[发明专利]一种植物群体微环境控制装置及方法

说明书

本发明提供一种植物群体微环境控制装置及方法，植物群体微环境控制装置包括：箱体、第一传感器箱以及除湿降温装置通气口。通过第一传感器箱内的传感器对植物群体的形态结构及箱体内环境参数进行检测，根据检测结果利用箱体表面覆盖有电致变色材料以及除湿机或空调扇的作用，来调节箱体内部的光照强度、温度以及湿度。植物群体微环境控制装置在保证待测量作物群体在不测量时的自然生长的前提下，可以实现待测植物群体微环境精确控制，包括光环境、温湿度等，同时实现作物群体形态结构、同化速率、光分布等的测量。

技术领域

本发明涉及农业信息化技术领域，更具体地，涉及一种植物群体微环境控制装置及方法。

背景技术

植物生长的环境因子包括光照、温度、水分、热量、养分和空气，这些因素是植物生命活动中所不能缺少的。农业生产及科学研究中，常通过对上述环境因子的调控实现农业作物的高产、高效生产。以光照为例，光环境是植物生长发育不可缺少的重要物理环境因素之一，通过光质调节，控制植株形态建成是农业信息化领域的一项重要技术；日光是无法控制的，因此人为的补光在作物栽培中受到越来越多的认可，其可以人为控制植物生长的季节并彻底缩短植物生长的时间。因此，实现对上述多种环境因素的有效调控，对于农业作物生产与科研具有重要作用。但目前对上述因素的调控多为在室内或设施中开展，难以实现大田环境下的多个环境因子调控。

人们通过构建设施或室内微环境实现光能的有效利用，最常见的方式是人工气候培养箱，其是具有光照、加湿功能的高精度冷热恒温设备，为研究者提供一个理想的人工气候实验环境；日光温室、连栋温室和塑料大棚也可实现植物生长光环境的控制，其主要是通过内置补光灯实现设施环境内光的补充、通过遮光帘减少进入设施内的光能；一种垂直开启式自动冠层同化箱，箱体采用高透光材料，实现大田条件下的作物冠层可控光环境，并结合二氧化碳浓度等参数变化的测量实现了冠层光和速率的测量。

人工气候培养箱为室内可控光环境装置，只适合微小植物或植物生长早期的实验，且与作物实际在大田生长情况有一定的差异；设施环境内的作物生长条件仍与大田作物生长有较大的环境差异，且由于设施环境较大，难以实现某一微环境的高精度环境控制；一种垂直开启式自动冠层同化箱仅能实现指定位置植物群体的同化速率测量，且其对光环境无法实现自主控制，依赖于箱体材料透光和自然光环境的变化。虽然同化箱上部设置有通风装置，且箱体材料透光性较高，但箱体内的植物从光照、温度、水分、通风性等方面仍与自然环境下有差异，长时间生长在该箱体内生长发育状态会受到一定影响，与自然环境下的作物生长有一定的差异。

发明内容

为了至少部分地克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种植物群体微环境控制装置及方法。

根据本发明的一个方面，提供一种植物群体微环境控制装置，包括：箱体、第一传感器箱以及除湿降温装置通气口；其中，所述箱体前后左右及上表面密闭，下表面为空；所述第一传感器箱布置在所述箱体内部的上表面，并且所述第一传感器箱的内部布置有传感器，用于对所述植物群体进行光照强度、温湿度以及二氧化碳浓度的检测；所述箱体表面覆盖有电致变色材料，用于改变所述箱体内部的光照强度；所述除湿降温装置通气口，布置在所述箱体的侧面上，用于改变所述箱体内部的温度和湿度。

其中，还包括：提升与放置连接单元和移动装置；其中，所述提升与放置连接单元布置在所述箱体的顶部；所述移动装置与所述提升与放置连接单元连接；所述移动装置，用于提升和放置所述箱体。

其中，所述第一传感器箱里面布置有第一光合有效辐射传感器、气体温湿度传感器、图像传感器、高光谱传感器、多光谱传感器、大气压传感器和二氧化碳浓度传感器；其中，所述第一光合有效辐射传感器，用于检测所述植物群体上部的光照强度；所述气体温湿度传感器，用于检测所述箱体内的温度和湿度；所述图像传感器，用于检测所述植物群体的图像；所述高光谱传感器和多光谱传感器，用于获取所述植物群体的光谱数据和成像光谱图像数据；所述大气压传感器，用于检测所述箱体内的大气压；所述二氧化碳浓度传感器，用于检测所述箱体内的二氧化碳浓度。