一种根据强光环境下作物问题的自动施肥系统和设备及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及作物施肥领域，具体是指一种根据强光环境下作物问题的施肥方法和 设备。
【背景技术】
[0002] 植物的生长是通过光合作用储存有机物来实现的，因此光照强度对植物的生长发 育影响很大，它直接影响植物光合作用的强弱。光照强度与植物光合作用没有固定的比例 关系，但是在一定光照强度范围内，在其它条件满足的情况下，随着光照强度的增加，光合 作用的强度也相应的增加。但光照强度超过光的饱和点时，光照强度再增加，光合作用强度 不增加。光照强度过强时，会破坏原生质，引起叶绿素分解，或者使细胞失水过多而使气孔 关闭，造成光合作用减弱，甚至停止。
[0003] 在逆境光照条件下，植物的生理生化特性会发生相应的变化，如过氧化物酶(P0D) 和过氧化氢酶(CAT)的活性，膜脂过氧化产物(MDA)的含量以及叶绿素的含量等都会发生变 化，这些变化又会进一步影响植物的光合作用，而且这种影响因其生长的生态环境不同而 不同，在研究光强对辣椒、石斛等耐弱光园艺植物的影响时发现，随着光强的增加，叶绿素 含量与CAT活性呈现先上升后下降的趋势，而MDA含量与P0D活性则随光照强度的增加呈先 降后升的趋势，这说明持续过高的光照强度，对植物的生理生化特性会起到抑制作用。
[0004] 但由于每种产品不同生长期对光照要求不同，并且所用光质存在不同程度的问 题，发射光谱不能很好地与植物的光合作用吸收光谱，光质不纯，对植物生长光激励效率不 高。农作物的生长过程中，比较有效的生长助手还是肥料，为植物施以合适的肥料不仅可提 高作物生长率，还能弥补强光环境下的光合作用差值。
【发明内容】
[0005] 为解决上述问题，本发明提供一种根据强光环境下作物问题的自动施肥系统，其 特征在于该系统包括光线检测模块、中央分析控制模块以及自动施肥模块；
[0006] 其中光线检测模块包含光线检测设备，测定作物所处环境下的光线强度数据； [0007]中央分析控制模块中包括光信息分析模块、运算模块、输入模块，输入模块连接光 信息分析模块和运算模块；
[0008] 所述光信息分析模块接收光线强度数据进行分析和强光分级，并输出强光级别到 运算模块；
[0009] 所述运算模块中设有强光级别与施肥信息之间的运算公式，根据运算公式得到与 强光级别相匹配的施肥信息，并传输到自动施肥模块；
[0010] 所述输入模块包括施肥信息参数的调整输入端和光线信息输入端；
[0011] 自动施肥模块根据施肥信息对作物湖巴。
[0012] 优选的，所述光线检测设备中包括光照传感器、光强信息输出设备。
[0013] 植物光合作用对光强的响应表现为在黑暗中叶片不进行光合作用，而是通过呼吸 作用释放C0 2，随着光照强度的增大，光合速率相应增大，当达到某一光照强度值时，叶片的 光合速率等于呼吸速率，此时光照强度即为光补偿点，在低光照强度时，光合速率会随着光 照强度的增大而增大，当光强增加到达某一强度时，光合速度不再增加，此时的光照强度即 为光饱和点，若光强进一步升高，光照强度大于光饱和点后，则会发生光抑制，光合速率反 而下降。
[0014] 优选的，所述强光环境是指在日照时间内光强持续低于作物光饱和点的时间大于 等于1小时的光环境;强光级别的确定方法如下:强光环境时间是指作物在N天内持续处于 强光环境下累积时间的日平均值，其中N2 2;
[0015] 当强光环境时间=1~2小时时，所述强光级别为1级；
[0016] 当强光环境时间=2~3小时时，所述强光级别为2级；
[0017] 当强光环境时间=3~4小时时，所述强光级别为3级；
[0018] 当强光环境时间=4~5小时时，所述强光级别为4级；
[0019] 当强光环境时间=5~6小时时，所述强光级别为5级；
[0020] 当强光环境时间=7~8小时时，所述强光级别为6级；
[0021] 当强光环境时间>8小时时，所述强光级别为7级。
[0022]优选的，所述强光级别信息还可通过预先人工输入或者通过连接互联网获取;所 述预先人工输入是指工作人员根据未来一天或者一周的光线强弱情况来预先设定强光级 另IJ;所述通过连接互联网获取是指光信息分析模块中设有能够自动获取未来一天或一周光 线强弱信息的系统，该系统与互联网通过有线或无线方式连接。
[0023] 优选的，所述中央分析控制模块中的运算公式为：φ (U3) = f(F,R,W,C,T,M,0):
[0024] 所述预算公式中φ表示强光级别与作物相关信息的组合；
[0025] 所述运算公式f表示强光级别与作物相关信息的组合史与施肥信息之间的对应关 系；
[0026] 所述施肥信息包括肥料品种、肥料总重量、浓度、施肥时间和频率以及自动施肥方 式；
[0027] 运算公式中所述I表示强光级别；所述Ρ表示作物相关信息；所述F表示肥料的品 种;所述R表示所述肥料各品种的重量比例;所述W表示所述每亩所施肥料的重量;所述C表 示肥料的浓度;所述Τ表示施肥时间，施肥时间是指达到强光级别后开始施肥的时间，即施 肥起始时间;所述Μ表示自动施肥方式;所述0表示其他施肥信息；
[0028] 所述其他施肥信息包括施肥周期、自动施肥流量；
[0029] 其中运算公式中的？、？、1?、1、(：、1'、1、0可以在自动施肥前通过输入模块进行人工设 定、调整或保存。
[0030] 优选的，所述作物相关信息包括作物品种、作物占地面积、作物生长时期；
[0031 ]所述作物品种包括花生、大豆、西红柿、白菜、水稻、棉花；
[0032] 所述作物生长时期包括播种期、苗期、花期、结荚期、成熟期。
[0033] 优选的，自动施肥前可选择预存的运算公式中的各自动施肥信息值。
[0034] 优选的，所述肥料品种F包括氮肥、钾肥、磷肥、复合肥、固氮菌肥、微生物肥、有机 碳肥；
[0035] 所述氮肥包括碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、氨水、液氨、硝酸钠、硝酸钙、硝酸铵、硝 酸铵钙、硫硝酸铵、尿素、聚磷酸铵；
[0036] 所述钾肥包括氯化钾、硫酸钾、草木灰、钾泻盐、磷酸一钾(磷酸二氢钾）；
[0037] 所述磷肥包括磷酸一铵、磷酸二铵、双烧磷肥、钙镁磷肥、重过磷酸钙、过磷酸钙、 颗粒磷肥、富过磷酸钙、磷酸铵、白磷肥、磷酸轻钙、聚磷酸铵；
[0038] 所述固氮菌肥包括自生固氮菌肥料、根际联合固氮菌肥料、复合固氮菌肥料；
[0039] 所述氨基酸肥包括甘氨酸、苏氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸等氨基酸的一种或 几种；
[0040] 所述中微量元素肥包括钙肥、硅肥、硼肥、锌肥、铁肥、锰肥的一种或几种；
[0041 ]所述施肥方式Μ包括深施、浅施、表施、匀施、茎叶表面施、撒施法、条施法、穴施法、 环施法、喷施法、滴灌施肥。
[0042] 优选的，其中所述强光级别2 3级时，所述施肥时间0 < Τ < 2h，每亩所施肥料的重 量为1 kg < W < 50kg，肥料品种为氮肥、钾肥、磷肥、复合肥、固氮菌肥、微生物肥、有机碳肥、 氨基酸肥、中微量元素肥的一种或几种；
[0043] 所述强光级别2 6级时，所述施肥时间0 < T < 0.5h，每亩所施肥料的重量为10kg < W < 50kg，肥料品种为氮肥、钾肥、磷肥、复合肥、固氮菌肥、微生物肥、有机碳肥、氨基酸肥、 中微量元素肥的一种或几种。
[0044] 优选的，所述自动施肥模块中包括肥料组成自动调配系统以及自动施肥喷灌或微 灌系统；
[0045] 所述肥料组成自动调配系统是指能够接受中央分析控制装置的施肥信息数据自 动配置所需肥料的系统，包括称量系统、搅拌系统、肥料运输系统；
[0046] 所述自动施肥喷灌系统包括固定式喷灌系统、半固定式喷灌系统以及移动式喷灌 系统；
[0047] 所述自动施肥微灌系统包括滴灌系统、微喷灌系统、小管出流灌系统以及渗灌系 统。
[0048] 本发明还提供一种根据强光环境下作物问题的施肥设备组，其特征在于包括光线 检测设备、中央分析控制设备以及自动施肥设备并依次连接；
[0049] 所述光线检测设备是指测定作物所处环境下的光线强度的设备，包括光照传感 器、光线信息输出装置，光照传感器通过信号连接光线信息输出装置；
[0050] 所述光信息分析设备是指，分辨所检测的光是否为强光的设备；
[0051] 所述中央分析控制设备是指能够将检测到的光线强度信息进行分析得到强光级 另IJ，能够通过运算将强光级别与施肥信息相匹配，并且还能够施输入肥信息参数和光线信 息数据的设备，；
[0052] 所述自动施肥设备是指能够接受中央分析控制系统输出的施肥信息数据并进行 自动施肥操作的系统，包括肥料组成自动调配装置和自动施肥喷灌或滴灌装置。
[0053] 本发明还提供应用上述系统或设备组解决强光环境下作物生长异常的自动施肥 方法，其中所述作物品种包括花生、大豆、西红柿、白菜、水稻、棉花;所述肥料品种包括氮 肥、钾肥、磷肥、复合肥、固氮菌肥、微生物肥、有机碳肥、氨基酸肥、中微量元素肥。
[0054]本发明的有益效果：
[0055] 1、解决强光下，自动施肥以补偿作物生长过程中营养元素的缺失；
[0056] 2、节约人力成本，自动检测光照强弱情况，实现自动化施肥；
[0057] 3、自动调节作物的生长发育和形态建成、缩短培养周期、提高品质，而且能够大大 减少能耗，降低成本；
[0058] 4、该方法具有监控和管理功能，使强光环境下自动施肥系统更加智能化和人性 化。
【具体实施方式】
[0059] 下面对本发明的【具体实施方式】作进一步说明：
[0