[发明专利]一种温室有机基质栽培番茄的精准灌溉控制方法

权利要求书

1.一种温室有机基质栽培番茄的精准灌溉控制方法，其特征在于，该方法采用附加小时时数约束的辐射阈值触发灌溉方式，具体为：在修正得到以小时为时间尺度以短期预测番茄需水情况的灌溉模型基础上，附加灌溉模型计算的小时时数约束条件，包括以下步骤：

1)判断当日当前整点时刻是否处于灌溉量估算的有效时段内，灌溉量估算的有效时段设置为6:00～18:00；

2)在灌溉量估算的有效时段内，获取辐射累积至阈值的时间，判断该时间是否满足小时时数约束条件，否则等到下一个整点时刻获取满足灌溉触发条件时间间隔内的每小时气象数据，满足灌溉触发条件时间间隔内的每小时气象数据包括室内时平均空气温度、时平均空气湿度和室外太阳辐射时变化量；

3)根据当日日期确定番茄生长参数和灌溉模型权重系数，构建可用于短期预测番茄灌溉需水量的小时间尺度蒸腾-辐射综合灌溉模型，并估算满足灌溉触发条件时间段内的每小时灌溉量，叠加获取总灌溉量，具体包括以下步骤：

31)获取当前日期的番茄生长参数，即冠层叶面积指数LAI，若实际温室没有实时测量番茄冠层叶面积指数，则通过番茄生长模型的sigmoid函数进行模拟，所述的番茄生长模型采用TOMGRO模型，则有：

其中，LAI_init为初始叶面积指数，LAI_max为最大叶面积指数，L_lag为叶片生长率滞后系数，L_gr为叶片生长率，N为主茎干上的茎节数；

所述的TOMGRO模型假设单个作物生长最适温度，用增减因子模拟番茄生长对室内气温的响应，则有：

f_N(T)＝min{min[V₀(T)，V₁(T)]，NUM}

V₀(T)＝0.25+0.025T

V₁(T)＝2.5-0.05T

其中，N_m为最大茎节出现率，f_N(T)为温度抑制函数，NUM为最大茎节生长率，V₀(T)和V₁(T)分别为根据番茄生长率对室内空气温度T的响应曲线以简化的作物生长率增长和衰减因子；

32)构建基质栽培番茄蒸腾模型计算每小时的番茄蒸腾量Tr_sub，则有：

其中，C_a为计算系数，VPD为水汽压差，R_nd为与叶面积指数LAI相关的冠层截留净辐射，T_hr为室内时平均空气温度，r_an为空气动力阻抗，r_sn为冠层表层阻抗，Δ为水汽压差与温度曲线的斜率，λ为单位转换系数，γ为干湿表常数；

33)根据太阳辐射线型比例供水模型计算额外补偿太阳辐射产生的作物耗水量I_rad，则有：

I_rad＝τR_s/λ

其中，τ为温室透光率，R_s为室外太阳辐射时变化量；

34)根据当前日期即番茄定植后的天数，确定当日权重系数，并构建以小时为计算步长的小时间尺度蒸腾-辐射综合灌溉模型，并计算番茄每小时的灌溉需水量I_demand，则有：

I_demand＝ω_subTr_sub+ω_radI_rad+ω_bias

其中，ω_sub、ω_rad、ω_bias分别为当日权重系数；

当日权重系数在不同生长阶段的表示为：

生长初中期(1≤t≤30)：

生长后期及正常摘果期间(31≤t≤240)：

最后一轮摘果期间(241≤t≤300)：

其中，t为番茄定植后的天数，ω_sub(t)为第t天的蒸腾项权重系数，ω_rad(t)为第t天的为辐射补偿项权重系数，ω_bias(t)为第t天的为偏置项权重系数；

4)将累积至辐射阈值并满足小时时数时所达到的整点时刻信息和灌溉量数据发送给灌溉设备执行灌溉，在完成一次灌溉后停止灌溉设备，并等待下一次满足触发条件的灌溉指令，直至当前时刻不在灌溉量估算的有效时段内，关闭灌溉设备，即表示当日灌溉事件全部完成；

在该精准灌溉控制方法中，当由于阴雨天气下辐射强度小累积至阈值的时间长而无法自动触发灌溉时，则设置在灌溉有效时段结束时刻以总灌溉量触发一次灌溉，以保证当日番茄的正常水分需求。