CN114568271B - 适用于无土限根基质栽培的灌溉方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于无土限根基质栽培的灌溉方法、装置及系统，该方法包括：获取在任一决策时长内，获取作物根区所在基质的实时含水量；在实时含水量小于基质临界含水量的情况下，获取作物根区所在基质的饱和含水量，以确定所述基质的最大水分持有量；所述饱和含水量是根据所述决策时长所述基质的实时孔隙度、初始孔隙度和初始饱和含水量确定的；根据所述最大水分持有量、所述实时含水量、所述基质的基质体积，确定所述决策时长内的灌溉量。本发明提供的适用于无土限根基质栽培的灌溉方法、装置及系统，根据作物的长势，特别是根系的生长对根区基质持水特性的影响，实时确定作物的需求灌溉量，可以大幅度节约灌溉用水，提高水分的利用效率。

Description

适用于无土限根基质栽培的灌溉方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及自动化灌溉技术领域，尤其涉及一种适用于无土限根基质栽培的灌溉方法、装置及系统。

背景技术

近年来，随着对植物矿物质营养理论研究的深入，传统设施农业以及传统土壤栽培面临的连作障碍、土传性疾病频发等瓶颈问题日益凸显，无土基质栽培作为一种新兴的栽培模式在设施农业中规模日益扩大。无土基质栽培条件下，用人工基质替代天然土壤，为作物根区水分和养分的精准管理创造了条件。

无土栽培条件下作物根际基质的缓冲性远远弱于土壤，为了控制生产成本，多采用限根栽培的模式。所谓限根栽培就是利用物理方法将植物根域范围控制在一定的容积内，通过根区基质的水分和养分的精准调控，保障作物生长提供丰富的水分和养分需求，同时还能够防止植物根系过度生长。植物根系的过度生长会产生生长冗余，会造成的水分和养分的浪费，同时造成经济产量的降低，不利于提高经济系数。

在无土限根基质栽培条件下，现有的根区基质水分管理过程中往往以基质的饱和含水量、田间持水量为决策参考指标，而作物根区基质的饱和含水量、田间持水量往往是根据装填基质的状况被设定为一个常数。

因此，当前的无土限根基质栽培，在生产过程中由于未考虑根系生长对基质水分保持特性的变化，会造成灌溉过程中基质水分的浪费。

发明内容

本发明提供一种适用于无土限根基质栽培的灌溉方法、装置及系统，用以解决现有技术由于未考虑根系生长对基质水分保持特性的变化，会造成灌溉过程中基质水分的浪费的缺陷，充分考虑无土作物栽培过程中作物根系生长对栽培基质持水特性的影响，实时进行营养液灌溉决策，在保证作物生长的同时，进一步提升营养液的利用效率，避免营养液的浪费。

第一方面，本发明提供一种适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，包括：

获取作物根区所在基质在任一决策时长内的实时含水量θ_t；

在所述实时含水量θ_t小于基质临界含水量θ_c的情况下，获取作物根区所在基质的饱和含水量θ_st，以确定所述基质的最大水分持有量FC_t；所述饱和含水量θ_st是根据所述决策时长所述基质的实时孔隙度m_t、初始孔隙度m₀和初始饱和含水量θ_s0确定的；

根据所述最大水分持有量FC_t、所述实时含水量θ_t、所述基质的基质体积VM，确定所述决策时长内的灌溉量I_t。

根据本发明提供的一种适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，在获取作物根区所在基质的饱和含水量θ_st之前，还包括：

获取在所述决策时长内的作物根系体积VR_t；

根据所述作物根系体积VR_t、所述基质的基质体积VM和所述基质的初始孔隙度m₀，确定所述基质的实时孔隙度m_t。

根据本发明提供的一种适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，所述获取在所述决策时长内的作物根系体积VR_t，包括：

根据作物的干物质累积量、干物质根系分配系数和根系的体积比之间的关联关系，建立作物根系体积增长模型；

基于所述作物根系体积增长模型，根据作物的实时干物质累积量W_t，确定在所述决策时长内的所述作物根系体积VR_t。

根据本发明提供的一种适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，在基于所述作物根系体积增长模型，根据作物的实时干物质累积量，确定在所述决策时长内的所述作物根系体积VR_t之前，还包括：

获取作物定植时的初始干物质量W₀、作物从定植至所述决策时长前的干物质累积量，以及作物在所述决策时长内的干物质增量Δw_t，确定所述作物的实时干物质累积量W_t。

根据本发明提供的一种适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，在确定所述作物的实时干物质累积量W_t之前，还包括：

根据所述作物在所述决策时长内的总光合量ADP_t和维持呼吸消耗RM_t，确定所述作物在所述决策时长内的干物质增量Δw_t。

根据本发明提供的一种适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，所述作物在所述决策时长内的总光合量ADP_t的计算公式为：

其中，P_g,max为所述作物的单位叶面积最大总光合速率；ω为初始光能利用率；PAR_t.为所述决策时长t内的光合有效辐射；κ为消光系数；LAI_t为所述作物在所述决策时长t内的叶面积指数；LAI₀为作物定植时的初始叶面积指数；ΔLAI_i为从i-1到i天的时段内所述作物的叶面积指数的增量；PTP_t为决策时长t内的辐热积；c、d为拟合参数。

根据本发明提供的一种适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，所述维持呼吸消耗RM_t的计算公式为：

其中，RM₂₅为25℃时作物的呼吸维持消耗系数；W_t-1为决策时长t-1内作物的干物质累积量；Q₁₀为化学反应速率与温度的相应系数；T_t为决策时长t内的日均气温。

第二方面，本发明还提供一种适用于无土限根基质栽培的灌溉装置，包括：

实时含水量采集单元，用于获取在任一决策时长内，获取作物根区所在基质的实时含水量θ_t；

饱和含水量计算单元，用于在所述实时含水量θ_t小于基质临界含水量θ_c的情况下，获取作物根区所在基质的饱和含水量θ_st，以确定所述基质的最大水分持有量FC_t；所述饱和含水量θ_st是根据所述决策时长所述基质的实时孔隙度m_t、初始孔隙度m₀和初始饱和含水量θ_s0确定的；

灌溉量实时预测单元，用于根据所述最大水分持有量FC_t、所述实时含水量θ_t、所述基质的基质体积VM，确定所述决策时长内的灌溉量I_t。

第三方面，本发明提供一种适用于无土限根基质栽培的灌溉系统，包括灌溉系统本体，所述灌溉系统本体包括运算处理器、水分传感器、温湿度传感器、光合有效辐射传感器和水泵，所述水分传感器、所述温湿度传感器和光合有效辐射传感器分别用于在任一决策时长内，采集对应的参数并发送给所述运算处理器；所述水泵用于根据所述运算处理器计算的灌溉量执行灌溉任务；还包括存储器及存储在所述存储器上并可在所述运算处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述运算处理器执行时执行所述适用于无土限根基质栽培的灌溉方法的步骤。

第四方面，本发明提供一种电子设备，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述任一种所述适用于无土限根基质栽培的灌溉方法的步骤。

第五方面，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述任一种所述适用于无土限根基质栽培的灌溉方法的步骤。

本发明提供的适用于无土限根基质栽培的灌溉方法、装置及系统，根据作物的长势，特别是根系的生长对根区基质持水特性的影响，实时确定作物的需求灌溉量，可以大幅度节约灌溉用水，提高水分的利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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得其他的附图。

图1是本发明提供的适用于无土限根基质栽培的灌溉方法的流程示意图；

图2是本发明提供的适用于无土限根基质栽培的灌溉装置的结构示意图；

图3是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在无土限根基质栽培条件下，由于作物根系的生长空间被限定在相对狭小的容器内，作物根系在基质中生长将对基质的物理特性，特别是孔隙度产生较大影响，而基质的孔隙度的变化将直接影响自身的水分持有特性。

基于此，需要考虑无土限根基质栽培过程中，作物的生长尤其是根系的生长对栽培基质持水特性的影响，进而可以根据作物根际栽培基质持水特性的变化，实时进行营养液灌溉决策，这样在保证作物生长的同时，能进一步提升营养液的利用效率，避免营养液的浪费。

图1是本发明提供的适用于无土限根基质栽培的灌溉方法的流程示意图，如图1所示，包括但不限于以下步骤：

步骤101：获取作物根区所在基质在任一决策时长内的实时含水量θ_t。

在种苗定植前，可以预先测定并记录用于进行无土限根基质栽培所装填的作物根区所在基质的初始饱和含水量θ_s0、初始孔隙度m₀以及基质体积VM，同时还可以记录种苗的初始根系体积V₀。

其中，对于种子直播作物而言，种苗的初始根系体积为0。

然后，用水分传感器采集任一决策时长t内的实时含水量θ_t，为了便于描述后续将任一决策时长t统称为第t天。

步骤102：在所述实时含水量θ_t小于基质临界含水量θ_c的情况下，获取作物根区所在基质的饱和含水量θ_st，以确定所述基质的最大水分持有量FC_t；所述饱和含水量θ_st是根据所述决策时长所述基质的实时孔隙度m_t、初始孔隙度m₀和初始饱和含水量θ_s0确定的。

本发明通过比较实时含水量θ_t与基质临界含水量θ_c的大小，以决策是否需要对基质进行灌溉。

具体地，当θ_t＞θ_c时，则确定不用灌溉；当θ_t≤θ_c时，则认为需要灌溉。在进行灌溉之前，需要先确定出灌溉量I_t。

本发明较现有技术不同的是，本发明考虑到根系在基质空隙中生长，对基质空隙进行挤压，从而导致孔隙度降低，根区基质的饱和含水量也随之降低，故在计算灌溉量时充分考虑作物根系的生长对基质持水量的影响，即本发明是根据所述决策时长所述基质的实时孔隙度m_t、初始孔隙度m₀和初始饱和含水量θ_s0确定基质的饱和含水量θ_st，其计算公式可以为：

其中，FC_t为第t天作物根区基质的田间持水量，即在对无土基质条件下作物进行灌溉时，作物根区基质的最大水分持有量，约为其饱和含水量的85％，即：

FC_t＝θ_st×85％；

步骤103：根据所述最大水分持有量FC_t、所述实时含水量θ_t、所述基质的基质体积VM，确定所述决策时长内的灌溉量I_t。

具体地，灌溉量I_t的计算公式可以表示为：

其中，LR为淋洗系数。

本发明提供的适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，根据作物的长势，特别是根系的生长对根区基质持水特性的影响，实时确定作物的需求灌溉量，可以大幅度节约灌溉用水，提高水分的利用效率。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，在获取作物根区所在基质的饱和含水量θ_st之前，还包括：

获取在所述决策时长内的作物根系体积VR_t；

根据所述作物根系体积VR_t、所述基质的基质体积VM和所述基质的初始孔隙度m₀，确定所述基质的实时孔隙度m_t。

由于m_t为第t天的作物根区基质的实时孔隙度，与第t天的作物根系体积VR_t有关，故可以根据以下公式计算出m_t：

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，在基于所述作物根系体积增长模型，根据作物的实时干物质累积量，确定在所述决策时长内的所述作物根系体积VR_t之前，还包括：

获取作物定植时的初始干物质量W₀、作物从定植至所述决策时长前的干物质累积量，以及作物在所述决策时长内的干物质增量Δw_t，确定所述作物的实时干物质累积量W_t。

具体地，本发明通过建立以下作物根系体积增长模型，以实时模拟计算出第t天(i＝1、2、3、…i、i+1、…t)天的作物根系体积VR_t：

其中，w为干物质量；n为干物质根系分配系数(即作物光合有效物质分配到根系中的比例)；S_RV为根系的体积比，即单位干物质量所占根系的体积。其中，n和S_RV可以通过查阅文献或者布置预实验测定。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，在确定所述作物的实时干物质累积量W_t之前，还包括：

根据所述作物在所述决策时长内的总光合量ADP_t和维持呼吸消耗RM_t，确定所述作物在所述决策时长内的干物质增量Δw_t。

具体来说，作物的实时干物质累积量W_t可以采用以下公式计算：

其中，W₀为作物初始时刻(即定植时刻)的干物质量；Δw_i为从第i-1天到第i天的时段内作物的干物质增量。

Δw_t为第t天的干物质增量，其计算公式可以为：

其中，ADP_t为第t天作物的总光合量；RM_t为第t天作物的维持呼吸消耗；S为生产1g干物质所需碳水化物的量，可取值为1.45。

进一步地，第t天作物的总光合量ADP_t可以采用以下公式进行计算：

其中，P_g,max为所述作物的单位叶面积最大总光合速率；ω为初始光能利用率；PAR_t.为所述决策时长t内的光合有效辐射；κ为消光系数；LAI_t为所述作物在所述决策时长t内的叶面积指数；LAI₀为作物定植时的初始叶面积指数。

进一步地，第t天作物的维持呼吸消耗RM_t，可以采用以下公式进行计算：

其中，RM₂₅为25℃时作物的呼吸维持消耗系数；W_t-1为决策时长t-1内作物的干物质累积量；Q₁₀为化学反应速率与温度的相应系数；T_t为决策时长t内的日均气温。

另外，第t天作物的叶面积指数LAI_t可以利用下列公式计算获得：

其中，LAI₀为作物定植时的初始叶面积指数；ΔLAI_i为从i-1到i天的时段内所述作物的叶面积指数的增量，可以采用叶面积增长模型模拟获取或者机器视觉图像处理法获取；PTP_t为决策时长t内的辐热积；c、d为拟合参数。

由此可见，本发明在进行灌溉量的确定过程中，充分考虑了作物的生长，不仅包括作物根系的生长且包括了作物叶面积的改变，进而引起总光合量的增加，对基质持水量的间接影响，能够进一步提升检测的精度，可以大幅度节约灌溉用水，提高水分利用效率。

图2是本发明提供的适用于无土限根基质栽培的灌溉装置的结构示意图，如图2所示，主要包括：

实时含水量采集单元21，主要用于获取作物根区所在基质的实时含水量；

饱和含水量计算单元22，主要用于在所述实时含水量θ_t小于基质临界含水量θ_c的情况下，获取作物根区所在基质的饱和含水量θ_st，以确定所述基质的最大水分持有量FC_t。

其中，所述饱和含水量θ_st是根据所述决策时长所述基质的实时孔隙度m_t、初始孔隙度m₀和初始饱和含水量θ_s0确定的；

灌溉量实时预测单元23，主要用于根据所述最大水分持有量FC_t、所述实时含水量θ_t、所述基质的基质体积VM，确定所述决策时长内的灌溉量I_t。

需要说明的是，本发明实施例提供的适用于无土限根基质栽培的灌溉装置，在具体运行时，可以执行上述任一实施例所述的适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，对此本实施例不作赘述。

本发明提供的适用于无土限根基质栽培的灌溉装置，根据作物的长势，特别是根系的生长对根区基质持水特性的影响，实时确定作物的需求灌溉量，可以大幅度节约灌溉用水，提高水分的利用效率。

作为另一可选实施例，本发明还提供一种适用于无土限根基质栽培的灌溉系统，主要包括灌溉系统本体；所述灌溉系统本体包括运算处理器、水分传感器、温湿度传感器、光合有效辐射传感器和水泵，所述水分传感器、所述温湿度传感器和光合有效辐射传感器分别用于在任一决策时长内，采集对应的参数并发送给所述运算处理器；所述水泵用于根据所述运算处理器计算的灌溉量执行灌溉任务；

还包括存储器及存储在所述存储器上并可在所述运算处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述运算处理器执行时执行如上述任一实施例提供的适用于无土限根基质栽培的灌溉方法的步骤。

图3是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)310、通信接口(Communications Interface)320、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令，以执行适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，该方法包括：获取在任一决策时长内，获取作物根区所在基质的实时含水量；在实时含水量小于基质临界含水量的情况下，获取作物根区所在基质的饱和含水量，以确定所述基质的最大水分持有量；所述饱和含水量是根据所述决策时长所述基质的实时孔隙度、初始孔隙度和初始饱和含水量确定的；根据所述最大水分持有量、所述实时含水量、所述基质的基质体积，确定所述决策时长内的灌溉量。

此外，上述的存储器330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所提供的适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，该方法包括：获取在任一决策时长内，获取作物根区所在基质的实时含水量；在实时含水量小于基质临界含水量的情况下，获取作物根区所在基质的饱和含水量，以确定所述基质的最大水分持有量；所述饱和含水量是根据所述决策时长所述基质的实时孔隙度、初始孔隙度和初始饱和含水量确定的；根据所述最大水分持有量、所述实时含水量、所述基质的基质体积，确定所述决策时长内的灌溉量。

又一方面，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以执行上述各实施例提供的适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，该方法包括：获取在任一决策时长内，获取作物根区所在基质的实时含水量；在实时含水量小于基质临界含水量的情况下，获取作物根区所在基质的饱和含水量，以确定所述基质的最大水分持有量；所述饱和含水量是根据所述决策时长所述基质的实时孔隙度、初始孔隙度和初始饱和含水量确定的；根据所述最大水分持有量、所述实时含水量、所述基质的基质体积，确定所述决策时长内的灌溉量。

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 (9)

1.一种适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，其特征在于，包括：

获取作物根区所在基质在任一决策时长内的实时含水量；

在所述实时含水量小于基质临界含水量θ _c 的情况下，获取作物根区所在基质的饱和含水量/>，以确定所述基质的最大水分持有量/>；所述饱和含水量/>是根据所述决策时长、所述基质的实时孔隙度/>、初始孔隙度/>和初始饱和含水量/>确定的；

根据所述最大水分持有量、所述实时含水量/>、所述基质的基质体积/>，确定所述决策时长内的灌溉量/>；

在获取作物根区所在基质的饱和含水量之前，还包括：

获取在所述决策时长内的作物根系体积；

根据所述作物根系体积、所述基质的基质体积/>和所述基质的初始孔隙度/>，确定所述基质的实时孔隙度/>；

其中，灌溉量的计算公式为：

；

其中，为淋洗系数。

2.根据权利要求1所述的适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，其特征在于，所述获取在所述决策时长内的作物根系体积，包括：

根据作物的干物质累积量、干物质根系分配系数和根系的体积比之间的关联关系，建立作物根系体积增长模型；

基于所述作物根系体积增长模型，根据作物的实时干物质累积量，确定在所述决策时长内的所述作物根系体积/>。

3.根据权利要求2所述的适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，其特征在于，在基于所述作物根系体积增长模型，根据作物的实时干物质累积量，确定在所述决策时长内的所述作物根系体积之前，还包括：

获取作物定植时的初始干物质量、作物从定植至所述决策时长前的干物质累积量，以及作物在所述决策时长内的干物质增量/>，确定所述作物的实时干物质累积量/>。

4.根据权利要求3所述的适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，其特征在于，在确定所述作物的实时干物质累积量之前，还包括：

根据所述作物在所述决策时长内的总光合量和维持呼吸消耗/>，确定所述作物在所述决策时长内的干物质增量/>。

5.根据权利要求4所述的适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，其特征在于，所述作物在所述决策时长内的总光合量的计算公式为：

；

；

其中，P _{g, max}为所述作物的单位叶面积最大总光合速率；ω为初始光能利用率；PAR _t 为所述决策时长t内的光合有效辐射；κ为消光系数；为所述作物在所述决策时长t内的叶面积指数；LAI ₀为作物定植时的初始叶面积指数；/>为从i-1到i天的时段内所述作物的叶面积指数的增量；PTP _t 为决策时长t内的辐热积；/>、/>为拟合参数。

6.根据权利要求4所述的适用于无土限根基质栽培的灌溉方法，其特征在于，所述维持呼吸消耗的计算公式为：

；

其中，RM ₂₅为25℃时作物的呼吸维持消耗系数；W _t-1为决策时长t-1内作物的干物质累积量；Q ₁₀为化学反应速率与温度的相应系数；T _t 为决策时长t内的日均气温。

7.一种适用于无土限根基质栽培的灌溉装置，其特征在于，包括：

实时含水量采集单元，用于获取作物根区所在基质在任一决策时长内的实时含水量；

饱和含水量计算单元，用于在所述实时含水量小于基质临界含水量θ _c 的情况下，获取作物根区所在基质的饱和含水量/>，以确定所述基质的最大水分持有量/>；所述饱和含水量θ _st 是根据所述决策时长、所述基质的实时孔隙度/>、初始孔隙度/>和初始饱和含水量/>确定的；

在获取作物根区所在基质的饱和含水量之前，还包括：获取在所述决策时长内的作物根系体积/>；根据所述作物根系体积/>、所述基质的基质体积/>和所述基质的初始孔隙度，确定所述基质的实时孔隙度/>；

灌溉量实时预测单元，用于根据所述最大水分持有量、所述实时含水量/>、所述基质的基质体积/>，确定所述决策时长内的灌溉量/>；

其中，灌溉量的计算公式为：

；

其中，为淋洗系数。

8.一种适用于无土限根基质栽培的灌溉系统，其特征在于，包括灌溉系统本体；所述灌溉系统本体包括运算处理器、水分传感器、温湿度传感器、光合有效辐射传感器和水泵，所述水分传感器、所述温湿度传感器和光合有效辐射传感器分别用于在任一决策时长内，采集对应的参数并发送给所述运算处理器；所述水泵用于根据所述运算处理器计算的灌溉量执行灌溉任务；

还包括存储器及存储在所述存储器上并可在所述运算处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述运算处理器执行时执行如权利要求1至6任一项所述适用于无土限根基质栽培的灌溉方法的步骤。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述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计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述适用于无土限根基质栽培的灌溉方法步骤。