[发明专利]一种应用智能系统培育植物的方法

说明书

本发明公开了一种培育植物的智能系统及方法，该系统包括可视栽培箱、微根管根系生态监测系统、数据统计分析模块、近红外光谱成像与3D图像重建模块、自动滴灌与喷洒模块；植物栽种于可视栽培箱内的侧壁附近，通过微根管根系生态监测系统、近红外光谱成像与3D图像重建模块采集植物的生长数据，并传输至数据统计分析模块，数据统计分析模块判断所需灌溉电解水水量，从而控制自动滴灌与喷洒模块启动滴灌和/或喷洒。该系统和方法采用电解水进行灌溉，可以预防植株病害的发生，同时促进植株根系生长缩短生长周期间接增加产量，此外可以实现精确灌溉，提高灌溉效率。

技术领域

本发明属于植物培育技术领域，具体涉及一种培育植物的智能系统及方法。

背景技术

植物根系作为植物重要的器官之一，不仅在植物生长过程中担任吸收水分的角色，而且其有助于植物在土壤扎根帮助植物固定、吸收土壤中其生长所需养分。然而全球气候变化引起的水资源短缺严重威胁着生物体的生存和农作物的生产，提高农作物生产力，保证高产稳收的重要性不言而喻。现急需一种减少灌溉量的植物培育方法。同时此种培育植物方法不可减少植株果实产量，影响植株发育。

本发明与CN201510788356.0一种实时监测植物根系生长的方法及装置黑色液体水培方法不同，本发明方法中植株全程土培，无需将根系从土壤中分离即可通过智能系统观测植物根系生长情况及植物营养与发育状况。

微酸性电解水是一种以次氯酸为主要杀菌成分的绿色消毒剂，现多用于杀菌消毒领域。弱碱性电解水则有更高的矿物质浓度、富含氢、负氧化还原电位(ORP)。本发明中电解水不仅用于杀菌以预防疾病发生，而且具有生根剂的作用，这使电解水在一定程度上能提高植物养分吸收效率、抑制植物的氧化应激程度，在协调效应下，起到催生作物的效果。

本发明提出的培育方法是：通过智能监控对培育植株土壤灌溉电解水，通过对植物根系促生长作用以达到减少灌溉用水量节约灌溉用水的目的。同时根系的发达生长促进了植株对土壤中营养的吸收进一步使植株叶片茂盛、果实成熟，提高果实品质。

发明内容

本发明的目的是，提供一种培育植物的智能系统及方法，以解决现有灌溉用水量大、果实品质不佳、植物栽培不可控的问题，可以实现精确灌溉，提高灌溉效率。

本发明实现上述目的所采用的技术方案如下：

一种培育植物的智能系统，包括可视栽培箱、微根管根系生态监测系统、数据统计分析模块、近红外光谱成像与3D图像重建模块、自动滴灌与喷洒模块；植物栽种于可视栽培箱内的侧壁附近，通过微根管根系生态监测系统插入栽培箱内采集植物根系及其形态数据，通过近红外光谱成像与3D图像重建模块采集植物的叶片形态及色彩数据，微根管根系生态监测系统及近红外光谱成像与3D图像重建模块将采集的数据传输至数据统计分析模块，数据统计分析模块判断所需灌溉电解水水量，从而控制自动滴灌与喷洒模块启动滴灌和/或喷洒。

上述技术方案中，进一步的，所述的数据统计分析模块采用DSP芯片。

进一步的，所述的系统还包括图像显示模块，该模块用于显示植物生长状态图像、参数、及灌溉数据。

应用上述的智能系统培育植物的方法，如下：所述的微根管根系生态监测系统插入栽培箱内，将采集的植物根系实时画面传输至数据统计分析模块，数据统计分析模块对植物根系的显著性区域进行实时分割；继而，通过形态学算法实现已分割的显著性区域的主根长度L、总根系个数N的计算；

随后，计算已分割显著性区域的颜色丰富度E：

则当前电解水出水量应为：

其中T为当前土壤温度；当前所需电解水浓度为：