CN103076378B - 一种温室花卉品质控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温室花卉品质控制方法，包括如下步骤：选取某生长状况较好的特定生长阶段的花卉灌区为标准灌区，利用一种氮钾测量微电极，测量并拟合出硝酸根离子、铵根离子和钾离子的浓度分布曲线即为标准曲线；对相应生长阶段的待控制灌区，采用相同测量方法，得出当前灌区相应生长时期花卉的硝酸根离子、铵根离子和钾离子的平均浓度；根据待控制灌区的硝酸根离子、铵根离子和钾离子浓度与标准的硝酸根离子、铵根离子和钾离子浓度的差值，得出待控灌区对应离子浓度的盈亏状况及施肥调控策略，使花卉的品质得到控制。

Description

一种温室花卉品质控制方法

技术领域

本发明属于温室制造技术领域，特别涉及一种基于离子选择微电极的温室花卉品质控制方法，对温室花卉的品质进行控制。

背景技术

人们的生活水平及消费水平不断提高，需要优美的生活家居环境，使得园艺业得到了迅猛的发展，其中温室型花卉产出占园艺业花卉总产出比例日趋偏大。花卉市场中，不同品种的花卉价格不同，同一品种的花卉其价格也不同，主要取决于品质，而花卉的品质则与整个花卉培植过程中的坏境有关，如光、水、肥、温度等，其中施肥为花卉品质控制的最重要部分，施肥量过高，特别是在营养生长时期对花卉施以过多的肥料则会抑制生殖生长，从而极大抑制了花卉的品质，且过量施肥极易造成坏境污染；施肥量过少，则会导致花卉植株营养不良，叶片生长受阻，花卉颜色黯淡。以温室凤梨花卉为例，氮肥浓度过高时，将会导致叶窄长，叶色墨绿；钾肥的浓度过高时，将会形成叶子短而长。

传统的温室花卉品质控制是以农艺师的经验为主，因此诊断存在主观性和个体差异，容易在施肥过程中造成植株的营养过剩或者短缺，对作物造成不可逆转的伤害；新型的温室作物品质控制方法，主要通过使用图像检测技术、多传感器技术、光谱和高光谱技术等对作物进行检测，弥补了人工诊断的不足，如中国专利号为200710019340.9所公开的一种基于冠层反射光谱的作物叶片氮素营养指标无损检测装置；中国专利号为20091015405.4所公开的一种基于特征谱的茶叶品质控制方法等。由于作物生长是一个动态过程，上述这些公开的技术方案，因为其实时性不佳或不能进行活体检测等原因，很难快速实时地把握作物当前真实的营养状况，导致水肥控制滞后，影响品质的控制。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺陷而提供一种温室花卉品质控制方法，通过使用一种氮钾测量微电极，对温室花卉的硝酸根离子、铵根离子和钾离子浓度进行测量，根据对比对应生长时期品质较好的植株的硝酸根离子、铵根离子和钾离子浓度标准值，进行对应离子的施肥量调控，达到提高花卉营养状况检测效率及品质控制精度的目的。

本发明的温室花卉品质控制方法，包括以下步骤：

步骤1、选取定植后的花卉灌区为标准区，进行随机采样，采集n株花卉并标记编号，n∈[5，20]；每隔1小时测量一次n株花卉的硝酸根离子的浓度，分别将每株样本一天中所测数据取平均值，记为X₀｛K₀｝，X₁｛K₁｝，X₂｛K₂｝，……，X_n-1｛K_n-1｝，其中，X₀、X₁、X₂、……、X_n-1为样品编号，K₀、K₁、K₂……K_n-1为对应编号样本所测得的硝酸根离子日平均浓度；

以X₀｛K₀｝，X₁｛K₁｝，X₂｛K₂｝，……，X_n-1｛K_n-1｝为数据绘制标准曲线：以x轴记录样品编号，y轴记录硝酸根离子日均浓度，将相邻离散数据点用直线段相连接，获得硝酸根离子浓度波动折线；

步骤2、取与标准区花卉生长阶段相同的灌区为待控制灌区并进行选样，随机抽取n个样本，每隔1小时测量一次n株花卉的硝酸根离子的浓度，分别将每株样本一天中所测数据取平均值，分别记为Y₀｛C₀｝，Y₁｛C₁｝，Y₂｛C₂｝，……，Y_n-1｛C_n-1｝，其中，Y₀、Y₁、Y₂、……、Y_n-1为待控制灌区花卉样品编号，C₀、C₁、C₂……C_n-1为所对应编号样本所测得的硝酸根离子日平均浓度，在式(1)中记为C_i；

将待控制灌区所有样本的硝酸根离子日平均浓度数据取平均值，得出待控制灌区的硝酸根离子日平均浓度值，如下式所示：

$C_N=\frac{\underset{i=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i}{n}---\left(1\right)$

式中，C_N为待控制灌区的硝酸根离子日平均浓度值；根据所得的平均浓度数值，得出待控制灌区的硝酸根离子的日平均浓度直线

步骤3、将与映射到同一坐标轴，获得函数分别计算函数与x轴、直线x＝0、直线x＝n-1所围图形的面积：

$\left\{\begin{array}{c}{S}_1={\∫}_0^{n-1}{L}_{{\mathrm{NO}3}^{-}}\left(x\right)\mathrm{dx}\\ S_2={\∫}_0^{n-1}{Q}_{{\mathrm{NO}3}^{-}}\left(x\right)\mathrm{dx}\end{array}\right.---\left(2\right)$

式中，S₁为与x轴所围面积；S₂为与x轴所围面积；

步骤4、计算S₁与S₂之间的差值：

λ＝S₁-S₂  (3)

式中λ为待控制灌区与标准灌区的硝酸根离子浓度曲线的面积差值；

步骤5、采用施肥调控公式如下：

${F_i}^{\′}=(1-\frac{\mathrm{\λ}}{S_2}\×100\%)\×F_i---\left(4\right)$

式中，F_i'为调节之后的硝酸根离子施肥量；F_i为待控灌区的硝酸根离子标准施肥量。

本发明方法中所述的硝酸根离子还可以为铵根离子或钾离子。

本发明采用上述技术方案后的有益效果为：

1）对花卉进行活体测量，不造成任何损伤；

2）快速地检测出温室花卉的硝酸根离子、铵根离子或钾离子的浓度，表征出一定时期内的花卉的整体营养状况，实时性能好，解决了施肥滞后的情况；

3）将待控制花卉灌区的离子浓度直线与相应时期的离子浓度标准曲线进行对比，方法直观，根据比对结果达到变量施肥的目的，实现花卉品质的精确控制。

附图说明

图1为硝酸根离子浓度波动折线图。

图2为标准区硝酸根离子浓度波动折线与待控制灌区的硝酸根离子的日平均浓度直线所围面积图。

图中，1、标准区硝酸根离子浓度波动折线，2、待控制灌区的硝酸根离子的日平均浓度直线；3、第一个样品编号；4、最后一个样品编号。

具体实施方式

本发明涉及一种温室花卉品质控制方法，以丹尼斯凤梨花卉的硝酸根离子测量与品质控制作为实施例，作进一步详细说明：

步骤1、以定植丹尼斯凤梨花卉的灌区为标准区，随机选取生长状况较好的生殖生长阶段的凤梨花卉15株,并标记编号，利用中国专利号201110364564.X所公开的一种温室作物氮钾含量微电极测量装置，在一天之中，每隔1小时测量一次所选样品的硝酸根离子的浓度。将每株样品一天中所测数据取平均，记为X₀｛K₀｝，X₁｛K₁｝，X₂｛K₂｝，……，X₁₄｛K₁₄｝，其中，X₀、X₁、X₂、……X₁₄为样品编号，K₀、K₁、K₂……K₁₄为对应编号样本所测得的硝酸根离子日平均浓度；以X₀｛K₀｝，X₁｛K₁｝，X₂｛K₂｝，……，X₁₄｛K₁₄｝为数据绘制标准曲线：以x轴记录样品编号，y轴记录硝酸根离子日均浓度，将相邻离散数据点用直线段相连接，获得硝酸根离子浓度波动折线，如图一中标准区硝酸根离子浓度波动折线1所示；

步骤2、取与标准区花卉生长阶段相同的灌区为待控制灌区并进行选样，随机抽取15个样品，每隔1小时测量一次n株花卉的硝酸根离子的浓度，分别将每株样本一天中所测数据取平均值，分别记为Y₀｛C₀｝、Y₁｛C₁｝、Y₂｛C₂｝、……、Y₁₄｛C₁₄｝，其中，Y₀、Y₁、Y₂、……、Y₁₄为待控灌区花卉样品编号，C₀、C₁、C₂、……、C₁₄为所对应编号样本所测得的硝酸根离子日平均浓度，在式(1)中记为C_i；

将待控制灌区所有样本的硝酸根离子日平均浓度数据取平均值，得出待控制灌区的硝酸根离子日平均浓度值，如下式所示：

$C_N=\frac{\underset{i=0}{\overset{14}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i}{15}---\left(1\right)$

式中，C_N为待控制灌区的硝酸根离子日平均浓度值；根据所得的平均浓度数值，得出待控制灌区的硝酸根离子的日平均浓度直线如图2中直线2所示；

步骤3、将与映射到同一坐标轴，获得函数分别计算函数与x轴、直线x＝0、直线x＝14所围图形的面积：

$\left\{\begin{array}{c}{S}_1={\∫}_0^{14}{L}_{{\mathrm{NO}3}^{-}}\left(x\right)\mathrm{dx}\\ S_2={\∫}_0^{14}{Q}_{{\mathrm{NO}3}^{-}}\left(x\right)\mathrm{dx}\end{array}\right.---\left(2\right)$

式中S₁为与x轴所围面积；S₂为与x轴所围面积，如图2所示。

步骤4、计算S₁与S₂之间的差值：

λ＝S₁-S₂  (3)

式中λ为待控制灌区与标准灌区的硝酸根离子浓度曲线的面积差值；

步骤5、采用施肥调控公式如下：

${F_i}^{\′}=(1-\frac{\mathrm{\λ}}{S_2}\×100\%)\×F_i---\left(4\right)$

式中，F_i'为调节之后的硝酸根离子施肥量；F_i为待控灌区的硝酸根离子标准施肥量（即原有施肥量）。

实际操作中可以简化，若λ约等于0，即则按照原有施肥量和施肥配方施肥。

其它离子的测量与品质控制方法，例如铵根离子或钾离子参照上实施例所述步骤。

Claims (2)

1.一种温室花卉品质控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、选取定植后的花卉灌区为标准区，进行随机采样，采集n株花卉并标记编号，n∈[5，20]；每隔1小时测量一次n株花卉的硝酸根离子的浓度，分别将每株样本一天中所测数据取平均值，记为X₀｛K₀｝，X₁｛K₁｝，X₂｛K₂｝，……，X_n-1｛K_n-1｝，其中，X₀、X₁、X₂、……、X_n-1为样品编号，K₀、K₁、K₂……K_n-1为对应编号样本所测得的硝酸根离子日平均浓度；

以X₀｛K₀｝，X₁｛K₁｝，X₂｛K₂｝，……，X_n-1｛K_n-1｝为数据绘制标准曲线：以x轴记录样品编号，y轴记录硝酸根离子日均浓度，将相邻离散数据点用直线段相连接，获得硝酸根离子浓度波动折线Q_NO3-；

步骤2、取与标准区花卉生长阶段相同的灌区为待控制灌区并进行选样，随机抽取n个样本，每隔1小时测量一次n株花卉的硝酸根离子的浓度，分别将每株样本一天中所测数据取平均值，分别记为Y₀｛C₀｝，Y₁｛C₁｝，Y₂｛C₂｝，……，Y_n-1｛C_n-1｝，其中，Y₀、Y₁、Y₂、……、Y_n-1为待控制灌区花卉样品编号，C₀、C₁、C₂……C_n-1为所对应编号样本所测得的硝酸根离子日平均浓度；

将待控制灌区所有样本的硝酸根离子日平均浓度数据取平均值，得出待控制灌区的硝酸根离子日平均浓度值，如下式所示：

$C_N=\frac{\underset{i=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i}{n}---\left(1\right)$

式中，C_i为样本的硝酸根离子日平均浓度，C_N为待控制灌区的硝酸根离子日平均浓度值；根据所得的平均浓度数值，得出待控制灌区的硝酸根离子的日平均浓度直线L_NO3-；

步骤3、将L_NO3-与Q_NO3-映射到同一坐标轴，获得函数L_NO3-(x)、Q_NO3-(x)，分别计算函数L_NO3-(x)、Q_NO3-(x)与x轴、直线x＝0、直线x＝n-1所围图形的面积：

$\left\{\begin{array}{c}{S}_1={\∫}_0^{n-1}{L}_{\mathrm{NO}2}-\left(x\right)\mathrm{dx}\\ S_2={\∫}_0^{n-1}{Q}_{\mathrm{NO}3}-\left(x\right)\mathrm{dx}\end{array}\right.---\left(2\right)$

式中，S₁为L_NO3-(x)与x轴所围面积；S₂为Q_NO3-(x)与x轴所围面积；

步骤4、计算S₁与S₂之间的差值：

λ＝S₁-S₂(3)

式中λ为待控制灌区与标准灌区的硝酸根离子浓度曲线的面积差值；

步骤5、采用施肥调控公式如下：

${F_i}^{\′}=(1-\frac{\mathrm{\λ}}{S_2}\×100\%)\×F_i---\left(4\right)$

式中，F_i'为调节之后的硝酸根离子施肥量；F_i为待控灌区的硝酸根离子标准施肥量。

2.根据权利要求1所述的温室花卉品质控制方法，其特征在于：所述的硝酸根离子替换为铵根离子或钾离子。