CN103650730B - 一种根据作物投影面积和植株高度进行施肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种根据作物投影面积和植株高度进行施肥的方法，首先通过建立标准植株样本区作物定植后的生长天数、作物投影面积、投影面积日变化、植株高度、植株高度日变化和施肥量的施肥量标准表格，然后测量待施肥区的作物投影面积和植株高度值，与标准植株样本区的施肥量标准表格中的定植后同一生长天数的作物投影面积、投影面积日变化、植株高度、植株高度日变化和施肥量按一定的规则进行计算，得出作物当天的施肥量。本发明可用于现代农业精确灌溉施肥领域，有益于控制作物生长速度，提高肥料利用率，减少农业面源污染和作物施肥管理对用户知识水平的依赖性，减轻劳动强度，可应用于指导生菜、莴苣等以茎叶为收获物的温室栽培作物施肥。

Description

一种根据作物投影面积和植株高度进行施肥的方法

技术领域

本发明属于现代农业精确灌溉施肥领域，特别是涉及一种根据作物投影面积和植株高度进行施肥的方法。

背景技术

我国设施园艺发展迅速，设施农业总面积居世界第一位，对促进社会经济发展起到了巨大作用。但由于设施生产出产量大、需肥量多、土壤肥力消耗高，且不少面积采用无土栽培，因此，设施栽培经常会出现氮、钾等主要营养元素比例失调或缺素等症状，直接影响作物的产量和品质。一些生产者为了提前上市盲目追求作物生产快，大水大肥，不仅造成肥料的浪费和环境面源污染，而且也会引起作物徒长，以致品质的降低，甚至减产。

传统的施肥方法以生产者的经验为主，凭经验诊断作物营养的丰缺，往往要等到症状明显时才能做出判断，而此时可能已经对作物造成了伤害，且凭经验诊断具有主观性和个体差异性，容易发生误诊。中国专利申请号201210010383.1公开了一种通过长期埋放在土壤中的检测装置而对土壤的相对湿度和土壤的肥力进行监测的检测装置和监测系统；201210440054.0中公开了一种在充分了解土质条件的情况下根据农作物的需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，提出了氮、磷、钾及中、微量元素等肥料的适宜用量和比例的测土配方施肥方法。这些方法的不足之处在于不能根据作物植株的实际生长信息来动态调控作物所需肥量，一次性施下去，肥料浓度会扩散、渗透，会造成肥料浪费和环境污染，难以做到精确、高效的施肥。

发明内容

本发明的目的在于提供一种根据作物投影面积和植株高度进行施肥的方法，以实现对作物施肥量进行动态调控，达到提高肥料利用率，减少面源污染，增加作物产量和品质的目的。

为了解决以上技术问题，本发明根据作物投影面积和植株高度值，来指导生菜、莴苣等以茎叶为收获物的温室栽培作物施肥，具体技术方案如下：

一种根据作物投影面积和植株高度进行施肥的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，记录标准植株样本区的作物投影面积和施肥量

培育一批养分供应充足的作物作为标准植株样本区，在标准植株样本区内随机选取m株作物作为标准植株样本，m∈[20，60]；记标准植株样本区作物定植后生长天数为n，即定植当天n＝0，标准植株样本区作物完全成熟可以收获当天n取得最大值；每天在测量时间记录标准植株样本的作物投影面积，取标准植株样本当天作物投影面积的算术平均值作为该标准植株样本区作物的投影面积，记为S_n；每天在测量时间记录标准植株样本的植株高度，取标准植株样本当天植株高度的算术平均值作为该标准植株样本区作物的植株高度，记为H_n；每天记录标准植株样本区每株作物的平均施肥量，记为F_n；

步骤二，计算标准植株样本区的投影面积日变化值和植株高度日变化值

定义定植后第n天作物投影面积与定植后第n-1天作物投影面积的差值为投影面积日变化值，记标准植株样本区的投影面积日变化值为ΔS_n，n≥1，则

ΔS_n＝S_n-S_n-1    (1)

式中，S_n为标准植株样本区作物定植后第n天的投影面积，S_n-1为标准植株样本区作物定植后第n-1天的投影面积；

定义定植后第n天作物植株高度与定植后第n-1作物植株高度的差值为植株高度日变化值，记标准植株样本区的植株高度日变化值为ΔH_n，n≥1，则

ΔH_n＝H_n-H_n-1     (2)

式中，H_n为标准植株样本区作物定植后第n天的植株高度，H_n-1为标准植株样本区作物定植后第n-1天的植株高度；

步骤三，建立标准植株样本区的施肥量标准表格

以定植后生长天数n为第1列、标准植株样本区的作物投影面积S_n为第2列、作物投影面积日变化值ΔS_n为第3列、作物植株高度H_n为第4列、植株高度日变化值ΔH_n为第5列、施肥量F_n为第6列，同一生长天数的n、S_n、ΔS_n、H_n、ΔH_n和F_n在同一行，以n向下递增的方式，建立标准植株样本区的施肥量标准表格；

步骤四，计算待施肥区每株作物的平均施肥量

在待施肥区随机选取l株同一品种的作物作为待施肥区植株样本，l∈[3，30]；记待施肥区作物定植后生长天数为_n，定植当天n＝0；每天在测量时间记录待施肥区植株样本的作物投影面积，取待施肥区植株样本当天作物投影面积的算术平均值作为该待施肥区作物的作物投影面积，记为S′_n；记待施肥区植株样本的作物投影面积日变化值为ΔS′_n，n≥1，ΔS′_n的计算方法同式(1)；每天在测量时间记录待施肥区植株样本的植株高度，取待施肥区植株样本当天植株高度的算术平均值作为该待施肥区作物的植株高度，记为H′_n；记待施肥区植株样本的植株高度日变化值为ΔH′_n，n≥1，ΔH′_n的计算方法同式(2)；记待施肥区定植后第n天每株作物的平均施肥量为F′_n，F′_n按以下公式确定：

式中，F′_n为待施肥区定植后第n天每株作物的平均施肥量；

F₀为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第0天所对应的施肥量，即定植当天的施肥量；

S′_n为待施肥区定植后第n天的作物投影面积；

S_n为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第n天所对应的作物投影面

积；

ΔS′_n为待施肥区定植后第n天的作物投影面积日变化值；

ΔS_n为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第n天所对应的作物投影面积日变化值；

H′_n为待施肥区定植后第n天的作物植株高度；

H_n为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第n天所对应的作物植株高度；

ΔH′_n为待施肥区定植后第n天的作物植株高度日变化值；

ΔH_n为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第n天所对应的作物植株高度日变化值；

F_n为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第n天所对应的施肥量；

如果则取如果F′_n＞(2×F_n)，则取F′_n＝(2×F_n)；

步骤五，待施肥区施肥

根据步骤四计算得到的F′_n，乘以待施肥区作物种植株数，得到待施肥区的总施肥量，在施肥时间开始后，一次施加到待施肥区。

所述作物投影面积指的是作物在竖直平面上投影的面积。

所述步骤一和步骤四中测量时间指的是作物栽培地的日出时间之前的0.5h内。

所述步骤四中，如果待施肥区作物的生长天数超过了步骤三所建立的施肥量标准表格中的生长天数，则式(3)中作物投影面积S_n、投影面积日变化值ΔS_n、植株高度H_n和植株高度日变化值ΔH_n和施肥量F_n取值为步骤三所建立的施肥量标准表格中最后一行作物投影面积S_n、投影面积日变化值ΔS_n、植株高度H_n和植株高度日变化值ΔH_n和施肥量F_n所对应的值。

按所述步骤五中施肥时间指的是作物栽培地的日出时间之后的0.5h到2h。

本发明具有有益效果。本发明根据作物投影面积和植株高度来指导生菜、莴苣等以茎叶为收获物的温室栽培作物施肥，能有效地控制作物的生长速度，防止作物徒长或生长过于缓慢，为提高作物最终的产量和品质打下基础；根据作物的实际需求，对施肥量进行动态供应，提高肥料利用率，减少农业面源污染；自动根据作物的生长情况进行施肥量判断，可以减少作物施肥管理对用户知识水平的依赖性，减轻劳动强度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的作物施肥方法作进一步说明。

实施例

下面以镇江地区北纬32.202，东经119.434种植的结球生菜定植后12天的施肥方法为例，对实施过程进行说明。

步骤一，记录标准植株样本区的投影面积和施肥量

采用日本山崎生菜配方培育一批养分供应充足的结球生菜作为标准植株样本区，2012年5月1日定植，在标准植株样本区内随机选取40株结球生菜作为标准植株样本；记标准植株样本区结球生菜定植后生长天数为n，定植当天n＝0，结球生菜定植后至完全成熟可以收获的时间约为45天，标准植株样本区结球生菜定植后第45天n取得最大值45；每天在结球生菜栽培地的日出时间之前的0.5h，如2012年5月1日镇江的日出时间为05:15，则日出时间之前的0.5h为04:45，记录标准植株样本在竖直平面上投影的面积，取标准植株样本当天结球生菜在竖直平面上投影的面积的算术平均值作为该标准植株样本区结球生菜的投影面积，记为S_n；每天在结球生菜栽培地的日出时间之前的0.5h记录标准植株样本的植株高度，取标准植株样本当天植株高度的算术平均值作为该标准植株样本区结球生菜的植株高度，记为H_n；每天记录标准植株样本区每株结球生菜的平均施肥量，记为F_n；

步骤二，计算标准植株样本区的投影面积日变化值和植株高度日变化值

定义定植后第n天结球生菜投影面积与定植后第n-1天结球生菜投影面积的差值为投影面积日变化值，记标准植株样本区的投影面积日变化值为ΔS_n，n≥1，则

ΔS_n＝S_n-S_n-1     (1)

式中，S_n为标准植株样本区结球生菜定植后第n天的投影面积，S_n-1为标准植株样本区结球生菜定植后第n-1天的投影面积；

比如定植后第9天，S₉＝72cm²，S₈＝64cm²，ΔS_n＝S₉-S₈＝8cm²；

定义定植后第n天结球生菜植株高度与定植后第n-1天结球生菜植株高度的差值为植株高度日变化值，记标准植株样本区的植株高度日变化值为ΔH_n，n≥1，则

ΔH_n＝H_n-H_n-1     (2)

式中，H_n为标准植株样本区结球生菜定植后第n天的植株高度，H_n-1为标准植株样本区结球生菜定植后第n-1天的植株高度；

比如定植后第9天，H₉＝9.6cm，H₈＝9.2cm，ΔH_n＝H₉-H₈＝0.4cm；

步骤三，建立标准植株样本区的施肥量标准表格

以定植后生长天数n为第1列、标准植株样本区的结球生菜投影面积S_n为第2列、投影面积日变化值ΔS_n为第3列、植株高度H_n为第4列、植株高度日变化值ΔH_n为第5列、施肥量F_n为第6列，同一生长天数的n、S_n、ΔS_n、H_n、ΔH_n和F_n在同一行，以n向下递增的方式，建立标准植株样本区的结球生菜施肥量标准表，如表1所示；

步骤四，计算待施肥区每株作物的平均施肥量

待施肥区作物为2013年5月1日在镇江北纬32.202，东经119.434定植的同一品种的结球生菜。在待施肥区随机选取9株结球生菜作为待施肥区植株样本；记待施肥区结球生菜定植后生长天数为n，定植当天n＝0；每天在结球生菜栽培地的日出时间之前的0.5h，如2013年5月1日镇江日出时间之前的0.5h为04:45，记录待施肥区植株样本在竖直平面上投影的面积，取待施肥区植株样本当天结球生菜在竖直平面上投影的面积的算术平均值作为该待施肥区结球生菜的投影面积，记为S′_n；记待施肥区植株样本的结球生菜投影面积日变化值为ΔS′_n，n≥1，ΔS′_n的计算方法同式(1)；每天在结球生菜栽培地的日出时间之前的0.5h记录待施肥区植株样本的植株高度，取待施肥区植株样本当天植株高度的算术平均值作为该待施肥区结球生菜的植株高度，记为H′_n；记待施肥区植株样本的植株高度日变化值为ΔH′_n，n≥1，ΔH′_n的计算方法同式(2)；记待施肥区定植后第n天每株结球生菜的平均施肥量为F′_n，F′_n按以下公式确定：

式中，F′_n为待施肥区定植后第n天每株结球生菜的平均施肥量；

F₀为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第0天所对应的施肥量，即定植当天的施肥量；

S′_n为待施肥区定植后第n天的结球生菜投影面积；

S_n为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第n天所对应的结球生菜投影面积；

ΔS′_n为待施肥区定植后第n天的结球生菜投影面积日变化值；

ΔS_n为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第n天所对应的结球生菜投影面积日变化值；

H′_n为待施肥区定植后第n天的结球生菜植株高度；

H_n为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第n天所对应的结球生菜植株高度；

ΔH′_n为待施肥区定植后第n天的结球生菜植株高度日变化值；

ΔH_n为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第n天所对应的结球生菜植株高度日变化值；

F_n为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第n天所对应的施肥量；

如果则取如果F′_n＞(2×F_n)，则取F′_n＝(2×F_n)；

以待施肥区定植后第9天(2013年5月10日)施肥量的计算为例：

定植后第8天(2013年5月9日)镇江日出时间之前的0.5h即04:38，记录9株待施肥区植株样本的投影面积，分别为62cm²、63cm²、58cm²、64cm²、65cm²、57cm²、61cm²、64cm²和66cm²，算术平均值为62.2cm²，则S′₈＝62.2cm²；同时，记录9株待施肥区植株样本的植株高度，分别为9cm、9.1cm、8.7cm、9.3cm、9.4cm、8cm、8.9cm、9.4cm和9.5cm，算术平均值为9.03cm，则H′₈＝9.03cm；

定植后第9天即2013年5月10日，镇江日出时间之前的0.5h即04:37记录9株待施肥区植株样本的投影面积，分别为70cm²、71cm²、69cm²、71cm²、72cm²、68cm²、69cm²、71cm²和73cm²，算术平均值为70.4cm²，则S′₉＝70.4cm²；同时，记录9株待施肥区植株样本的植株高度，分别为9.6cm、9.7cm、9.4cm、9.8cm、9.9cm、9.2cm、9.6cm、9.9cm和10.2cm，算术平均值为9.7cm，则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；

根据式(3)，

步骤五，待施肥区施肥

根据步骤四计算得到的F′₉，乘以待施肥区结球生菜种植株数10000株，得到待施肥区的总施肥量为248000mL，在2013年5月10日镇江日出时间之后的0.5h即05:37，一次施加到待施肥区，完成当天的施肥任务。

表1结球生菜施肥量标准表

Claims (5)

1.一种根据作物投影面积和植株高度进行施肥的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，记录标准植株样本区的作物投影面积和施肥量

培育一批养分供应充足的作物作为标准植株样本区，在标准植株样本区内随机选取                                                株作物作为标准植株样本，；记标准植株样本区作物定植后生长天数为，即定植当天，标准植株样本区作物完全成熟可以收获当天取得最大值；每天在测量时间记录标准植株样本的作物投影面积，取标准植株样本当天作物投影面积的算术平均值作为该标准植株样本区作物的投影面积，记为；每天在测量时间记录标准植株样本的植株高度，取标准植株样本当天植株高度的算术平均值作为该标准植株样本区作物的植株高度，记为；每天记录标准植株样本区每株作物的平均施肥量，记为；

步骤二，计算标准植株样本区的投影面积日变化值和植株高度日变化值

定义定植后第天作物投影面积与定植后第天作物投影面积的差值为投影面积日变化值，记标准植株样本区的投影面积日变化值为，，则

       （1）

式中，为标准植株样本区作物定植后第天的投影面积，为标准植株样本区作物定植后第天的投影面积；

定义定植后第天作物植株高度与定植后第作物植株高度的差值为植株高度日变化值，记标准植株样本区的植株高度日变化值为，，则

       （2）

式中，为标准植株样本区作物定植后第天的植株高度，为标准植株样本区作物定植后第天的植株高度；

步骤三，建立标准植株样本区的施肥量标准表格

以定植后生长天数为第1列、标准植株样本区的作物投影面积为第2列、作物投影面积日变化值为第3列、作物植株高度为第4列、植株高度日变化值为第5列、施肥量为第6列，同一生长天数的、、、、和在同一行，以向下递增的方式，建立标准植株样本区的施肥量标准表格；

步骤四，计算待施肥区每株作物的平均施肥量

在待施肥区随机选取株同一品种的作物作为待施肥区植株样本，；记待施肥区作物定植后生长天数为，定植当天；每天在测量时间记录待施肥区植株样本的作物投影面积，取待施肥区植株样本当天作物投影面积的算术平均值作为该待施肥区作物的作物投影面积，记为；记待施肥区植株样本的作物投影面积日变化值为，，的计算方法同式（1）；每天在测量时间记录待施肥区植株样本的植株高度，取待施肥区植株样本当天植株高度的算术平均值作为该待施肥区作物的植株高度，记为；记待施肥区植株样本的植株高度日变化值为，，的计算方法同式（2）；记待施肥区定植后第天每株作物的平均施肥量为，按以下公式确定：

为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第0天所对应的施肥量，即定植当天的施肥量；

为待施肥区定植后第天的作物投影面积；

为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第天所对应的作物投影面积；

为待施肥区定植后第天的作物投影面积日变化值；

为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第天所对应的作物投影面积日变化值；

为待施肥区定植后第天的作物植株高度；

为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第天所对应的作物植株高度；

为待施肥区定植后第天的作物植株高度日变化值；

为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第天所对应的作物植株高度日变化值；

为步骤三所建立的施肥量标准表格中定植后第天所对应的施肥量；

如果，则取；如果，则取；

步骤五，待施肥区施肥

根据步骤四计算得到的，乘以待施肥区作物种植株数，得到待施肥区的总施肥量，在施肥时间开始后，一次施加到待施肥区。

2.如权利要求1所述的一种根据作物投影面积和植株高度进行施肥的方法，其特征在于：所述作物投影面积指的是作物在竖直平面上投影的面积。

3.如权利要求1所述的一种根据作物投影面积和植株高度进行施肥的方法，其特征在于：所述步骤一和步骤四中测量时间指的是作物栽培地的日出时间之前的0.5h内。

4.如权利要求1所述的一种根据作物投影面积和植株高度进行施肥的方法，其特征在于：所述步骤四中，如果待施肥区作物的生长天数超过了步骤三所建立的施肥量标准表格中的生长天数，则式（3）中作物投影面积、投影面积日变化值、植株高度和植株高度日变化值和施肥量取值为步骤三所建立的施肥量标准表格中最后一行作物投影面积、投影面积日变化值、植株高度和植株高度日变化值和施肥量所对应的值。

5.如权利要求1所述的一种根据作物投影面积和植株高度进行施肥的方法，其特征在于：按所述步骤五中施肥时间指的是作物栽培地的日出时间之后的0.5h到2h。