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一種根據作物投影面積和植株高度進行施肥的方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201310738745.3

申請日:

2013.12.27

公開號:

CN103650730B

公開日:

2015.01.14

當前法律狀態:

有效性:

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):A01C 21/00申請日:20131227|||公開
IPC分類號: A01C21/00 主分類號: A01C21/00
申請人: 江蘇大學
發明人: 左志宇; 秦麗娟; 毛罕平; 張曉東; 李青林; 倪紀恒; 駱飛
地址: 212013 江蘇省鎮江市學府路301號
優先權:
專利代理機構: 江蘇縱聯律師事務所 32253 代理人: 戴勇
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310738745.3

授權公告號:

103650730B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.14|||2014.04.23|||2014.03.26

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開一種根據作物投影面積和植株高度進行施肥的方法,首先通過建立標準植株樣本區作物定植后的生長天數、作物投影面積、投影面積日變化、植株高度、植株高度日變化和施肥量的施肥量標準表格,然后測量待施肥區的作物投影面積和植株高度值,與標準植株樣本區的施肥量標準表格中的定植后同一生長天數的作物投影面積、投影面積日變化、植株高度、植株高度日變化和施肥量按一定的規則進行計算,得出作物當天的施肥量。本發明可用于現代農業精確灌溉施肥領域,有益于控制作物生長速度,提高肥料利用率,減少農業面源污染和作物施肥管理對用戶知識水平的依賴性,減輕勞動強度,可應用于指導生菜、萵苣等以莖葉為收獲物的溫室栽培作物施肥。

權利要求書

權利要求書
1.  一種根據作物投影面積和植株高度進行施肥的方法,其特征在于包括以下步驟:
步驟一,記錄標準植株樣本區的作物投影面積和施肥量
培育一批養分供應充足的作物作為標準植株樣本區,在標準植株樣本區內隨機選取m株作物作為標準植株樣本,m∈[20,60];記標準植株樣本區作物定植后生長天數為n,即定植當天n=0,標準植株樣本區作物完全成熟可以收獲當天n取得最大值;每天在測量時間記錄標準植株樣本的作物投影面積,取標準植株樣本當天作物投影面積的算術平均值作為該標準植株樣本區作物的投影面積,記為Sn;每天在測量時間記錄標準植株樣本的植株高度,取標準植株樣本當天植株高度的算術平均值作為該標準植株樣本區作物的植株高度,記為Hn;每天記錄標準植株樣本區每株作物的平均施肥量,記為Fn;
步驟二,計算標準植株樣本區的投影面積日變化值和植株高度日變化值
定義定植后第n天作物投影面積與定植后第n-1天作物投影面積的差值為投影面積日變化值,記標準植株樣本區的投影面積日變化值為ΔSn,n≥1,則
ΔSn=Sn-Sn-1     (1)
式中,Sn為標準植株樣本區作物定植后第n天的投影面積,Sn-1為標準植株樣本區作物定植后第n-1天的投影面積;
定義定植后第n天作物植株高度與定植后第n-1作物植株高度的差值為植株高度日變化值,記標準植株樣本區的植株高度日變化值為ΔHn,n≥1,則
ΔHn=Hn-Hn-1     (2)
式中,Hn為標準植株樣本區作物定植后第n天的植株高度,Hn-1為標準植株樣本區作物定植后第n-1天的植株高度;
步驟三,建立標準植株樣本區的施肥量標準表格
以定植后生長天數n為第1列、標準植株樣本區的作物投影面積Sn為第2列、作物投影面積日變化值ΔSn為第3列、作物植株高度Hn為第4列、植株高度日變化值ΔHn為第5列、施肥量Fn為第6列,同一生長天數的n、Sn、ΔSn、Hn、ΔHn和Fn在同一行,以n向下遞增的方式,建立標準植株樣本區的施肥量標準表格;
步驟四,計算待施肥區每株作物的平均施肥量
在待施肥區隨機選取l株同一品種的作物作為待施肥區植株樣本,l∈[3,30];記待施肥區作物定植后生長天數為n,定植當天n=0;每天在測量時間記錄待施肥區植株樣本的作物投影面積,取待施肥區植株樣本當天作物投影面積的算術平均值作為該待施肥區作物的作物投影面積,記為S′n;記待施肥區植株樣本的作物投影面積日變化值為ΔS′n,n≥1,ΔS′n的計算方法同式(1);每天在測量時間記錄待施肥區植株樣本的植株高度,取待施肥區植株樣本當天植株高度的算術平均值作為該待施肥區作物的植株高度,記為H′n;記待施肥區植株樣本的植株高度日變化值為ΔH′n,n≥1,ΔH′n的計算方法同式(2);記待施肥區定植后第n天每株作物的平均施肥量為F′n,F′n按以下公式確定:
式中,F′n為待施肥區定植后第n天每株作物的平均施肥量;
F0為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第0天所對應的施肥量,即定植當天的施肥量;
S′n為待施肥區定植后第n天的作物投影面積;
Sn為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第n天所對應的作物投影面積;
ΔS′n為待施肥區定植后第n天的作物投影面積日變化值;
ΔSn為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第n天所對應的作物投影面積日變化值;
H′n為待施肥區定植后第n天的作物植株高度;
Hn為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第n天所對應的作物植株高度;
ΔH′n為待施肥區定植后第n天的作物植株高度日變化值;
ΔHn為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第n天所對應的作物植株高度日變化值;
Fn為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第n天所對應的施肥量;
如果則取如果F′n>(2×Fn),則取F′n=(2×Fn);
步驟五,待施肥區施肥
根據步驟四計算得到的F′n,乘以待施肥區作物種植株數,得到待施肥區的總施肥量,在施肥時間開始后,一次施加到待施肥區。

2.  如權利要求1所述的一種根據作物投影面積和植株高度進行施肥的方法,其特征在于:所述作物投影面積指的是作物在豎直平面上投影的面積。

3.  如權利要求1所述的一種根據作物投影面積和植株高度進行施肥的方法,其特征在于:所述步驟一和步驟四中測量時間指的是作物栽培地的日出時間之前的0.5h內。

4.  如權利要求1所述的一種根據作物投影面積和植株高度進行施肥的方法,其特征在于:所述步驟四中,如果待施肥區作物的生長天數超過了步驟三所建立的施肥量標準表格中的生長天數,則式(3)中作物投影面積Sn、投影面積日變化值ΔSn、植株高度Hn和植株高度日變化值ΔHn和施肥量Fn取值為步驟三所建立的 施肥量標準表格中最后一行作物投影面積Sn、投影面積日變化值ΔSn、植株高度Hn和植株高度日變化值ΔHn和施肥量Fn所對應的值。

5.  如權利要求1所述的一種根據作物投影面積和植株高度進行施肥的方法,其特征在于:按所述步驟五中施肥時間指的是作物栽培地的日出時間之后的0.5h到2h。

說明書

說明書一種根據作物投影面積和植株高度進行施肥的方法
技術領域
本發明屬于現代農業精確灌溉施肥領域,特別是涉及一種根據作物投影面積和植株高度進行施肥的方法。
背景技術
我國設施園藝發展迅速,設施農業總面積居世界第一位,對促進社會經濟發展起到了巨大作用。但由于設施生產出產量大、需肥量多、土壤肥力消耗高,且不少面積采用無土栽培,因此,設施栽培經常會出現氮、鉀等主要營養元素比例失調或缺素等癥狀,直接影響作物的產量和品質。一些生產者為了提前上市盲目追求作物生產快,大水大肥,不僅造成肥料的浪費和環境面源污染,而且也會引起作物徒長,以致品質的降低,甚至減產。
傳統的施肥方法以生產者的經驗為主,憑經驗診斷作物營養的豐缺,往往要等到癥狀明顯時才能做出判斷,而此時可能已經對作物造成了傷害,且憑經驗診斷具有主觀性和個體差異性,容易發生誤診。中國專利申請號201210010383.1公開了一種通過長期埋放在土壤中的檢測裝置而對土壤的相對濕度和土壤的肥力進行監測的檢測裝置和監測系統;201210440054.0中公開了一種在充分了解土質條件的情況下根據農作物的需肥規律、土壤供肥性能和肥料效應,提出了氮、磷、鉀及中、微量元素等肥料的適宜用量和比例的測土配方施肥方法。這些方法的不足之處在于不能根據作物植株的實際生長信息來動態調控作物所需肥量,一次性施下去,肥料濃度會擴散、滲透,會造成肥料浪費和環境污染,難以做到精確、高效的施肥。
發明內容
本發明的目的在于提供一種根據作物投影面積和植株高度進行施肥的方法,以實現對作物施肥量進行動態調控,達到提高肥料利用率,減少面源污染,增加作物產量和品質的目的。
為了解決以上技術問題,本發明根據作物投影面積和植株高度值,來指導生菜、萵苣等以莖葉為收獲物的溫室栽培作物施肥,具體技術方案如下:
一種根據作物投影面積和植株高度進行施肥的方法,其特征在于包括以下步驟:
步驟一,記錄標準植株樣本區的作物投影面積和施肥量
培育一批養分供應充足的作物作為標準植株樣本區,在標準植株樣本區內隨機選取m株作物作為標準植株樣本,m∈[20,60];記標準植株樣本區作物定植后生長天數為n,即定植當天n=0,標準植株樣本區作物完全成熟可以收獲當天n取得最大值;每天在測量時間記錄標準植株樣本的作物投影面積,取標準植株樣本當天作物投影面積的算術平均值作為該標準植株樣本區作物的投影面積,記為Sn;每天在測量時間記錄標準植株樣本的植株高度,取標準植株樣本當天植株高度的算術平均值作為該標準植株樣本區作物的植株高度,記為Hn;每天記錄標準植株樣本區每株作物的平均施肥量,記為Fn;
步驟二,計算標準植株樣本區的投影面積日變化值和植株高度日變化值
定義定植后第n天作物投影面積與定植后第n-1天作物投影面積的差值為投影面積日變化值,記標準植株樣本區的投影面積日變化值為ΔSn,n≥1,則
ΔSn=Sn-Sn-1    (1)
式中,Sn為標準植株樣本區作物定植后第n天的投影面積,Sn-1為標準植株樣本區作物定植后第n-1天的投影面積;
定義定植后第n天作物植株高度與定植后第n-1作物植株高度的差值為植株高度日變化值,記標準植株樣本區的植株高度日變化值為ΔHn,n≥1,則
ΔHn=Hn-Hn-1     (2)
式中,Hn為標準植株樣本區作物定植后第n天的植株高度,Hn-1為標準植株樣本區作物定植后第n-1天的植株高度;
步驟三,建立標準植株樣本區的施肥量標準表格
以定植后生長天數n為第1列、標準植株樣本區的作物投影面積Sn為第2列、 作物投影面積日變化值ΔSn為第3列、作物植株高度Hn為第4列、植株高度日變化值ΔHn為第5列、施肥量Fn為第6列,同一生長天數的n、Sn、ΔSn、Hn、ΔHn和Fn在同一行,以n向下遞增的方式,建立標準植株樣本區的施肥量標準表格;
步驟四,計算待施肥區每株作物的平均施肥量
在待施肥區隨機選取l株同一品種的作物作為待施肥區植株樣本,l∈[3,30];記待施肥區作物定植后生長天數為n,定植當天n=0;每天在測量時間記錄待施肥區植株樣本的作物投影面積,取待施肥區植株樣本當天作物投影面積的算術平均值作為該待施肥區作物的作物投影面積,記為S′n;記待施肥區植株樣本的作物投影面積日變化值為ΔS′n,n≥1,ΔS′n的計算方法同式(1);每天在測量時間記錄待施肥區植株樣本的植株高度,取待施肥區植株樣本當天植株高度的算術平均值作為該待施肥區作物的植株高度,記為H′n;記待施肥區植株樣本的植株高度日變化值為ΔH′n,n≥1,ΔH′n的計算方法同式(2);記待施肥區定植后第n天每株作物的平均施肥量為F′n,F′n按以下公式確定:

式中,F′n為待施肥區定植后第n天每株作物的平均施肥量;
F0為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第0天所對應的施肥量,即定植當天的施肥量;
S′n為待施肥區定植后第n天的作物投影面積;
Sn為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第n天所對應的作物投影面
積;
ΔS′n為待施肥區定植后第n天的作物投影面積日變化值;
ΔSn為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第n天所對應的作物投影面積日變化值;
H′n為待施肥區定植后第n天的作物植株高度;
Hn為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第n天所對應的作物植株高度;
ΔH′n為待施肥區定植后第n天的作物植株高度日變化值;
ΔHn為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第n天所對應的作物植株高度日變化值;
Fn為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第n天所對應的施肥量;
如果則取如果F′n>(2×Fn),則取F′n=(2×Fn);
步驟五,待施肥區施肥
根據步驟四計算得到的F′n,乘以待施肥區作物種植株數,得到待施肥區的總施肥量,在施肥時間開始后,一次施加到待施肥區。
所述作物投影面積指的是作物在豎直平面上投影的面積。
所述步驟一和步驟四中測量時間指的是作物栽培地的日出時間之前的0.5h內。
所述步驟四中,如果待施肥區作物的生長天數超過了步驟三所建立的施肥量標準表格中的生長天數,則式(3)中作物投影面積Sn、投影面積日變化值ΔSn、植株高度Hn和植株高度日變化值ΔHn和施肥量Fn取值為步驟三所建立的施肥量標準表格中最后一行作物投影面積Sn、投影面積日變化值ΔSn、植株高度Hn和植株高度日變化值ΔHn和施肥量Fn所對應的值。
按所述步驟五中施肥時間指的是作物栽培地的日出時間之后的0.5h到2h。
本發明具有有益效果。本發明根據作物投影面積和植株高度來指導生菜、萵苣等以莖葉為收獲物的溫室栽培作物施肥,能有效地控制作物的生長速度,防止作物徒長或生長過于緩慢,為提高作物最終的產量和品質打下基礎;根據作物的實際需求,對施肥量進行動態供應,提高肥料利用率,減少農業面源污染;自動根據作物的生長情況進行施肥量判斷,可以減少作物施肥管理對用戶知識水平的依賴性,減輕勞動強度。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明的作物施肥方法作進一步說明。
實施例
下面以鎮江地區北緯32.202,東經119.434種植的結球生菜定植后12天的施肥方法為例,對實施過程進行說明。
步驟一,記錄標準植株樣本區的投影面積和施肥量
采用日本山崎生菜配方培育一批養分供應充足的結球生菜作為標準植株樣本區,2012年5月1日定植,在標準植株樣本區內隨機選取40株結球生菜作為標準植株樣本;記標準植株樣本區結球生菜定植后生長天數為n,定植當天n=0,結球生菜定植后至完全成熟可以收獲的時間約為45天,標準植株樣本區結球生菜定植后第45天n取得最大值45;每天在結球生菜栽培地的日出時間之前的0.5h,如2012年5月1日鎮江的日出時間為05:15,則日出時間之前的0.5h為04:45,記錄標準植株樣本在豎直平面上投影的面積,取標準植株樣本當天結球生菜在豎直平面上投影的面積的算術平均值作為該標準植株樣本區結球生菜的投影面積,記為Sn;每天在結球生菜栽培地的日出時間之前的0.5h記錄標準植株樣本的植株高度,取標準植株樣本當天植株高度的算術平均值作為該標準植株樣本區結球生菜的植株高度,記為Hn;每天記錄標準植株樣本區每株結球生菜的平均施肥量,記為Fn;
步驟二,計算標準植株樣本區的投影面積日變化值和植株高度日變化值
定義定植后第n天結球生菜投影面積與定植后第n-1天結球生菜投影面積 的差值為投影面積日變化值,記標準植株樣本區的投影面積日變化值為ΔSn,n≥1,則
ΔSn=Sn-Sn-1     (1)
式中,Sn為標準植株樣本區結球生菜定植后第n天的投影面積,Sn-1為標準植株樣本區結球生菜定植后第n-1天的投影面積;
比如定植后第9天,S9=72cm2,S8=64cm2,ΔSn=S9-S8=8cm2;
定義定植后第n天結球生菜植株高度與定植后第n-1天結球生菜植株高度的差值為植株高度日變化值,記標準植株樣本區的植株高度日變化值為ΔHn,n≥1,則
ΔHn=Hn-Hn-1     (2)
式中,Hn為標準植株樣本區結球生菜定植后第n天的植株高度,Hn-1為標準植株樣本區結球生菜定植后第n-1天的植株高度;
比如定植后第9天,H9=9.6cm,H8=9.2cm,ΔHn=H9-H8=0.4cm;
步驟三,建立標準植株樣本區的施肥量標準表格
以定植后生長天數n為第1列、標準植株樣本區的結球生菜投影面積Sn為第2列、投影面積日變化值ΔSn為第3列、植株高度Hn為第4列、植株高度日變化值ΔHn為第5列、施肥量Fn為第6列,同一生長天數的n、Sn、ΔSn、Hn、ΔHn和Fn在同一行,以n向下遞增的方式,建立標準植株樣本區的結球生菜施肥量標準表,如表1所示;
步驟四,計算待施肥區每株作物的平均施肥量
待施肥區作物為2013年5月1日在鎮江北緯32.202,東經119.434定植的同一品種的結球生菜。在待施肥區隨機選取9株結球生菜作為待施肥區植株樣本;記待施肥區結球生菜定植后生長天數為n,定植當天n=0;每天在結球生菜 栽培地的日出時間之前的0.5h,如2013年5月1日鎮江日出時間之前的0.5h為04:45,記錄待施肥區植株樣本在豎直平面上投影的面積,取待施肥區植株樣本當天結球生菜在豎直平面上投影的面積的算術平均值作為該待施肥區結球生菜的投影面積,記為S′n;記待施肥區植株樣本的結球生菜投影面積日變化值為ΔS′n,n≥1,ΔS′n的計算方法同式(1);每天在結球生菜栽培地的日出時間之前的0.5h記錄待施肥區植株樣本的植株高度,取待施肥區植株樣本當天植株高度的算術平均值作為該待施肥區結球生菜的植株高度,記為H′n;記待施肥區植株樣本的植株高度日變化值為ΔH′n,n≥1,ΔH′n的計算方法同式(2);記待施肥區定植后第n天每株結球生菜的平均施肥量為F′n,F′n按以下公式確定:

式中,F′n為待施肥區定植后第n天每株結球生菜的平均施肥量;
F0為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第0天所對應的施肥量,即定植當天的施肥量;
S′n為待施肥區定植后第n天的結球生菜投影面積;
Sn為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第n天所對應的結球生菜投影面積;
ΔS′n為待施肥區定植后第n天的結球生菜投影面積日變化值;
ΔSn為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第n天所對應的結球生菜投影面積日變化值;
H′n為待施肥區定植后第n天的結球生菜植株高度;
Hn為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第n天所對應的結球生菜植株高度;
ΔH′n為待施肥區定植后第n天的結球生菜植株高度日變化值;
ΔHn為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第n天所對應的結球生菜植株高度日變化值;
Fn為步驟三所建立的施肥量標準表格中定植后第n天所對應的施肥量;
如果則取如果F′n>(2×Fn),則取F′n=(2×Fn);
以待施肥區定植后第9天(2013年5月10日)施肥量的計算為例:
定植后第8天(2013年5月9日)鎮江日出時間之前的0.5h即04:38,記錄9株待施肥區植株樣本的投影面積,分別為62cm2、63cm2、58cm2、64cm2、65cm2、57cm2、61cm2、64cm2和66cm2,算術平均值為62.2cm2,則S′8=62.2cm2;同時,記錄9株待施肥區植株樣本的植株高度,分別為9cm、9.1cm、8.7cm、9.3cm、9.4cm、8cm、8.9cm、9.4cm和9.5cm,算術平均值為9.03cm,則H′8=9.03cm;
定植后第9天即2013年5月10日,鎮江日出時間之前的0.5h即04:37記錄9株待施肥區植株樣本的投影面積,分別為70cm2、71cm2、69cm2、71cm2、72cm2、68cm2、69cm2、71cm2和73cm2,算術平均值為70.4cm2,則S′9=70.4cm2;同時,記錄9株待施肥區植株樣本的植株高度,分別為9.6cm、9.7cm、9.4cm、9.8cm、9.9cm、9.2cm、9.6cm、9.9cm和10.2cm,算術平均值為9.7cm,則H′9=9.7cm;
ΔS′9=S′9-S′8=8.2cm2/d;
ΔH′9=H′9-H′8=0.67cm/d;
查表1,得S9=72cm2,ΔS9=8cm2/d,H9=9.6cm,ΔH9=0.4cm/d, F9=30mL/d/株;
根據式(3),
步驟五,待施肥區施肥
根據步驟四計算得到的F′9,乘以待施肥區結球生菜種植株數10000株,得到待施肥區的總施肥量為248000mL,在2013年5月10日鎮江日出時間之后的0.5h即05:37,一次施加到待施肥區,完成當天的施肥任務。
表1結球生菜施肥量標準表

關 鍵 詞:
一種 根據 作物 投影 面積 植株 高度 進行 施肥 方法
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