斜率；ρ为空气密度；C
p
为空气的定压比热；VPD为饱和水汽压差。4.根据权利要求1所述的农田作物水分胁迫诊断方法，其特征在于，所述获取一农田区域内待测植株的植株蒸腾量包括：获取所述待测植株的叶面积指数、农田表层土壤含水率以及农田总蒸散发量；通过以下公式(2)根据所述待测植株的叶面积指数以及农田表层土壤含水率计算土面蒸发量；通过以下公式(3)根据所述农田总蒸散发量和土面蒸发量计算植株蒸腾量；T
r
＝ET
‑
E
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)上述公式(2)中，E为土面蒸发量；ET0为参考作物腾发量；LAI为所述待测植株的叶面积指数；θ
10
为农田表层土壤含水量；a、b、c为待测植株对应的经验系数；上述公式(3)中，T
r
为植株蒸腾量；ET为农田总蒸散发量。5.根据权利要求1所述的农田作物水分胁迫诊断方法，其特征在于，所述根据当前环境下的光合有效辐射、饱和水汽压差以及空气温度，确定所述待测植株的理想气孔导度包括：将当前环境下的光合有效辐射、饱和水汽压差以及空气温度输入到预设的气孔导度模型中，得到所述理想气孔导度；所述气孔导度模型采用以下公式(4)计算待测植株的理想气孔导度；g
s,max
＝f(PAR)
·
f(VPD)
·
f(T
a
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)上述公式(4)中，g
s,max
为无水分胁迫状态下的理想气孔导度；PAR为光合有效辐射，VPD
为饱和水汽压差，T
a
为空气温度；所述所述所述f(T
a
)＝k4+k5T
a
+k6T
a2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍再林，王惟舒，汪超子，张成龙，荣耀，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：