CN109425701B - 一种测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法，包括构建胡杨种子培育模型；萌发能力数据获取；基质水分含量的数据获取；根据胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量数据构建两者关系曲线。本发明提供的一种测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法中，通过采集胡杨种子时间三维模型图来计算胡杨种子在萌发周期内的生长速率，这样能够精确测量胡杨种子的生长速率，减少了胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量数据之间关系曲线的误差；此外，在计算计算得到胡杨种子在萌发周期内的生长速率时使用了XYZ三轴方向上顶点坐标计算方式和XYZ三个面上投影面积计算方式，能够最大程度的减小曲线误差。

Description

一种测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法

技术领域

本发明涉及胡杨种子测试领域，具体而言，涉及一种测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法。

背景技术

胡杨分布在荒漠、半荒漠地带，其生态环境极其严酷。胡杨之所以能在极其严酷的生态环境条件下生存，并能成为一种古老而长寿的珍稀树种，与它自身特有的生物学、生态学特性有密切的关系。

胡杨叶型多变，堪成奇观。当你走进胡杨林，首先看到它的叶形不一样。在子苗幼树或成年树基部的萌条上，叶子呈披针形，狭长如柳；而在成年树枝上的叶子，其形状有卵形、菱形、心脏形、半圆形和三角形等，颇不一致。这种在不同发育阶段长出不同形状叶子的现象，是胡杨最突出的一种生物学特性。这种异叶现象，在植物学上称为“进化异叶型”。正是因为胡杨有多种变化的叶子形态，所以，通常人们又把胡杨称作“异叶杨”。也有人认为，胡杨有形状大小不同的五种叶子同在一株树上，因而戏称它“五同树”。每当人们看到一株胡杨树上有多种叶形时，都感到稀奇而惊叹。其实，胡杨的异形叶和叶的革质化，有利于减少体内水分蒸发和消耗，是对干旱环境的一种适应能力。

胡杨不是旱生树种，却有较强的抗旱能力。生长在干旱荒漠地带的植物，不能依靠大气降水生存，它们生长所需水分来源，主要是地下水和河沟径流水以及从空气中凝结获得的土壤水。所以，荒漠地带植物都必须具有庞大的水平根系和强有力的根渗透压。同时，它们的地上部分，也必须具备旱生的形态结构，以减少水分蒸发，来调节体内的水分平衡。胡杨不怕水泡，在湖盆处于常年积水，持续五个月，仍能生存。冬季积水爬冰四五个月，胡杨也不会冻死。胡杨如果在粘土层中生长，其土壤含水量高达20％以上，它的根也不会腐烂。这说明，胡杨不但有很强的耐水性，而且也具有很强的抗腐能力，特别是在水泡之后，抗腐性更强。

胡杨果熟期长，想摘果实得耐心等待。胡杨为雌雄异株，先花后叶树种，单株长到12岁时即可开花结果。一般情况下，胡杨在4月下旬至5月初开花，花期15天左右；而果实成熟期始于6月下旬，可一直延长到8月下旬，开花到果实成熟期长达120多天，是杨柳科中果熟期最长的树种。每年七、八月份当胡杨果熟期到来时，大量种子带着白色冠毛漫天飞舞，乘风漂游数百公里，酷似盛夏降雪，成为自然界一大景观。胡杨虽然古老长寿，但它的种子却很小，千粒重仅有0.08-0.2克，每克种子数量多达12000多粒，十分罕见。胡杨种子小，在自然条件下，发芽能力只能保持30几天。因此，测试胡杨种子在什么水分条件下萌发能力最强势当前急需解决的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法，通过该方法能够准确无误差的测量到胡杨种子与基质水分含量的关系，并且排除盐分、微量元素、温度、湿度、光照等因素对测试过程的影响。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法，包括以下步骤：

胡杨种子处理：将胡杨种子在植物营养液中浸泡10min-120min，所述植物营养液包括胡杨苗木提取液；在浸泡过程中同时还进行超声波处理，超声波的功率为100-200W，每次超声5-8s，相邻两次超声的间隔为20-30s；

构建胡杨种子培育模型：在培养基内将胡杨种子按圆形排布，培养基内加入土壤改良剂，所述土壤改良剂原料按照重量份数计组份包括：

硅藻土100-150份、粉煤灰80-120份、膨润土70-90份、高岭土50-70份、草炭80-120份、植物秸秆粉末120-160份、含藻载体12-20份、有机肥40-60份、腐殖质40-70份、沸石粉20-35份、玻璃微珠20-30份、硅石粉18-25份、疏水性树脂3-5份、微生物菌液20-30份；

聚丙烯醇10-20份、尿素10-15份、磷酸一铵8-10份、中药废渣粉30-40份、废茶渣20-40份、黄腐酸浓缩液8-24份、酒糟40-60份、腐叶土30-60份、木屑40-60份，砻糠灰20-30份、松磷10-30份、椰糠50-70份和缓释肥30-40份；

萌发能力数据获取：在胡杨种子萌发周期内，通过三维扫描仪获取待测胡杨种子培育模型的时间三维模型图；所述时间三维模型图包括多幅待测胡杨种子培育模型在不同时刻分别对应的三维模型图；通过时间三维模型图进行分析和处理，进而计算得到所述胡杨种子培育模型中胡杨种子在萌发周期内的生长速率；

基质水分含量的数据获取：在胡杨种子萌发周期内，采集待测所述胡杨种子培育模型中胡杨种子周围的培养基质样本；通过水分测试仪测定胡杨种子周围的培养基质样本中水分含量数据，然后通过胡杨种子周围的培养基质样本中水分含量数据计算得到基质水分含量数据；

根据胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量构建两者关系曲线。

本专利发明人意外发现，将胡杨种子浸泡植物营养液中，胡杨种子的生殖能力变强，使得胡杨种子的成活率提升，降低了胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量两者关系曲线的误差。

其次，在植物营养液中添加胡杨苗木提取液，使得胡杨种子在萌发前提前吸收胡杨苗木的汁液，可以使得胡杨种子的成活率提升；胡杨苗木提取液在所述培养液中的体积百分数为5％-30％。另外，试验中发现，添加过多含量的胡杨苗木提取液容易导致胡杨种子受污染，因此，添加适当的胡杨苗木提取液既达到很好的提升存活率的问题，又不至于胡杨种子受感染。

本发明提供的这种土壤改良剂中，选择了具有特定配伍关系的各种组分，具体可以分为改良组分和固沙组分。其中，固沙组分中，以聚丙烯醇、疏水性树脂和膨润土为主要组分，以实现对疏松土(沙)质固定的功能，形成成型的固沙层，更为关键的是，在本申请中，还含有以高岭土、粉煤灰、硅藻土、草炭、有机肥、腐殖质、中药废渣粉和废茶渣等构成的改良组分。这些组分按照既定的配伍关系配比后即可形成非常利于胡杨种子生长的环境；且该环境也非常利于微生物快速生长代谢(黄腐酸浓缩液、腐殖质起到主要效果)；黄腐酸浓缩液和腐殖质共同作用，可用于改善胡杨种子微环境；促使胡杨种子生长过程中的物质和能量的转化，从而使胡杨种子表现出健康的态势；同时，还能抑制有害真菌的生长，且供给胡杨种子生长所需养分；作用温和，可生物降解。需要特别说明的是，本申请中，开创性低配伍了以含藻载体、玻璃微珠、硅石粉、微生物菌液、黄腐酸浓缩液、废茶渣、中药废渣粉、砻糠灰等组成的改良组分，该几种组分混合搭配后，意外地发现，该组合对于胡杨种子所在基质土壤的保水性和透气性的提高具有非常显著低提高，提高了胡杨种子的成活率。

此外，所述植物秸秆粉末包括以重量百分数计的如下组份：

玉米杆粉8-20％、玉米芯粉6-20％、土豆秸秆粉9-25％、沙棘秸秆粉10-30％、骆驼刺秸秆粉10-15％、水稻秸秆粉10-15％、胡麻秸秆粉8-15％、小麦秸秆粉5-15％、高粱秸秆粉5-20％和豌豆秸秆粉5-20％。

所述微生物菌液为将放线菌、固氮菌、枯草芽孢杆菌、光合细菌、酵母菌中的一种或多种培养发酵后的菌液。

复合微生物菌液与有机生物肥料以及腐植酸作用后，会产生一系列代谢产物，通过对空间和营养的竞争及产生多种抑菌抗虫类物质，起到防病抗虫的目的。另外，还可刺激胡杨种子的生长发育，提高作物抗逆性，促进胡杨种子生长发育。

蛭石粉具有良好的阳离子交换性、吸附性、保水性，改善根系表面微环境，储水透气；可缓冲根系周围环境的酸碱度，保持养分缓释，提供矿质元素，促进胡杨种子生长。

固定剂起到成膜作用，使得其他各组分能够顺利的包覆在胡杨种子表面。按照上述的重量比混合而制成的土壤改良剂，各组份发挥各自功效的同时，不同的组份之间还会产生协同作用，使得包衣剂产生抑菌、防虫、有机无机养分、生长促进因子等相关成分，可在实现促进胡杨种子萌发，提高了胡杨种子的存活率。更为重要的是，该包衣剂的各组份均为纯天然组份，可生物降解，对人畜及环境无危害，满足农业生产无公害的要求。

所述含藻载体为负载有共球藻、假共球藻、列丝藻、伪枝藻、鞘丝藻、微鞘藻、鱼腥藻、粘球藻和念珠藻中的两种或者两种以上的高分子聚合材料。

鉴于共球藻、假共球藻、列丝藻、伪枝藻、鞘丝藻以及微鞘藻等具有较强的繁殖能力以及抗逆性能力，同时，多为地衣类共生中，且该几种藻类的组合还会体现出增效的效果。因此，优选采用上述的几种藻类作为繁殖种。另外，含藻载体优选具有较好的保水能力，且易于流动的高分子聚合材料，旨在提高藻类的生存能力以及传播性能。

优选地，所述土壤改良剂由下列步骤制得：

1)、高岭土以及粉煤灰混合均匀，并加入水搅拌成团，团状物置于30-35℃条件下加热1-1.5小时，得到第一混合料；

2)、将硅藻土和草炭混匀后加入黄腐酸浓缩液，再加水继续混匀，得到第二混合料；

3)、将植物秸秆粉末加入秸秆腐熟剂腐熟后与有机肥、腐殖质、中药废渣粉和废茶渣混合，并堆积发酵后与酒糟、腐叶土、木屑、砻糠灰和松磷混合椰糠混和后拌匀，并于20-30℃静置2-3天，得到第三混合料；

4)、将沸石粉、玻璃微珠和硅石粉混合后加入疏水性树脂搅拌均匀；得到第四混合料；

5)、将所述第二混合料、所述第三混合料混匀后加入尿素、磷酸一铵和缓释肥，并进行分散搅拌，再向其中加入所述第一混合料和所述第四混合料，搅拌均匀后加入含藻载体以及微生物菌液，继续混匀后摊铺至25-30℃环境下2-5小时，得到预用粉料；

6)、在膨润土加入质量为其2-4倍的水和质量为其1％-4％的无机盐，经搅拌或者挤压改性，再进行分级和纯化，得到粒度90％以上小于10μm的浆液；将所述浆液与已溶于水的聚丙烯醇水溶液、水进行混配，并以20-30转/分钟的转速搅拌均匀后单独封装，得到预用液料。

此外，通过超声波处理，可以缩短胡杨种子浸泡的时间，进一步提升胡杨种子的成活率。

所述胡杨苗木提取液有下列步骤制得：

将胡杨苗木、5～10倍胡杨苗木质量的水进行高压加热1～2h，过滤得到滤液和滤渣；

将滤渣与滤液置于密闭容器中，在容器中接入发酵菌进行发酵4～6h；

发酵完成后过滤得到砧木提取液。

经过试验发现，将滤液和滤渣进行发酵后得到的砧木提取液能够进一步提高嫁接苗木的存活率。

优选地，所述胡杨种子培育模型中，相邻胡杨种子间距不超过15cm，且培养基中胡杨种子的数量不超过40个。

在萌发能力数据获取过程中，剔除胡杨种子萌发能力异常数据，剔除异常数据主要是为萌发或萌发不正常的胡杨种子，这些胡杨种子的萌发速率会非常低或者偏离正常范围内。

优选地，通过时间三维模型图进行分析和处理，进而计算得到所述胡杨种子培育模型中胡杨种子在萌发周期内的生长速率，包括：

获取时间三维模型图的三维坐标，得到XYZ三轴方向上顶点坐标；

根据顶点坐标，计算得到胡杨种子在萌发周期内的生长速率：

优选地，通过时间三维模型图进行分析和处理，进而计算得到所述胡杨种子培育模型中胡杨种子在萌发周期内的生长速率，包括：

获取时间三维模型图的三维坐标，进而得到三维模型图在XYZ三个轴方向上投影面积；

根据XYZ三个轴方向上投影面积，计算得到胡杨种子在萌发周期内的生长速率：

优选地，所述培养基质样本的采集位置为胡杨种子中心坐标的上端、下端、左端、右端、前端、后端。

优选地，所述基质水分含量数据由下列公式计算得到：

C_t＝K_上*W_t ^上+K_下*W_t ^下+K_左*W_t ^左+K_右*W_t ^右+K_前*W_t ^前+K_后*W_t ^后。

优选地，在根据胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量数据构建两者关系曲线之后，构建水分校正模型：

在胡杨种子萌发周期内，采集胡杨种子相邻种子中心坐标的上端、下端、左端、右端、前端、后端的培养基质样本，通过水分测试仪测定相邻种子的培养基质样本中水分含量数据，然后计算得到水分校正系数；

根据水分校正系数对胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量关系曲线进行修正。

优选地，所述基质水分含量数据的计算公式中：

优选地，所述萌发能力数据的测量是在3-matic正向设计软件中所建立的模型上进行。

优选地，在根据胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量数据构建两者关系曲线之后构建温度校正模型与盐分校正模型，由温度校正模型与盐分校正模型得到的温度校正系数与盐分校正系数；

根据温度校正系数与盐分校正系数对胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量关系曲线进行修正。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明提供的一种测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法，采用圆形的胡杨种子培育模型，能够保证在一个培养基内实现多套模型的构建，并且在同一个培养基内可以尽可能的保证培育环境是相同，减少了胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量数据之间关系曲线的误差。

2、本发明提供的一种测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法中，通过采集胡杨种子时间三维模型图来计算胡杨种子在萌发周期内的生长速率，这样能够精确测量胡杨种子的生长速率，减少了胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量之间关系曲线的误差；此外，在计算计算得到胡杨种子在萌发周期内的生长速率时使用了XYZ三轴方向上顶点坐标计算方式和XYZ三个轴方向上投影面积计算方式，能够最大程度的减小最终误差。

3、本发明提供的一种测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法中，通过采集待测所述胡杨种子培育模型中胡杨种子周围的培养基质样本，特别是培养基质样本的采集位置为胡杨种子中心坐标的上端、下端、左端、右端、前端、后端，最终计算得到基质水分含量，能够减少了胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量之间关系曲线的误差。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明实施例提供一种测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法，包括以下步骤：

胡杨种子处理：将胡杨种子在植物营养液中浸泡10min-120min，所述植物营养液包括胡杨苗木提取液；在浸泡过程中同时还进行超声波处理，超声波的功率为100-200W，每次超声5-8s，相邻两次超声的间隔为20-30s；

构建胡杨种子培育模型：在培养基内将胡杨种子按圆形排布，培养基内加入土壤改良剂，所述土壤改良剂原料按照重量份数计组份包括：

硅藻土100-150份、粉煤灰80-120份、膨润土70-90份、高岭土50-70份、草炭80-120份、植物秸秆粉末120-160份、含藻载体12-20份、有机肥40-60份、腐殖质40-70份、沸石粉20-35份、玻璃微珠20-30份、硅石粉18-25份、疏水性树脂3-5份、微生物菌液20-30份；

聚丙烯醇10-20份、尿素10-15份、磷酸一铵8-10份、中药废渣粉30-40份、废茶渣20-40份、黄腐酸浓缩液8-24份、酒糟40-60份、腐叶土30-60份、木屑40-60份，砻糠灰20-30份、松磷10-30份、椰糠50-70份和缓释肥30-40份；

构建胡杨种子培育模型：在培养基内将胡杨种子按圆形排布；采用圆形的种子排布方式可以使得培育模型之间相互影响降至最低，同时培育模型之间相互影响较为平均；并且在构建胡杨种子培育模型的过程中，一般来说相邻胡杨种子间距不超过15cm，且培养基中胡杨种子的数量不超过40个；首先，采用圆形的胡杨种子培育模型，能够保证在一个培养基内实现多套模型的构建；其次，在同一个培养基内可以尽可能的保证培育环境是相同，减少了胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量数据之间关系曲线的误差。当然本发明在构建胡杨种子培训模型中，可以采用其它规则形状的排布方式，也可以采用其它不规则形状的排布方式，依然可以得到胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法。但是经过大量反复地实验发现，其它形状(包括规则形状和不规则形状)的胡杨种子排布方式测量的生长速率与基质水分含量数据之间关系曲线的离散系数较大，只有圆形排布的胡杨种子多次测量后离散系数接近于1，测量的结果较为准确。

在萌发能力数据获取过程中，剔除胡杨种子萌发能力异常数据，剔除异常数据主要是为萌发或萌发不正常的胡杨种子，这些胡杨种子的萌发速率会非常低或者偏离正常范围内。

萌发能力数据获取，本发明中用胡杨种子在萌发周期内的生长速率对萌发能力进行表征：在胡杨种子萌发周期内，通过三维扫描仪获取待测胡杨种子培育模型的时间三维模型图；所述时间三维模型图包括多幅待测胡杨种子培育模型在不同时刻分别对应的三维模型图；通过时间三维模型图进行分析和处理，进而计算得到所述胡杨种子培育模型中胡杨种子在萌发周期内的生长速率；

在本发明中，生长速率的计算有两种实施方式一种是立体距离差方法，该方法具体过程如下：通过时间三维模型图进行分析和处理，进而计算得到所述胡杨种子培育模型中胡杨种子在萌发周期内的生长速率，包括：

获取时间三维模型图的三维坐标，得到某一个时刻与该时刻对应的下一时刻XYZ三轴方向上顶点坐标，即在某一时刻与该时刻对应的下一时刻XYZ三轴方向上分别对应的极值点；假设在t时刻，X轴上的最大值点和最小值点分别为(X_t ^max，y₁，z₁)、(X_t ^min，y₂，z₂)；Y轴上的最大值点和最小值点分别为(x₃，Y_t ^max _,，z₃)、(x₄，Y_t ^min，z₄)；Z轴上的最大值点和最小值点分别为(x₅，y₅，Z_t ^max)、(x₆，y₆,,，Z_t ^min)；假设在t+△t时刻，X轴上的最大值点和最小值点分别为(X_t+1 ^max，y₁ ^*，z₁ ^*)、(X_t+1 ^min，y₂ ^*，z₂ ^*)；Y轴上的最大值点和最小值点分别为(x₃ ^*，Y_t+1 ^max，z₃ ^*)、(x₄ ^*，Y_t+1 ^min，z₄ ^*)；Z轴上的最大值点和最小值点分别为(x₅ ^*，y₅ ^*，Z_t+1 ^max)、(x₆ ^*，y₆ ^* _,,，Z_t+1 ^min)

根据t时刻与t+1时刻的顶点坐标，计算得到胡杨种子在萌发周期内的生长速率：

式1中，V_t为胡杨种子在萌发周期内的生长速率；

λ₁、λ₂、λ₃、λ₄、λ₅、λ₆均为距离差方系数，其中λ₁、λ₂、λ₄、λ₅的取值范围为0.95～1.05之间，λ₃的取值范围在0.27～0.67之间，λ₆的取值范围在1.84～3.89之间。因为在胡杨种子的生长过程中，往往顶端(即Z轴方向上)具有较快的生长速度，底部相对其他方向的生长速度较为缓慢，因此为保证能够相对准确的得到胡杨种子在萌发周期内的生长速率，λ₃的取值范围相对较小，λ₆的取值范围相对较大。并且λ₃/λ₆最好与

成反比。

在本发明中，生长速率的另一种计算方式一种是投影面积差方法，该方法具体过程如下：过时间三维模型图进行分析和处理，进而计算得到所述胡杨种子培育模型中胡杨种子在萌发周期内的生长速率，包括：

获取时间三维模型图的三维坐标，进而得到某一个时刻与该时刻对应的下一时刻三维模型图在XYZ三个轴方向上投影面积；假设在t时刻，三维模型图分别在XYZ三个轴方向上的投影面积为S_t ^X、S_t ^Y、S_t ^Z；在t+△t时刻，三维模型图分别在XYZ三个轴方向上的投影面积为S_t+1 ^X、S_t+1 ^Y、S_t+1 ^Z

根据XYZ三个轴方向上投影面积，计算得到胡杨种子在萌发周期内的生长速率：

式2中，V_t为胡杨种子在萌发周期内的生长速率；μ₁、μ₂、μ₃均为投影面积差方系数，其中μ₁、μ₂的取值范围在0.72～0.86之间，μ₃的取值范围在0.94～1.17之间。因为胡杨种子在生长过程中，Z轴方向投影面积相对变化较小，而X、Y轴方向投影面积相对变化较大，因此为保证能够相对准确的得到胡杨种子在萌发周期内的生长速率，μ₃的取值范围相对大，μ₁、μ₂的取值范围相对较小，并且μ₁/μ₂与(S_t+1 ^X-S_t ^X)/(S_t+1 ^Y-S_t ^Y)成反比。

本发明中，萌发能力数据的测量是在3-matic正向设计软件中所建立的模型上进行。

基质水分含量数据获取：在胡杨种子萌发周期内，采集待测所述胡杨种子培育模型中胡杨种子周围的培养基质样本；为能够准确的测量基质水分含量的数据，提高数据精度，培养基质样本的采集位置为胡杨种子中心坐标的上端、下端、左端、右端、前端、后端；假设在t时刻，采集到胡杨种子中心坐标的上端、下端、左端、右端、前端、后端样本分别为M_上、M_下、M_左、M_右、M_前、M_后。

通过水分测试仪测定培养基质样本M_上、M_下、M_左、M_右、M_前、M_后中水分含量数据分别为W_上、W_下、W_左、W_右、W_前、W_后，然后通过胡杨种子周围的培养基质样本中水分含量数据计算得到基质水分含量数据；基质水分含量由下列公式计算得到：

C_t＝K_上*W_t ^上+K_下*W_t ^下+K_左*W_t ^左+K_右*W_t ^右+K_前*W_t ^前+K_后*W_t ^后 (3)

式3中，C_t为基质水分含量；K_上、K_下、K_左、K_右、K_前、K_后均为水分含量系数；其中，K_左、K_右、K_前、K_后的取值范围在0.87～1.12之间；K_上的取值范围在0.24～0.32之间；K_下的取值范围在1.37～1.87之间，其中，K_上、K_下最好满足：

在式4中，H_上为培养基质样本M_上采集位置距离基质表面的垂直距离，H_下为培养基质样本M_下采集位置距离基质表面的垂直距离。因为在胡杨种子在萌发周期内，胡杨种子的基质水分含量参考数值需要综合种子周边各个位置的水分数据，本发明选取胡杨种子中心坐标的上端、下端、左端、右端、前端、后端样本，这些样本具有一定的代表性；此外，由于种子上端的水分数据对种子生长速率影响较小，而种子下方的水分数据对种子生长速率影响较大，因此本发明将

以提高基质水分含量数据的准确度。

在根据胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量数据构建两者关系曲线。

在本发明中，还可以构建校正模型，构建校正模型包括一般来说包括很多：水分校正模型、温度校正模型、盐分校正模型；上述校正模型可以单独使用也可以组合使用。

首先介绍水分校正模型：因为胡杨种子培育模型在构建的过程中，是有多个胡杨种子在培养基内排布，因此测量某个胡杨种子基质水分含量数据时，与其相邻的胡杨种子也会吸收周围的水分，因此会一定程度上造成了某个胡杨种子基质水分含量数据测量存在误差，因此水分校正采用如下方式进行：

在胡杨种子萌发周期内，采集胡杨种子相邻种子中心坐标的上端、下端、左端、右端、前端、后端的培养基质样本，通过水分测试仪测定相邻种子的培养基质样本中水分含量数据，然后可以根据式(3)计算得到相邻种子的基质水分含量C_t ¹、C_t ²，根据相邻种子的基质水分含量计算得到水分校正系数η，其中η的计算公式为：

用水分校正系数乘C_t得到校正后的基质水分含量，然后根据胡杨种子在萌发周期内的生长速率与校正后的基质水分含量数据构建两者关系曲线。

其次，介绍温度校正模型：采集萌发周期内胡杨种子所处环境的温度数据，得到每天的温度变化曲线；根据每天的温度变化曲线得到平均温度变化曲线；由每天的温度变化曲线与平均温度变化曲线得到相应的温度校正系数。

针对本专利中方案中的胡杨种子处理步骤和构建胡杨种子培育模型步骤设置以下实施例：

实施例1

将胡杨种子在植物营养液中浸泡30min，植物营养液包括胡杨苗木提取液；在浸泡过程中同时还进行超声波处理，超声波的功率为150W，每次超声6s，相邻两次超声的间隔为20s；

植物营养液是常规市售营养液；

构建胡杨种子培育模型：在培养基内将20颗胡杨种子按圆形排布，培养基内加入土壤改良剂，所述土壤改良剂原料按照重量份数计组份包括：

硅藻土100份、粉煤灰80份、膨润土70份、高岭土50份、草炭80份、植物秸秆粉末120份、含藻载体12份、有机肥40份、腐殖质40份、沸石粉20份、玻璃微珠20份、硅石粉18份、疏水性树脂3份、微生物菌液20份；

聚丙烯醇10份、尿素10份、磷酸一铵8份、中药废渣粉30份、废茶渣20份、黄腐酸浓缩液8份、酒糟40份、腐叶土30份、木屑40份，砻糠灰20份、松磷10份、椰糠50份和缓释肥30份；

其中，植物秸秆粉末包括以重量百分数计的如下组份：

玉米杆粉8％、玉米芯粉14％、土豆秸秆粉25％、沙棘秸秆粉10％、骆驼刺秸秆粉10％、水稻秸秆粉10％、胡麻秸秆粉8％、小麦秸秆粉5％、高粱秸秆粉5％和豌豆秸秆粉5％；

微生物菌液为将放线菌、固氮菌、枯草芽孢杆菌、光合细菌、酵母菌、巨大芽孢杆菌、硫酸盐还原菌培养发酵后的菌液；

含藻载体为负载有共球藻、假共球藻、列丝藻、伪枝藻、鞘丝藻、微鞘藻、鱼腥藻、粘球藻和念珠藻的高分子聚合材料。

制备方法

S31、高岭土以及粉煤灰混合均匀，并加入水搅拌成团，团状物置于32℃条件下加热1.5小时，得到第一混合料；

S32、将硅藻土和草炭混匀后加入黄腐酸浓缩液，再加水继续混匀(至可以流动的粘稠状即可)，得到第二混合料；

S33、将植物秸秆粉末加入秸秆腐熟剂腐熟后与有机肥、腐殖质、中药废渣粉和废茶渣混合，并堆积发酵后与酒糟、腐叶土、木屑、砻糠灰和松磷混合椰糠混和后拌匀，并于25℃静置3天，得到第三混合料；

S34、将沸石粉、玻璃微珠和硅石粉混合后加入疏水性树脂搅拌均匀；得到第四混合料；

S35、将所述第二混合料、所述第三混合料混匀后加入尿素、磷酸一铵和缓释肥，并进行分散搅拌，再向其中加入所述第一混合料和所述第四混合料，搅拌均匀后加入含藻载体以及微生物菌液，继续混匀后摊铺至28℃环境下4小时，得到预用粉料，即土壤改良剂；

其它步骤基质水分含量的数据、获取萌发能力数据获取、根据胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量构建两者关系曲线与前述实施例相同。

最终发现，共20粒胡杨种子中有17粒种子正常萌发，剔除不正常种子萌发数据后得到胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量构建两者关系曲线。

实施例2

将胡杨种子在植物营养液中浸泡90min，植物营养液包括胡杨苗木提取液；在浸泡过程中同时还进行超声波处理，超声波的功率为200W，每次超声8s，相邻两次超声的间隔为30s；

植物营养液是常规市售营养液

构建胡杨种子培育模型：在培养基内将40颗胡杨种子按圆形排布，培养基内加入土壤改良剂，所述土壤改良剂原料按照重量份数计组份包括：

土壤改良剂为下述原料制得：硅藻土120份、粉煤灰100份、膨润土80份、高岭土60份、草炭100份、植物秸秆粉末140份、含藻载体16份、有机肥50份、包膜草籽13份、腐殖质55份、沸石粉30份、玻璃微珠25份、硅石粉20份、疏水性树脂4份、微生物菌液25份；

聚丙烯醇15份、尿素12份、磷酸一铵12份、中药废渣粉35份、废茶渣30份、黄腐酸浓缩液16份、酒糟50份、腐叶土45份、木屑50份，砻糠灰250份、松磷20份、椰糠60份和缓释肥35份。

其中，植物秸秆粉末包括以重量百分数计的如下组份：

玉米杆粉8％、玉米芯粉14％、土豆秸秆粉25％、沙棘秸秆粉10％、骆驼刺秸秆粉10％、水稻秸秆粉10％、胡麻秸秆粉8％、小麦秸秆粉5％、高粱秸秆粉5％和豌豆秸秆粉5％；

微生物菌液为将放线菌、固氮菌、枯草芽孢杆菌、光合细菌、酵母菌、巨大芽孢杆菌、硫酸盐还原菌培养发酵后的菌液；

含藻载体为负载有共球藻、假共球藻、列丝藻、伪枝藻、鞘丝藻、微鞘藻、鱼腥藻、粘球藻和念珠藻的高分子聚合材料。

其它步骤基质水分含量的数据、获取萌发能力数据获取、根据胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量构建两者关系曲线与前述实施例相同。

最终发现，共40粒胡杨种子中有35粒种子正常萌发，剔除不正常种子萌发数据后得到胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量构建两者关系曲线。

对比例1

本对比例中所添加的胡杨苗木提取液是未经过发酵制备而成，其它过程同实施例2。

最终发现，共40粒胡杨种子中有20粒种子正常萌发，剔除不正常种子萌发数据后得到胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量构建两者关系曲线。

对比例2

本对比例中胡杨种子未经过植物营养液浸泡，也并未进行超声波处理，其它过程同实施例1。

最终发现，共20粒胡杨种子中有7粒种子正常萌发，剔除不正常种子萌发数据后得到胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量构建两者关系曲线。

对比例3

本对比例中培养基中未加入土壤改良剂，其它过程同实施例2。

最终发现，共40粒胡杨种子中有23粒种子正常萌发，剔除不正常种子萌发数据后得到胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量构建两者关系曲线。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法，其特征在于，包括以下步骤：

胡杨种子处理：将胡杨种子在植物营养液中浸泡10min-120min，所述植物营养液包括胡杨苗木提取液；在浸泡过程中同时还进行超声波处理，超声波的功率为100-200W，每次超声5-8s，相邻两次超声的间隔为20-30s；

构建胡杨种子培育模型：在培养基内将胡杨种子按圆形排布，培养基内加入土壤改良剂，所述土壤改良剂原料按照重量份数计组份包括：

硅藻土100-150份、粉煤灰80-120份、膨润土70-90份、高岭土50-70份、草炭80-120份、植物秸秆粉末120-160份、含藻载体12-20份、有机肥40-60份、腐殖质40-70份、沸石粉20-35份、玻璃微珠20-30份、硅石粉18-25份、疏水性树脂3-5份、微生物菌液20-30份；

聚丙烯醇10-20份、尿素10-15份、磷酸一铵8-10份、中药废渣粉30-40份、废茶渣20-40份、黄腐酸浓缩液8-24份、酒糟40-60份、腐叶土30-60份、木屑40-60份，砻糠灰20-30份、松磷10-30份、椰糠50-70份和缓释肥30-40份；

萌发能力数据获取：在胡杨种子萌发周期内，通过三维扫描仪获取待测胡杨种子培育模型的时间三维模型图；所述时间三维模型图包括多幅待测胡杨种子培育模型在不同时刻分别对应的三维模型图；通过时间三维模型图进行分析和处理，进而计算得到所述胡杨种子培育模型中胡杨种子在萌发周期内的生长速率；

基质水分含量的数据获取：在胡杨种子萌发周期内，采集待测所述胡杨种子培育模型中胡杨种子周围的培养基质样本；通过水分测试仪测定胡杨种子周围的培养基质样本中水分含量数据，然后通过胡杨种子周围的培养基质样本中水分含量数据计算得到基质水分含量数据；

根据胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量构建两者关系曲线。

2.根据权利要求1所述的测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法，其特征在于，所述胡杨种子培育模型中，相邻胡杨种子间距不超过15cm，且培养基中胡杨种子的数量不超过40个；

在萌发能力数据获取过程中，剔除胡杨种子萌发能力异常数据。

3.根据权利要求2所述的测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法，其特征在于，通过时间三维模型图进行分析和处理，进而计算得到所述胡杨种子培育模型中胡杨种子在萌发周期内的生长速率，包括：

获取时间三维模型图的三维坐标，得到XYZ三轴方向上顶点坐标；

根据顶点坐标，计算得到胡杨种子在萌发周期内的生长速率：

式中，V_t为胡杨种子在萌发周期内的生长速率；

λ₁、λ₂、λ₃、λ₄、λ₅、λ₆均为距离差方系数，其中λ₁、λ₂、λ₄、λ₅的取值范围为0.95～1.05之间，λ₃的取值范围在0.27～0.67之间，λ₆的取值范围在1.84～3.89之间；

X_t ^max为时间三维模型图上t时刻X轴方向上的最大值点的X坐标数值；

X_t+1 ^max为时间三维模型图上t+△t时刻X轴方向上的最大值点的X坐标数值；

Y_t ^max为时间三维模型图上t时刻Y轴方向上的最大值点的Y坐标数值；

Y_t+1 ^max为时间三维模型图上t+△t时刻Y轴方向上的最大值点的Y坐标数值；

Z_t ^max为时间三维模型图上t时刻Z轴方向上的最大值点的Z坐标数值值；

Z_t+1 ^max为时间三维模型图上t+△t时刻Z轴方向上的最大值点的Z坐标数值；

X_t ^min为时间三维模型图上t时刻X轴方向上的最小值点的X坐标数值；

X_t+1 ^min为时间三维模型图上t+△t时刻X轴方向上的最小值点的X坐标数值；

Y_t ^min为时间三维模型图上t时刻Y轴方向上的最小值点的Y坐标数值；

Y_t+1 ^min为时间三维模型图上t+△t时刻Y轴方向上的最小值点的Y坐标数值；

Z_t ^min为时间三维模型图上t时刻Z轴方向上的最小值点的Z坐标数值；

Z_t+1 ^min为时间三维模型图上t+△t时刻Z轴方向上的最小值点的Z坐标数值。

4.根据权利要求2所述的测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法，其特征在于，通过时间三维模型图进行分析和处理，进而计算得到所述胡杨种子培育模型中胡杨种子在萌发周期内的生长速率，包括：

获取时间三维模型图的三维坐标，进而得到三维模型图在XYZ三个轴方向上投影面积；

根据XYZ三个轴方向上投影面积，计算得到胡杨种子在萌发周期内的生长速率：

式中，V_t为胡杨种子在萌发周期内的生长速率；μ₁、μ₂、μ₃均为投影面积差方系数，其中μ₁、μ₂的取值范围在0.72～0.86之间，μ₃的取值范围在0.94～1.17之间；

S_t ^X为时间三维模型图t时刻在X轴方向上的投影面积；

S_t ^Y为时间三维模型图t时刻在Y轴方向上的投影面积；

S_t ^Z为时间三维模型图t时刻在Z轴方向上的投影面积；

S_t+1 ^X为时间三维模型图t+△t时刻在X轴方向上的投影面积；

S_t+1 ^Y为时间三维模型图t+△t时刻在Y轴方向上的投影面积；

S_t+1 ^Z为时间三维模型图t+△t时刻在Z轴方向上的投影面积。

5.根据权利要求3至4任一所述的测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法，其特征在于，所述培养基质样本的采集位置为胡杨种子中心坐标的上端、下端、左端、右端、前端、后端。

6.根据权利要求5所述的测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法，其特征在于，所述基质水分含量数据由下列公式计算得到：

C_t＝K_上*W_t ^上+K_下*W_t ^下+K_左*W_t ^左+K_右*W_t ^右+K_前*W_t ^前+K_后*W_t ^后

式中，C_t为基质水分含量；K_上、K_下、K_左、K_右、K_前、K_后均为水分含量系数；其中，K_左、K_右、K_前、K_后的取值范围在0.87～1.12之间；K_上的取值范围在0.24～0.32之间；K_下的取值范围在1.37～1.87之间；

W_t ^上为在t时刻基质样本M_上中水分含量数据；

W_t ^下为在t时刻基质样本M_下中水分含量数据；

W_t ^左为在t时刻基质样本M_左中水分含量数据；

W_t ^右为在t时刻基质样本M_右中水分含量数据；

W_t ^前为在t时刻基质样本M_前中水分含量数据；

W_t ^后为在t时刻基质样本M_后中水分含量数据；

其中，M_上表示胡杨种子中心坐标上端的基质样本；

M_下表示胡杨种子中心坐标下端的基质样本；

M_左表示胡杨种子中心坐标左端的基质样本；

M_右表示胡杨种子中心坐标右端的基质样本；

M_前表示胡杨种子中心坐标前端的基质样本；

M_后表示胡杨种子中心坐标后端的基质样本。

7.根据权利要求6所述的测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法，其特征在于，在根据胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量数据构建两者关系曲线之后，构建水分校正模型：

在胡杨种子萌发周期内，采集胡杨种子相邻种子中心坐标的上端、下端、左端、右端、前端、后端的培养基质样本，通过水分测试仪测定相邻种子的培养基质样本中水分含量数据，然后计算得到水分校正系数；

根据水分校正系数对胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量关系曲线进行修正。

8.根据权利要求7所述的测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法，其特征在于，所述基质水分含量数据的计算公式中：

式中，K_上、K_下为水分含量系数；K_上的取值范围在0.24～0.32之间；K_下的取值范围在1.37～1.87之间；

H_上为培养基质样本M_上采集位置距离基质表面的垂直距离；

H_下为培养基质样本M_下采集位置距离基质表面的垂直距离。

9.根据权利要求8所述的测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法，其特征在于，所述萌发能力数据的测量是在3-matic正向设计软件中所建立的模型上进行。

10.根据权利要求9所述的测试胡杨种子萌发能力与基质水分含量关系的方法，其特征在于，在根据胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量数据构建两者关系曲线之后构建温度校正模型与盐分校正模型，由温度校正模型与盐分校正模型得到的温度校正系数与盐分校正系数；

根据温度校正系数与盐分校正系数对胡杨种子在萌发周期内的生长速率与基质水分含量关系曲线进行修正。