本发明专利技术涉及作物生长检测技术，本发明专利技术公开了一种作物生物量检测装置及检测方法，该装置包括承载容器及分别设于所述承载容器上的电源模块、株高采集模块、茎径采集模块、夹持模块和数据采集及分析模块；所述电源模块为整个装置供电，所述夹持模块用于抱紧待测样本，所述茎径采集模块和株高采集模块分别用于采集抱紧后的待测样本的茎径信息和株高信息并输送给数据采集及分析模块，所述数据采集及分析模块进行数据处理和分析后建立理论体积和生物量预测模型。其中，所述株高采集模块采用激光测距传感器，所述茎径采集模块采用位移传感器。该装置灵巧便携，针对自然生长的小麦、水稻等每个单株具有多个茎杆的作物，进行快速、无损、准确测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及作物生长检测技术，特别是涉及一种作物生物量检测装置及方法。
技术介绍
在作物田间观测的农艺参数中，生物量(biomass)，或对植物专称植物量(phytomass),是反映作物生长状况的重要指标，与植株的抗逆性、抗病性、最终产量相关。所谓生物量是指某一时刻单位面积内实存生活的有机物质重量，狭义的生物量仅指以重量表示的，可以是鲜重或干重，通常用kg/m2或t/ha表示。作物生物量包括地上部分茎、叶、 花、果实、种子和地下部分的根或茎。在作物精细育种中，单株作物的生物量值可帮助育种家了解作物的生长状况和光合作用效率，以获得优势作物类型；在作物栽培过程中，通过作物的生物量测量，可推断作物的长势，及时做出施肥、灌溉等决策。此外，对正常生长的作物群体干物质生产与产量形成的关系而言，其生物产量和经济产量呈显著正相关，即生物量越大，其经济产量越大。因此，生物量的快速无损测量对精准作业、筛选种质资源、优化品种具有重要意义。目前作物生物量测定主要有以下方法I、传统一般采用收割法来测定作物生物量，经挖苗、收割、去除土进行称重(干重或鲜重)来判断作物在不同生育阶段的生物量变化。这种传统的作物生物量测定方法准确可靠，但需要种植大量的作物以便满足作物在不同生育期的实验需求，且具有破坏性，不能在育种过程中使用。2、通过对位于平行板电容器中的被测作物样品施加扫频电场，测量作物在一定温度、湿度条件下的介电特性，并通过建立介电常数、衰减系数与作物生物量的相关模型，来完成对作物生物量的检测；该测定方法主要用于室内或田间的实验研究，对被测作物施加扫频电场，通过测量作物的介电特性来检测单株作物或小群体作物的生物量，但是该测量装置需要保证一定的测量温度与湿度条件，因此该装置及方法难以满足田间自然生长状态的作物生物量的检测需求。3、作物活体生物量测定方法，是将待测样本种植在特制的容器中，容器置于称量设备上，可达到连续跟踪研究作物生物量动态变化的目的，该方法主要适用于室内科学实验研究，将待测样本人工种植在特定容器中作连续监测研究，且用于检测单株作物生物量的生长变化；因此，该测定装置不能用在田间、大范围生长作物的生物量测定。4、基于力矩的生物量活体检测方法，通过扭矩传感器，获取待测样本受到外力时的回弹特性来预测生物量，可进行连续测量，具有便携性，特别适于育种过程中对小块地的作物生物量测量；该方法采用推杆获取作物受力产生的力矩，主要用于群体作物的生物量测量，用其进行单株作物生物量测量时，容易因受力不均导致误差。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是针对小麦、水稻等由多个茎杆构成的单株(单束)作物，如何提供一种便携、活体、无损、快速的单株作物生物量检测装置及方法。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种作物生物量检测装置，包括承载容器及分别设于所述承载容器上的电源模块、株高采集模块、茎径采集模块、夹持模块和数据采集及分析模块；所述电源模块为整个装置供电，所述夹持模块用于抱紧待测样本，所述茎径采集模块和株高采集模块分别用于采集抱紧后的待测样本的茎径信息和株高信息并输送给数据采集及分析模块，所述数据采集及分析模块进行数据处理和分析后建立理论体积和生物量预测模型。其中，所述茎径采集模块、夹持模块和株高采集模块分别设于所述承载容器的下端，所述茎径采集模块通过连接杆与所述承载容器连接，所述夹持模块设于所述茎径采集模块上。其中，所述株高采集模块采用激光测距传感器，所述茎径采集模块采用位移传感 器。其中，所述夹持模块包括两块夹板和连接所述两块夹板的夹持机构。其中，所述连接杆采用可伸缩式支杆。其中，还包括定位板，所述定位板设于所述株高采集模块下方的测量地面上。其中，所述承载容器为手持式，所述承载容器上设有把手。本专利技术还提供一种上述的作物生物量检测装置的检测方法，包括以下步骤SI、标定具有代表性的作物作为建模样本，并划分多个测量区域，每个测量区域内随机选择多个待测样本，将待测样本分为两组，其中一组用于理论体积和生物量预测模型的建立，另一组用于该理论体积和生物量预测模型的验证评估；S2、将作物生物量检测装置移入所标定的测量区域内，夹持模块抱紧待测样本，茎径采集模块和株高采集模块同时采集抱紧后的待测样本的茎径信息和株高信息并发送给数据采集及分析模块；S3、数据采集及分析模块根据所测得的茎径信息和株高信息进行数据处理和分析后建立作物理论体积关系模型，该作物理论体积关系模型为Vij=Ji Φ ^hlj/4,其中为抱紧后待测样本的茎径，hjj为待测样本的株高；i为待测样本所在的组数，i=l，2;全部的测量区域内总共设有η个待测样本，j为待测样本的个数，j=l, 2, 3. . . η ；S4、割下所标定的待测样本，立即采用称重装置进行称重，所得的重量值为该待测样本的生物量真值；S5、运用回归分析并建立理论体积和生物量预测模型；S6、将步骤S5所建立的理论体积和生物量预测模型输入嵌入式平台系统中，在所标定的测量区域内进行理论体积和生物量预测模型的验证评估。其中，所述步骤S5中采用线性回归分析并建立理论体积和生物量预测模型，该理论体积和生物量预测模型为m=a+bV,其中a为常数项，b为回归系数，m为生物量，V为理论体积。其中，所述待测样本采用单株作物，每个单株作物具有多个茎杆。(三)有益效果上述技术方案提供的一种，采用茎径采集模块和株高采集模块采集抱紧后的待测样本的茎径信息和株高信息并输送给数据采集及分析模块，数据采集及分析模块进行数据处理和分析后建立理论体积和生物量预测模型，整个装置没有大尺寸部件，灵巧便携，没有温度与湿度的要求，针对自然生长的作物，其测量快速、无损，且测量结果准确可靠，特别适用于田间育种过程中对小麦、水稻等单株活体农作物生物量的检测。附图说明图I是本专利技术一种作物生物量检测装置的结构示意图； 图2是本专利技术中单株小麦理论体积和生物量预测模型的线性曲线图。其中，I、承载容器；2、株高采集模块；3、茎径采集模块；4、夹持模块；5、数据采集及分析模块；6、待测样本；7、连接杆；8、定位板；9、把手；10、手腕带。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如图1，本专利技术一种作物生物量检测装置，包括承载容器I及分别设于该承载容器I上的电源模块、株高采集模块2、茎径采集模块3、夹持模块4和数据采集及分析模块5 ；电源模块为整个装置供电，夹持模块4用于抱紧待测样本6，茎径采集模块3和株高采集模块2分别用于采集抱紧后的待测样本6的茎径信息和株高信息并输送给数据采集及分析模块5，该数据采集及分析模块5进行数据处理和分析后建立理论体积和生物量预测模型。为了方便作物的测量，茎径采集模块3、夹持模块4和株高采集模块2分别设于承载容器I的下端，茎径采集模块3通过连接杆7与承载容器I连接，夹持模块4设于茎径采集模块3上；以连接杆7的中心轴为中心，株高采集模块2与茎径采集模块3对称设置在连接杆7的两侧，以便于株高采集模块2在工作时与作物有较好的距离，防止株高采集模块2和茎径采集模块3之间发生干涉现象。出于安全考虑，电源模块设于承载容器I的内部；为了方便观察，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种作物生物量检测装置，其特征在于，包括承载容器及分别设于所述承载容器上的电源模块、株高采集模块、茎径采集模块、夹持模块和数据采集及分析模块；所述电源模块为整个装置供电，所述夹持模块用于抱紧待测样本，所述茎径采集模块和株高采集模块分别用于采集抱紧后的待测样本的茎径信息和株高信息并输送给数据采集及分析模块，所述数据采集及分析模块进行数据处理和分析后建立理论体积和生物量预测模型。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱大洲，王成，潘大宇，罗斌，姜富斌，赵勇，
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：
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