一种作物根系原位识别和监测的方法和系统技术方案

本发明专利技术是关于一种作物根系原位识别和监测的方法和系统，该方法包括：在监测时间段内未降雨的情况下，根据在所述监测时间段内获取的土壤在多个深度的水分数据识别作物的根系深度。本发明专利技术提供的方案，通过对特定作物、特定区域、特定灌溉方式，基于实测数据提取，可得到该处真实的作物根系深度。该处真实的作物根系深度。该处真实的作物根系深度。

【技术实现步骤摘要】
一种作物根系原位识别和监测的方法和系统


[0001]本专利技术提供了一种作物根系原位识别和监测的方法，涉及到农田灌溉领域，具体而言通过对多深度土壤水分变化进行对作物根系深度的识别。

技术介绍

[0002]随着社会经济的不断发展，水资源紧缺问题日益突出，水资源的合理开发与高效利用显得尤为重要。我国水资源利用分配中，农业灌溉用水约占80％。我国各类灌区中地面灌溉面积平均约98％，灌溉方式粗放，灌溉水利用效率较低，因此我国特别强调“灌溉作物，不灌溉土壤”的用水方针。植物通过植物根系来吸收土壤中的养分和水分等，只要保持作物根系生长的深度处有足够的水分含量就可以了，因此灌溉的深度就可以以作物根系深度为准，前提是我们需要识别出灌溉时作物的根系深度。
[0003]目前的作物根系设别一般是通过先进行破坏性取样，使根系与土壤分离进行人工测量，这种方式整个取样和测量过程既耗时费力又存在较大误差，很难实现根系的原位取样和准确测量，容易出现移位，有断根和水分逸失等问题，又或者是通过微根管法和基于XCT(X射线计算机断层成像)的根系三维构型观测方法来进行原位识别根系深度，这样的方式要么费时费力，不能识别死根，要么要基于均匀介质或人工基质的情况下才能较好识别出根系，对于结构复杂的自然土壤不能较好的识别出根系。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供了一种作物根系原位识别和监测的方法，用以解决传统测量方法无法原位识别、不能识别死根、不能应用于自然土壤。为了解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案如下：
[0005]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种作物根系原位识别和监测的方法，包括：
[0006]在监测时间段内未降雨的情况下，根据在所述监测时间段内获取的土壤在多个深度的水分数据识别作物的根系深度。
[0007]进一步，所述根据在所述监测时间段内获取的土壤在多个深度的水分数据识别作物的根系深度，具体包括：
[0008]分别对所述监测时间段中的第一时间段内的各个深度的水分数据进行差分计算，并对差分数据进行累加，得到各个深度的水分变化；
[0009]分别对所述监测时间段中的第二时间段内的各个深度水分数据计算方差；
[0010]分别判断各个深度的水分变化和方差是否符合预设条件，将符合预设条件的最大深度作为识别的根系深度。
[0011]进一步，所述预设条件具体包括：
[0012]所述水分变化大于预设的第一阈值，并且，所述方差小于预设的第二阈值。
[0013]进一步，该方法还包括：根据监测时间段的累计降雨量判断所述检测时间段内是否降雨。
[0014]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种作物根系原位识别和监测的系统，包括：
[0015]根系深度识别模块，用于在监测时间段内未降雨的情况下，根据在所述监测时间段内获取的土壤在多个深度的水分数据识别作物的根系深度。
[0016]进一步，所述根系深度识别模块，具体包括：
[0017]水分变化计算单元，用于分别对所述监测时间段中的第一时间段内的各个深度的水分数据进行差分计算，并对差分数据进行累加，得到各个深度的水分变化；
[0018]方差计算单元，用于分别对所述监测时间段中的第二时间段内的各个深度水分数据计算方差；
[0019]深度识别单元，用于分别判断各个深度的水分变化和方差是否符合预设条件，将符合预设条件的最大深度作为识别的根系深度。
[0020]进一步，所述预设条件具体包括：
[0021]所述水分变化大于预设的第一阈值，并且，所述方差小于预设的第二阈值。
[0022]进一步，该系统还包括：
[0023]降雨判断模块，用于根据监测时间段的累计降雨量判断所述检测时间段内是否降雨。
[0024]根据本专利技术实施例的第三方面，提供一种终端设备，包括：
[0025]处理器；以及
[0026]存储器，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被所述处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。
[0027]根据本专利技术实施例的第四方面，提供一种非暂时性机器可读存储介质，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。
[0028]本专利技术的实施例提供的技术方案，通过对特定作物、特定区域、特定灌溉方式，基于实测数据提取，可得到该处真实的作物根系深度。
[0029]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。
附图说明
[0030]通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0031]图1是本专利技术实施例提供的一种作物根系原位识别和监测的系统的硬件结构示意图；
[0032]图2是数据处理分析的主要过程的示意性流程图；
[0033]图3至图6是监测到的土壤在不同深度的水分数据变化趋势示意图。
具体实施方式
[0034]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术一种土壤有效灌溉量的识别和监测的方法做进一步详细的描述。所举实例只用于解释本专利技术，并非用
于限定本专利技术的范围。
[0035]本专利技术的研发思路主要是基于多深度土壤水分的数据分析，实现作物根系的识别，具体来说，作物通过根系吸收土壤中的水分，在有根系的土壤深度，土壤水分是呈现一定的规律：白天(日出到日落)主要由于蒸腾作用作物吸水导致土壤水分含量减少，晚上土壤水分则保持稳定。根据土壤各深度的水分数据的变化，呈现此规律变化的认为此深度有根系存在，最大的深度则认为是作物的根系深度。
[0036]如图1所示，本专利技术实施例中，为实现作为根系的识别所采用的系统包含土壤水分监测仪、智能生态气象站和云端数据处理分析系统，下面分别进行介绍。
[0037]土壤水分监测仪可以实时监测原位的水分数据，持续监测水分变化，对土壤的水分含量进行有效监测，该装置为管式一体多深度测量的结构，主要包括水分传感器和数据采集传输模块。
[0038]该装置由于采用了管式结构，容易安装，并且，可通过太阳能板进行供电支持装置长时间工作，在管体的不同深度部署土壤水分传感器，例如每10cm部署一个土壤水分传感器，就可以同时采集到各个传感器所在土壤深度的水分含量数据，数据同位同源，因此可以进行数据关联分析，土壤水分传感器将数据传给传输模块，该模块对数据进行预处理然后传输到云端的数据处理分析系统。
[0039]智能生态气象站用于实测农田所处区域的气象信息，可以得到农田实际的天气状态，该装置为一体化设置，采用了压电陶瓷的动量式雨量计，高精度超声波风速和风向监测等。该装置易维护、量程大、精度高。提供了对空气温度、空气湿度、风速、风向、雨量、大气压力和太阳辐射的实时监测。
[0040]数据处理分析系统接收到水分数据和气象数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种作物根系原位识别和监测的方法，其特征在于，包括：在监测时间段内未降雨的情况下，根据在所述监测时间段内获取的土壤在多个深度的水分数据识别作物的根系深度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据在所述监测时间段内获取的土壤在多个深度的水分数据识别作物的根系深度，具体包括：分别对所述监测时间段中的第一时间段内的各个深度的水分数据进行差分计算，并对差分数据进行累加，得到各个深度的水分变化；分别对所述监测时间段中的第二时间段内的各个深度水分数据计算方差；分别判断各个深度的水分变化和方差是否符合预设条件，将符合预设条件的最大深度作为识别的根系深度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设条件具体包括：所述水分变化大于预设的第一阈值，并且，所述方差小于预设的第二阈值。4.根据权利要求1
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3任一项所述的方法，其特征在于，还包括：根据监测时间段的累计降雨量判断所述检测时间段内是否降雨。5.一种作物根系原位识别和监测的系统，其特征在于，包括：根系深度识别模块，用于在监测时间段内未降雨的情况下，根据在所述监测时间段内获取的土壤在多个深度的水分数据识别作物的根系深度。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，黄思源，张昊，
申请(专利权)人：北京安赛博技术有限公司，
类型：发明
国别省市：