[发明专利]一种植物水胁迫状况的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及植物水胁迫状况的测量方法，尤其涉及一种应用激光斜射高度传感器测量研究植物水胁迫状况的方法。

背景技术

水分胁迫是指由于植物水分散失超过水分吸收，导致植物组织含水量下降，膨压降低，正常生理功能受到干扰。我国是人均水资源非常匮乏的农业大国，农作物遭受水分胁迫的现象普遍存在，据统计由它所引起的植物生长受阻和作物产量的减少超过了其它所有胁迫的总和。为了合理有效利用有限的水资源，大力发展节水灌溉，按需灌溉成为当前农业生产乃至整个国民经济发展的一个重要突破口。但是如何确定植物水分胁迫状况，获取植物需水信息，使灌溉充分又能不浪费水资源是制约节水灌溉技术发展的主要瓶颈之一。

目前国内外关于作物水分胁迫检测的相关研究已经取得了不少的成果，主要研究方法有植物生理特征和形态特征诊断法，但大多数生理特征诊断法破坏植物组织，不利于植物健康生长。传统检测植物形态特征的做法有机器视觉法，利用彩色摄像头对植物形态进行图像取样，并采用有限元法提取图像特征，而后应用神经网络对植物含水量与图像有限元特性间的非线性关系进行识别和鉴定，从而预测萎蔫植物的水分胁迫状况。该方法过程复杂，操作难度系数大，且并非直接提取植物形态特征，而是以图像特征识别预测植物含水量，增大了系统误差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于现有技术中关于作物水分胁迫检测方法的缺陷，本发明需要提供一种新的方法来测量植物水胁迫状况，能够实现不破坏植物组织，直接测量植物形态特征，并且操作过程简单，操作难度系数低，测量误差小的效果。

(二)技术方案

由于叶片高度，叶片倾斜角和叶面积等为植物的主要形态特征，与植物体内的水分代谢情况密切相关，因此可通过检测比较植物的上述形态特征的变化来反映植物水胁迫状况。

为解决本发明所提出的技术问题，本发明的技术方案利用高精度的激光传感器测量出植物叶面各点的空间坐标值，计算植物叶片的平均高度，倾斜角度和叶面积等形态特征，比较植物形态特征的变化，确定植物水分胁迫状况。

本发明的技术方案提供一种植物水胁迫状况的测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：确定待测植物的扫描范围和采样点，对所确定扫描范围构建xy平面直角坐标系；

S2：通过扫描获取所述扫描范围内采样点的高度值d_xy；

S3：设定高度阈值D，结合采样点的高度值d_xy，从所述采样点中提取出位于待测植物叶片上的采样点；

S4：结合步骤S1中所构建的xy坐标系及步骤S3中所提取的位于植物叶片上的采样点的高度值，重构植物叶片三维空间形态，并计算出叶片平均高度h₀，叶片倾斜角α₀及叶面积s₀；

S5：根据叶片平均高度h₀，叶片倾斜角α₀及叶面积s₀三个参数以及待测植物种类，判断当前植物亏水情况。

其中，所述xy平面直角坐标系的原点的位置任意设置。

其中，所述步骤S1中所确定的扫描范围包括所构建xy平面直角坐标系x和y坐标轴的最大值X和Y。

其中，所述步骤S3中提取出位于待测植物叶片上的采样点的判断方法为：当d_xy≤D时，确定该采样点位于植物叶片上；当d_xy＞D时，确定该采样点不位于植物叶片上。

其中，所述步骤S3中叶片平均高度h₀，叶片倾斜角α₀及叶面积s₀的计算方法为：