交替灌溉系统及基于该系统的植株生长跟踪方法

本申请属于交替灌溉，尤其涉及一种交替灌溉系统及基于该系统的植株生长跟踪方法。

背景技术：

1、现有的灌溉系统，通常基于环境检测数据调节植株的灌溉水量以及灌溉频率。无法动态适应植株的生长需求。田间环境下，依据通常的点云建模方式或图像处理方式构建的植株生长状况往往存在一定偏差，尤其无法准确获得植株根系的实时生长动态。因此导致交替灌溉方式下，灌溉时期无法准确匹配植株生长规律，有可能影响植株生长。

技术实现思路

1、本申请要解决的问题是，为交替灌溉系统更为精准的提供植株生长动态的实时反馈，从而通过更为精确的干湿分期调控，提高植株的整体生长速率。

2、为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案为：一种交替灌溉系统，其包括：第一灌溉网络，其铺设在土层浅表区域；第二灌溉网络，其埋设在种植区域地下土层中；其中，第一灌溉网络与第二灌溉网络干湿交替灌溉；并且，第一灌溉网络中还隔离设有独立的标记物管网，其定点为种植区域中的信号植株滴灌配比有标记物质的独立供水；所述标记物管网的供水周期及供水量保持与第一灌溉网络中处于相同种植区域的其他管网一致。

3、可选的，如上任一所述的交替灌溉系统，其中，所述信号植株种植在标记物质隔离基座上，所述标记物质隔离基座埋设在种植区域中信号植株的株位点，具有一体设置的底座与隔离板，所述隔离板合围于底座外周，并且，所述隔离板的顶部边缘超出种植区域土层表面，所述底座设置为中心接近土层表面，四周向下延伸至隔离板底部边缘的圆锥结构，所述圆锥结构的中心顶点设置有网孔，供植株根系穿过所述网孔向下生长，所述圆锥结构的半径不小于种植区域中相邻株位点之间间隔距离的一半。

4、可选的，如上任一所述的交替灌溉系统，其中，所述第一灌溉网络中分别在每个株位点附近均布置有若干能够独立开闭的滴灌阀门，各滴灌阀门分别由株位点中心向外扩散分布；干湿交替的灌溉周期中，第一灌溉网络根据信号植株的生长状态分别调节其各株位点附近滴灌阀门的开启位置，使得滴灌阀门的开启位置接近于各植株根系的分生区、伸长区或新生的侧根根尖。

5、可选的，如上任一所述的交替灌溉系统，其中，所述标记物质隔离基座为不透水的高分子聚合物材质，其埋设深度不超过10cm。

6、可选的，如上任一所述的的交替灌溉系统，其中，所述标记物质为荧光素与荧光素二乙酸酯中的一种或其混合；所述系统还在信号植株的株位点设置有激发光源和/或拍摄设备，用于获取信号植株的生长状态图像，以调节各株位点附近滴灌阀门的开启位置。

7、可选的，如上任一所述的交替灌溉系统，其中，所述激发光源为紫外灯和/或蓝光照明设备。

8、同时，本申请还提供一种植株生长跟踪方法，其基于如上任一所述的交替灌溉系统，包括如下步骤：按照预设的干湿交替周期，分别循环开启第一灌溉网络和第二灌溉网络为植株株位点土层浅表区域和地下土层供水；并在此过程中，动态根据信号植株的生长状态调节第一灌溉网络中各株位点附近滴灌阀门的开启位置，使得滴灌阀门的开启位置接近于各植株根系的分生区、伸长区或新生的侧根根尖。

9、可选的，如上任一所述的植株生长跟踪方法，其中，所述信号植株的生长状态按照如下方式获取：在第一灌溉网络供水期间，按照与其他植株相同的供水量为植区域中的信号植株滴灌配比有标记物质的独立供水，在低光照环境开启激发光源照射信号植株，拍摄获取信号植株的生长状态图像，根据生长状态图像中荧光累积区域的分布情况确定植株根系的分生区、伸长区或新生的侧根根尖距离株位点中心位置的分布状况。

10、可选的，如上任一所述的植株生长跟踪方法，其中，所述标记物质由标记物质隔离基座限制在种植区域中信号植株的株位点附近，并且，信号植株的部分根系由所述标记物质隔离基座限制在株位点土层浅表区域。

11、可选的，如上任一所述的植株生长跟踪方法，其第二灌溉网络中还根据信号植株的生长状态添加有相应的营养物质供给。

12、有益效果

13、本申请所提供的交替灌溉系统及基于该系统的植株生长跟踪方法，其包括设置在土层浅表区域的第一灌溉网络以及埋设在土层地下的第二灌溉网络，两灌溉网络干湿交替灌溉，刺激植株根系，尤其是分生区、伸长区或新生的侧根根尖生长并吸收灌溉物质，在实现节水效果的同时，优化作物根际环境。此外，本系统还可配合在第一灌溉网络的灌溉用水中配比适当标记物质，能够通过植株对标记物质的吸收和运输，利用植株生长旺盛区域对标记物质的积累，从全植株层面实现对其生长效率的可视化表达，结合相应的视觉处理手段，能够更为精准地跟踪植株生长过程，及时调控环境条件和灌溉水平，从而更为动态且精准地为植株提供良好的营养供给和环境调控，实现精细化的田间管理。

1.一种交替灌溉系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的交替灌溉系统，其特征在于，所述信号植株种植在标记物质隔离基座（3）上，所述标记物质隔离基座（3）埋设在种植区域中信号植株的株位点，具有一体设置的底座（31）与隔离板（32），所述隔离板（32）合围于底座（31）外周，并且，所述隔离板（32）的顶部边缘超出种植区域土层表面，所述底座（31）设置为中心接近土层表面，四周向下延伸至隔离板（32）底部边缘的圆锥结构，所述圆锥结构的中心顶点设置有网孔，供植株根系穿过所述网孔向下生长，所述圆锥结构的半径不小于种植区域中相邻株位点之间间隔距离的一半。

3.如权利要求2所述的交替灌溉系统，其特征在于，所述第一灌溉网络（1）中分别在每个株位点附近均布置有若干能够独立开闭的滴灌阀门（11），各滴灌阀门（11）分别由株位点中心向外扩散分布；

4.如权利要求2所述的交替灌溉系统，其特征在于，所述标记物质隔离基座（3）为不透水的高分子聚合物材质，其埋设深度不超过10cm。

5.如权利要求3所述的交替灌溉系统，其特征在于，所述标记物质为荧光素与荧光素二乙酸酯中的一种或其混合；

6.如权利要求5所述的交替灌溉系统，其特征在于，所述激发光源（4）为紫外灯和/或蓝光照明设备。

7.一种植株生长跟踪方法，其特征在于，基于如权利要求1-6任一所述的交替灌溉系统，所述植株生长跟踪方法包括如下步骤：

8.如权利要求7所述的植株生长跟踪方法，其特征在于，所述信号植株的生长状态按照如下方式获取：

9.如权利要求7所述的植株生长跟踪方法，其特征在于，所述标记物质由标记物质隔离基座（3）限制在种植区域中信号植株的株位点附近，并且，信号植株的部分根系由所述标记物质隔离基座（3）限制在株位点土层浅表区域。

10.如权利要求7所述的植株生长跟踪方法，其特征在于，第二灌溉网络（2）中还根据信号植株的生长状态添加有相应的营养物质供给。