CN114441712B - 基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法及装置 - Google Patents

基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法及装置。其中，该方法包括：基于预设的水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据；基于预设的气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据，并基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列；基于所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，并将所述气孔脆弱性曲线确定为灌溉曲线。采用本发明公开的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法，能够在不损伤测量对象的前提下快速高通地监测测量对象的气孔导度数据，通过连续快速地监测大量高精度的气孔导度数据和连续水势数据得到气孔脆弱性曲线，从而提高了灌溉曲线测量的精度和效率。

Description

基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法及装置
技术领域
本发明涉及农业灌溉技术领域，具体涉及一种基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法、装置以及系统。另外，还涉及一种电子设备及非暂态计算机可读存储介质。
背景技术
灌溉技术与作物生长和产量息息相关。现有技术中普遍存在的农作物灌溉策略是通过田间持水量和永久凋萎点来确定的。然而，作物凋萎点并不具有普适性，设计一种更加贴合作物实际情况并且具有简洁、快速的灌溉策略的确定方法可使作物生长和产量最优化。目前，气孔脆弱性曲线被认为是一种新型、快速、准确评估作物抗旱性并确定灌溉策略的方法，气孔主要分布在测量对象(植物叶片)上，是植物和外界环境进行气体交换的主要通道，交换的气体包括O2、CO2和H2O。它们是植物光合作用、呼吸作用和蒸腾作用的主要参与者，这些生理过程与作物生长和产量息息相关，因此，气孔导度(gs)从植物生理角度与作物生长和产量建立了密不可分的关系。作物的生长和产量又极大程度地依赖于作物的水分关系调节，其调节机制相对复杂，其中，气孔调节是最重要的调节机制。相比于土壤水分指标，叶水势(Ψl)从植物生理角度出发更能表征植物的水分状态。对于普遍存在的作物而言，植物受到水份胁迫时，Ψl会明显下降，紧接着引起gs的下降；而对于非等水植物而言，Ψl下降不会立刻引起gs的下降，而是继续进行气体交换。其说明了气孔敏感性在不同物种之间存在很大差异。此外，gs除了受水力和化学等内部信号调节，还受到CO2浓度、空气温度、光照等环境因子的影响，也就是说，即使同一作物，在不同地区和不同季节也无法给出统一的气孔导度变化，这使得增加了更多不确定性。
因此，通过气孔脆弱性曲线来制定灌溉策略需要一种快速、便捷、高通的确定方法来提前观测作物的气孔脆弱性曲线，以得到适用于该作物的P80值(即气孔导度为最大值的80％时对应的水势值)，并将其对应的土壤含水率作为灌水下线来制定灌溉曲线。传统的气孔脆弱性曲线的测量方法破坏叶片较多、测量周期较长，而且无法连续观测，观测到的气孔导度在叶片水平上变异较大导致gs的观测准确度降低，导致确定的灌溉曲线精度和效率较差，有待进一步改善。所以如何提供一种快速、高效的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。
发明内容
为此，本发明提供一种基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法及装置，以解决现有技术中灌溉曲线的测量局限性较高，导致测量精度和效率较差的缺陷。
本发明提供一种基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法，包括：
基于预设的水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据；所述测量对象为目标区域的植物叶片；
基于预设的气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据；并基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列；
基于所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，并将所述气孔脆弱性曲线确定为灌溉曲线。
进一步的，所述的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法，基于所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，具体包括：
将所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列进行整合，得到建立气孔脆弱性曲线的数据集，以基于所述数据集得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线。
进一步的，基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列，具体包括：基于预设的气孔数据采集模块采集所述气孔导度的连续监测设备获取的气孔导度数据，并每隔预设时段确定所采集的气孔导度数据的平均值，基于所述平均值得到所述连续气孔导度序列。
进一步的，所述基于预设的水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据的时间与所述基于预设的气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据的时间对应相同。
进一步的，所述的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法，还包括：从所述气孔脆弱性曲线的数据集中提取测量对象的气孔导度数据为最大值的80％时对应的水势值以及对应的实际气孔导度数据；
基于所述气孔导度数据为最大值的80％时对应的水势值确定相应的灌溉下线；基于所述实际气孔导度数据确定灌水时间和灌水定额。
进一步的，所述气孔导度的连续监测设备的监测步长为1秒；所述水势的连续监测设备的监测步长为2分钟。
本发明还提供一种基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定装置，包括：
连续水势数据获取单元，用于基于预设的水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据；所述测量对象为目标区域的植物叶片；
连续气孔导度序列获得单元，用于基于预设的气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据；并基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列；
灌溉曲线确定单元，用于基于所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，并将所述气孔脆弱性曲线确定为灌溉曲线。
进一步的，所述灌溉曲线确定单元，具体用于：
将所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列进行整合，得到建立气孔脆弱性曲线的数据集，以基于所述数据集得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线。
进一步的，所述气孔数据采集模块，具体用于：基于预设的气孔数据采集模块采集所述气孔导度的连续监测设备获取的气孔导度数据，并每隔预设时段确定所采集的气孔导度数据的平均值，基于所述平均值得到所述连续气孔导度序列。
进一步的，所述基于预设的水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据的时间与所述基于预设的气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据的时间对应相同。
进一步的，所述的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定装置，还包括：数据提取单元，用于从所述气孔脆弱性曲线的数据集中提取测量对象的气孔导度数据为最大值的80％时对应的水势值以及对应的实际气孔导度数据；
灌溉策略确定单元，用于基于所述气孔导度数据为最大值的80％时对应的水势值确定相应的灌溉下线；基于所述实际气孔导度数据确定灌水时间和灌水定额。
进一步的，所述气孔导度的连续监测设备的监测步长为1秒；所述水势的连续监测设备的监测步长为2分钟。
本发明还提供一种实施上述基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法的系统，包括：水势的连续监测设备、气孔导度的连续监测设备、气孔数据采集模块以及数据处理模块；
所述水势的连续监测设备，用于获取测量对象的连续水势数据；
所述气孔导度的连续监测设备，用于获取测量对象的气孔导度数据；所述气孔数据采集模块，用于基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列；
所述数据处理模块，用于基于所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，并将所述气孔脆弱性曲线确定为灌溉曲线。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任意一项所述的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上任意一项所述的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法。
本发明所述的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法，通过水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据，并通过气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据，基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列；通过所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，并将所述气孔脆弱性曲线确定为灌溉曲线。本发明提供的方法能够在不损伤测量对象的前提下快速高通地监测测量对象的气孔导度数据，通过连续快速地监测大量高精度的气孔导度数据和连续水势数据得到气孔脆弱性曲线，从而提高了灌溉曲线测量的精度和效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的根据气孔脆弱性曲线确定灌溉策略的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的气孔脆弱性曲线测量的实物示意图；
图4为本发明实施例提供的以番茄和棉花的气孔脆弱性曲线测量结果为例的数据示意图；
图5为本发明实施例提供的一种基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种实施基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法的系统的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。
附图标记：
1：空调；2：风扇；3：加湿器；4：灯板；5：试管架；6：离心管；7：三脚架；8：云台；9：气孔计；10：气孔数据采集模块；11：水势探头；12：隔热海绵；13：探头固定模块；14：可调节支架；15：连续水势数据采集模块；16：处理器终端。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面基于本发明所述的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法，对其实施例进行详细描述。如图1和2所示，其分别为本发明实施例提供的一种基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法的流程示意图以及根据气孔脆弱性曲线确定灌溉策略的流程示意图，具体过程包括以下步骤：
步骤101：基于预设的水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据。
在本发明实施例中，执行本步骤之前，需要预先进行测量对象选样和取样，并控制环境稳定，确定光适应和测量位点以及安装光诱导和水势的连续监测设备。
具体的，在测量对象选样和取样过程中，需要提前选定待测植物上层无遮挡的完全展开叶的整支枝条，并标记；从枝条的根部切取选定的整枝枝条后，将该枝条上的植物叶片作为测量对象，将根部置于提前装有足量纯净水的离心管中，并用剪刀在水下靠近枝条末端剪除1cm左右，以防止水分张力引起水流不连续形成栓塞；将离心管置于离心管架上，然后放入防风的密封或者半密封箱，并安置于无光的稳定环境中。
在控制测量环境稳定过程中，可在取样后通过LED灯板调节光源的光强，通过空调调节环境温度，并通过加湿器调节环境湿度，采用测量光强为1300μmol m-2s-1，光源选用红蓝光比例为9:1的冷光源。所述的稳定的环境是指光强、温度、湿度、CO2浓度和空气流动速度按照预设方式进行控制得到的稳定测量环境。
在确定光适应和测量位点过程中，可通过气孔计测量枝条上不同叶片多个部位的气孔导度，从而选定具有代表性的气孔连续监测位点。所述气孔连续监测位点是通过气孔导度的连续监测设备测量枝条上不同叶片多个部位的气孔导度，从而选定的具有代表性的测量位点，以能够实现进行气孔导度的连续监测。本发明所述的气孔连续监测位点优选为叶片中部靠近主叶脉的位置。所述水势的连续测量设备的监测对象的为气孔监测植物叶片的相邻植物叶片，其水势连续监测位点为该相邻植物叶片的中间部位。
在安装光诱导和水势的连续监测设备过程中，弱光适应后，将测量枝条连同离心管架一同置于灯下饱和光强处诱导同时通过气孔监测设备实时检测气孔导度数据；光诱导期间，在气孔监测叶片的相邻叶片的中间靠近主叶脉部位安装水势的连续监测设备的水势探头和探头固定模块，并设置测量步长，优选测量步长为2min；水势的连续监测设备的监测对象的为气孔监测叶片的相邻叶片，监测位点为该叶片的中间部位。
在本步骤中，可基于所述水势的连续监测设备获取测量对象上水势连续监测位点的连续水势数据。比如，待气孔导度升高至稳定值后，可同时触发水势的连续监测设备和气孔数据采集模块对测量位点进行监测和采集。其中，气孔数据采集模块的采集步长为2min，采集内容为2min内气孔导度实时记录的气孔导度数据的平均值。2min后再使待测枝条脱离供水裸露于空气中。需要说明的是，由于水势的连续测量设备是通过叶温热电偶捕获植物叶片和样品室的温差来计算液流通量，因此所述水势的连续测量设备在测量时需用隔热厚海绵或者泡沫垫密封好监测部位，比如密封整片待监测植物叶片。
步骤102：基于预设的气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据；并基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列。
具体的，可基于预设的气孔导度的连续监测设备获取测量对象中气孔连续监测位点的气孔导度数据，并基于预设的气孔数据采集模块采集所述气孔导度的连续监测设备获取的气孔导度数据，并每隔预设时段确定所采集的气孔导度数据的平均值，基于所述平均值得到所述连续气孔导度序列。所述基于预设的水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据的时间与所述基于预设的气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据的时间对应相同。也就是，所述的气孔数据采集模块和水势的连续监测设备需要保持采集和监测的同步性，即气孔导度数据和水势数据同时开始采集和监测。比如，基于所述气孔导度的连续监测设备获取测量对象上气孔连续监测位点的气孔导度数据的监测步长可为1s；基于所述水势的连续监测设备获取测量对象上水势连续监测位点的连续水势数据的监测步长可为2min；基于所述气孔数据采集模块会实时采集并导出气孔导度的连续监测设备的气孔导度数据，采集步长为2min，采集内容为气孔导度的连续监测设备2min内监测的气孔导度数据的平均值。
需要说明的是，所述气孔导度的连续监测设备在测量过程中需要稳定的测量环境，即需要预先控制光强、温度、湿度、CO2浓度和空气流动速度等。比如可选用预设的可调节光照强度的低热LED红蓝光的灯板提供光诱导环境；通过空调和加湿器控制环境温湿度；通过通风并保证人员密度控制CO2浓度和空气稳定流动，使得环境中CO2浓度稳定趋于大气CO2浓度。所述作为测量对象的植物叶片需在饱和光强下诱导到气孔完全打开，再开始气孔导度和水势数据的连续监测和采集，气孔导度稳定2min之后再将枝条末端从蒸馏水移出至裸露的空气中进行短期持续亏水处理。所述的气孔数据采集模块和水势的连续监测设备需保持同步性，即气孔导度数据和连续水势数据需要同时开始采集。
步骤103：基于所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，并将所述气孔脆弱性曲线确定为灌溉曲线。
具体的，将所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列进行整合，得到建立气孔脆弱性曲线的数据集，以基于所述数据集得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线。进一步的，可从所述气孔脆弱性曲线的数据集中提取测量对象的气孔导度数据为最大值的80％时对应的水势值及对应的实际气孔导度数据；基于所述气孔导度数据为最大值的80％时对应的水势值确定相应的灌溉下线；基于所述实际气孔导度数据确定灌水时间和灌水定额；以制定相应的灌溉策略。
在具体实施过程中，可通过从气孔脆弱性曲线的数据集提取的P80值对应的土壤含水率作为灌溉下线，以田间持水量作为灌溉上线，制定灌溉策略。具体地，通过上述气孔脆弱性曲线的数据集提取测量对象的P80值及对应的气孔导度。其中，P80值用以制定灌溉下线，对应的气孔导度作为快速衡量灌水时间的标准。然后，根据制定的灌溉策略，通过快速测量气孔设备输出的气孔值以确定是否需要灌水，待气孔导度降至P80值对应的气孔导度时灌水至田间持水量。具体的，所述灌水下线需通过至少3组重复确定，并取平均值。所述通过气孔导度的监测确定灌水时间的环节，需要选用预设时间段的气孔导度数据确定，该时间段内气孔受其它胁迫影响较低，能够较为真实地反映气孔对水势的响应。所述通过气孔导度的监测确定灌水时间的环节，可先通过气孔监测设备的自动测量模式或手动测量模式高通筛选出代表性监测对象。再通过固定气孔测量设备自动测量并将数据传输至处理器终端，待设定时段内气孔导度达到预设的P80值时远程传送数据并发出灌水提醒。在本发明实施例中，通过气孔脆弱性曲线的P80值作为灌水依据可使植物生长和产量达到最佳水平，即气孔导度为最大值的80％时对应的水势值。具体实现过程可如图3所示，其为气孔脆弱性曲线测量的实物示意图。如图4所示，其为以番茄和棉花的气孔脆弱性曲线测量结果为例的数据示意图。
本发明所述的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法，通过水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据，并通过气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据，基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列；通过所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，并将所述气孔脆弱性曲线确定为灌溉曲线。本发明提供的方法能够在不损伤测量对象的前提下快速高通地监测测量对象的气孔导度数据，通过连续快速地监测大量高精度的气孔导度数据和连续水势数据得到气孔脆弱性曲线，从而提高了灌溉曲线测量的精度和效率。
与上述提供的一种基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法相对应，本发明还提供一种基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定装置。由于该装置的实施例相似于上述方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处请参见上述方法实施例部分的说明即可，下面描述的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定装置的实施例仅是示意性的。
请参考图5所示，其为本发明实施例提供的一种基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定装置的结构示意图。本发明所述的一种基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定装置具体包括如下部分：
连续水势数据获取单元501，用于基于预设的水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据；
连续气孔导度序列获得单元502，用于基于预设的气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据；并基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列；
灌溉曲线确定单元503，用于基于所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，并将所述气孔脆弱性曲线确定为灌溉曲线。
进一步的，所述灌溉曲线确定单元，具体用于：
将所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列进行整合，得到建立气孔脆弱性曲线的数据集，以基于所述数据集得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线。
进一步的，所述气孔数据采集模块，具体用于：基于预设的气孔数据采集模块采集所述气孔导度的连续监测设备获取的气孔导度数据，并每隔预设时段确定所采集的气孔导度数据的平均值，基于所述平均值得到所述连续气孔导度序列。
进一步的，所述基于预设的水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据的时间与所述基于预设的气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据的时间对应相同。
进一步的，所述的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定装置，还包括：数据提取单元，用于从所述气孔脆弱性曲线的数据集中提取测量对象的气孔导度数据为最大值的80％时对应的水势值以及对应的实际气孔导度数据；
灌溉策略确定单元，用于基于所述气孔导度数据为最大值的80％时对应的水势值确定相应的灌溉下线；基于所述实际气孔导度数据确定灌水时间和灌水定额。
本发明所述的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法，通过水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据，并通过气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据，基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列；通过所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，并将所述气孔脆弱性曲线确定为灌溉曲线。本发明提供的方法能够在不损伤测量对象的前提下快速高通地监测测量对象的气孔导度数据，通过连续快速地监测大量高精度的气孔导度数据和连续水势数据得到气孔脆弱性曲线，从而提高了灌溉曲线测量的精度和效率。
与上述提供的一种基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法相对应，本发明还提供一种实施基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法的系统。由于该系统的实施例相似于上述方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处请参见上述方法实施例部分的说明即可，下面描述的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定装置的实施例仅是示意性的。
请参考图6所示，其为本发明实施例提供的一种实施基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法的系统的结构示意图。本发明所述的实施基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法的系统具体包括如下部分：
本发明还提供一种实施上述基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法的系统，包括：水势的连续监测设备601、气孔导度的连续监测设备602、气孔数据采集模块603以及数据处理模块604；
所述水势的连续监测设备601，用于获取测量对象的连续水势数据；
所述气孔导度的连续监测设备602，用于获取测量对象的气孔导度数据；所述气孔数据采集模块603，用于基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列；
所述数据处理模块604，用于基于所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，并将所述气孔脆弱性曲线确定为灌溉曲线。
在本发明实施例中，气孔导度的连续监测设备，用于气孔导度的连续监测，以提供测量对象的连续气孔导度序列；水势的连续监测设备，用于叶片水势的连续监测，以获取测量对象的连续水势数据；气孔导度数据的自动采集模块，用于采集所述气孔导度的连续监测设备的气孔导度数据，并且每隔预设时间段计算该时段内所采集气孔导度数据的平均值，最后连续导出所计算的平均值，得到一个连续的气孔导度序列；数据处理模块，与气孔数据采集模块和气孔导度的连续监测设备衔接，用于获取得到建立气孔脆弱性曲线的数据集，以得到作物的灌水下线衡量标准。比如，所述气孔导度的连续监测设备的监测步长可为1s；所述水势的连续监测设备的监测步长可为2min；所述气孔数据采集模块会实时采集并导出气孔导度的连续监测设备的气孔导度数据，采集步长为2min，采集内容为气孔监测设备(气孔导度的连续监测设备)2min内监测的气孔导度数据的平均值。所述气孔导度的连续监测设备可以为气孔计。
具体地，气孔导度的连续监测设备优选LI-600，该设备“Live view”模式下的监测步长可为1s。本发明在原有监测基础上添加气孔数据采集模块，将实时监测的气孔导度数据及时采集记录。其中，气孔数据采集模块的采集步长根据实际情况进行设定，通过软件编程实现，可实时采集并导出气孔计连续监测的气孔导度数据，采集步长可设定，采集内容为气孔监测设备设置步长内数据的平均值。
进一步地，在监测气孔导度数据时，将气孔导度的连续监测设备和处理器终端连接，保证数据实时传输，并监测气孔导度和蒸腾速率的变化。在具体实施过程中可采用2宫格的形式实时观察气孔导度的变化。参数测量界面调出气孔导度gsw、蒸腾速率E和目标环境参数，比如光照强度PAR、饱和水气压亏缺VPDleaf、样品室和参比室的相对湿度RHsamp和RHref、样品室和参比室的温度Tsamp和Tref，从而规避环境异动导致的测量误差。
具体地，水势的连续监测设备包括水势探头、数据采集装置和探头固定模块。数据采集探头为叶温热电偶探头，可根据露点法基本原理测量叶片水势；数据采集装置可以设定数据采集的时间间隔，本发明中水势采集的时间间隔优选为2min；探头固定模块用导热性较差的硬塑料定制而成，适用于待测作物叶片固定，并且可装载水势探头。需要说明的是，水势的连续监测设备可通过温差测量叶水势，因此，测量前必须在原有的固定模块外包裹定制的厚隔热海绵或者厚隔热泡沫。数据处理模块将气孔数据采集模块得到的气孔导度序列和水势的连续监测设备得到的叶水势序列(即连续水势数据)整合，最终得到气孔脆弱性曲线的数据集和P80值作为指标。该指标从生理角度出发，可更贴切地作为作物干旱情况的衡量标准，从而有助于制定合适的灌溉策略。
在一个实际实施例中，气孔导度的连续监测设备监测步长为1s；水势的连续监测步长设置为2min；气孔数据采集模块可实时采集并导出气孔计连续监测的气孔导度数据，采集步长为2min，采集内容为气孔监测设备2min内数据的平均值，最后，导出的连续气孔导度数据和连续水势数据传输到数据处理模块，从而得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，即灌溉曲线。从中提取P80值，用以制定作物的灌溉策略。
本发明中所述气孔导度的连续测量设备和气孔数据采集模块基于气体交换原理实现了在不损伤叶片的情况下，高通、快速、精确地实时自动连续监测作物的气孔导度；所述水势的连续监测设备基于露点法原理，通过叶温热电偶探头实现了叶片水势数据观测的连续化、自动化；所述数据处理模块高效快速地得到建立气孔脆弱性曲线的数据集，短时间内得到P80值和对应的叶水势。通过短时间内快速建立起来的气孔脆弱性曲线的数据集制定特定作物的灌水下线，通过气孔导度的快速测量设备和气孔数据采集模块确定灌水时间，灌水定额为灌水下线至田间持水额的差额。
与上述提供的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法相对应，本发明还提供一种电子设备。由于该电子设备的实施例相似于上述方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处请参见上述方法实施例部分的说明即可，下面描述的电子设备仅是示意性的。如图7所示，其为本发明实施例公开的一种电子设备的实体结构示意图。该电子设备可以包括：处理器(processor)701、存储器(memory)702和通信总线703，其中，处理器701，存储器702通过通信总线703完成相互间的通信。处理器701可以调用存储器702中的逻辑指令，以执行基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法，该方法包括：基于预设的水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据；基于预设的气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据；并基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列；基于所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，并将所述气孔脆弱性曲线确定为灌溉曲线。
此外，上述的存储器702中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法，该方法包括：基于预设的水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据；基于预设的气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据；并基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列；基于所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，并将所述气孔脆弱性曲线确定为灌溉曲线。
又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法，该方法包括：基于预设的水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据；基于预设的气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据；并基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列；基于所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，并将所述气孔脆弱性曲线确定为灌溉曲线。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法，其特征在于，包括：
基于预设的水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据；所述测量对象为目标区域的植物叶片；其中，所述水势的连续监测设备的测量对象为气孔监测植物叶片的相邻植物叶片，水势连续监测位点为该相邻植物叶片的中间部位；
基于预设的气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据；并基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列；
基于预设的气孔数据采集模块采集所述气孔导度的连续监测设备获取的气孔导度数据，并每隔预设时段确定所采集的气孔导度数据的平均值，基于所述平均值得到所述连续气孔导度序列；其中，所述水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据的时间与所述气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据的时间对应相同；在所述气孔导度数据对应的气孔导度升高至稳定值的情况下，同时触发水势的连续监测设备和气孔数据采集模块对测量位点进行监测和采集；
基于所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，并将所述气孔脆弱性曲线确定为灌溉曲线；
从所述灌溉曲线的数据集中提取测量对象的气孔导度数据为最大值的80％时对应的水势值及对应的实际气孔导度数据；基于所述气孔导度数据为最大值的80％时对应的水势值确定相应的灌溉下线；基于所述实际气孔导度数据确定灌水时间和灌水定额，以基于所述灌水时间、所述灌水定额和所述灌溉下线制定相应的灌溉策略。
2.根据权利要求1所述的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法，其特征在于，基于所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，具体包括：
将所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列进行整合，得到建立气孔脆弱性曲线的数据集，以基于所述数据集得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线。
3.根据权利要求1所述的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法，其特征在于，所述气孔导度的连续监测设备的监测步长为1秒；所述水势的连续监测设备的监测步长为2分钟。
4.一种基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定装置，其特征在于，包括：
连续水势数据获取单元，用于基于预设的水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据；所述测量对象为目标区域的植物叶片；其中，所述水势的连续监测设备的测量对象为气孔监测植物叶片的相邻植物叶片，水势连续监测位点为该相邻植物叶片的中间部位；
连续气孔导度序列获得单元，用于基于预设的气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据；并基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列；以及用于基于预设的气孔数据采集模块采集所述气孔导度的连续监测设备获取的气孔导度数据，并每隔预设时段确定所采集的气孔导度数据的平均值，基于所述平均值得到所述连续气孔导度序列；其中，所述水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据的时间与所述气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据的时间对应相同；在所述气孔导度数据对应的气孔导度升高至稳定值的情况下，同时触发水势的连续监测设备和气孔数据采集模块对测量位点进行监测和采集；
灌溉曲线确定单元，用于基于所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，并将所述气孔脆弱性曲线确定为灌溉曲线；
灌溉策略确定单元，用于从所述灌溉曲线的数据集中提取测量对象的气孔导度数据为最大值的80％时对应的水势值及对应的实际气孔导度数据；基于所述气孔导度数据为最大值的80％时对应的水势值确定相应的灌溉下线；基于所述实际气孔导度数据确定灌水时间和灌水定额，以基于所述灌水时间、所述灌水定额和所述灌溉下线制定相应的灌溉策略。
5.一种实施权利要求1方法的系统，其特征在于，包括：水势的连续监测设备、气孔导度的连续监测设备、气孔数据采集模块以及数据处理模块；
所述水势的连续监测设备，用于获取测量对象的连续水势数据；其中，水势的连续监测设备的测量对象为气孔监测植物叶片的相邻植物叶片，水势连续监测位点为该相邻植物叶片的中间部位；
所述气孔导度的连续监测设备，用于获取测量对象的气孔导度数据；所述气孔数据采集模块，用于基于所述气孔导度数据得到连续气孔导度序列；以及用于基于预设的气孔数据采集模块采集所述气孔导度的连续监测设备获取的气孔导度数据，并每隔预设时段确定所采集的气孔导度数据的平均值，基于所述平均值得到所述连续气孔导度序列；其中，所述水势的连续监测设备获取测量对象的连续水势数据的时间与所述气孔导度的连续监测设备获取测量对象的气孔导度数据的时间对应相同；在所述气孔导度数据对应的气孔导度升高至稳定值的情况下，同时触发水势的连续监测设备和气孔数据采集模块对测量位点进行监测和采集；
所述数据处理模块，用于基于所述连续水势数据和所述连续气孔导度序列得到测量对象的气孔导度随水势变化的气孔脆弱性曲线，并将所述气孔脆弱性曲线确定为灌溉曲线；以及用于从所述灌溉曲线的数据集中提取测量对象的气孔导度数据为最大值的80％时对应的水势值及对应的实际气孔导度数据；基于所述气孔导度数据为最大值的80％时对应的水势值确定相应的灌溉下线；基于所述实际气孔导度数据确定灌水时间和灌水定额，以基于所述灌水时间、所述灌水定额和所述灌溉下线制定相应的灌溉策略。
6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-3任意一项所述的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法的步骤。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3任意一项所述的基于气孔脆弱特性的灌溉曲线确定方法的步骤。
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