一种基于温湿度及辐照积累的温室番茄周产量预测方法与流程

本发明涉及农业管理，更具体地说，本发明涉及一种基于温湿度及辐照积累的温室番茄周产量预测方法。

背景技术：

1、温室番茄具有连续开花、连续坐果和分批采收的生产特点，其周产量受温度、空气湿度、辐射条件、授粉状态、果实负载及成熟进程等多种因素共同影响。即使生产性开放花数量相同，不同花序批次由于所处发育阶段、环境经历和授粉条件不同，最终形成的有效果数、平均果重及商品果成熟时间也可能存在明显差异。因此仅依据历史产量、当前花量或者固定经验参数进行估算，难以准确反映指定采收周的商品果产量。

2、现有文献（调控空气相对湿度对温室甜瓜和番茄生长、水分状态及产量的影响，2021年）研究了不同生长阶段空气相对湿度对番茄光合特性、生育期及产量的影响，表明湿度条件对番茄开花坐果期和果实膨大期具有较大影响。但是该文献主要评价不同湿度处理下的生理指标和最终产量，未针对连续变化的温度、湿度和辐射条件建立与具体花序批次相对应的周产量预测方法。

3、公开号为cn111988985a的《受控农业系统和农业的方法》提出检测植物花朵或花蕾，调用典型花果转化率预测果实数量，并结合平均果重及典型成熟时间预测产量和收获时间。该方案虽然可以利用温度、湿度、照度及授粉条件更新转化率，但仍主要依赖花量、典型转化率、平均果重及成熟时间表，难以充分反映不同花序批次的实际生殖状态、生产授粉差异、同期果实负载及成熟分布。

4、此外，生产授粉过程中花器实际受到的振动作用与授粉装置的输入状态并不完全一致，现有方法难以对诊断检测条件和生产授粉条件进行可比评价；在检测信号较弱时，也可能因参数处理不当影响坐果判断。

5、因此，需要一种能够综合花序批次的连续环境经历、授粉状态、果实负载及成熟进程，对温室番茄目标采收周商品产量进行可靠预测的方法。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种基于温湿度及辐照积累的温室番茄周产量预测方法，通过将环境时间序列映射至阶段归一化发育进程，在等发育进程子区间内形成温湿状态辐照积累谱，并利用同一诊断花两级实际振动响应获得生殖兑现参数，结合生产授粉覆盖参数、同期果实负载及成熟归属概率，解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于温湿度及辐照积累的温室番茄周产量预测方法，包括如下步骤：

4、步骤一、获取花序批次开花时间、生产性开放花数量、同期果实负载及温度、水汽压亏缺、冠层吸收光合有效辐射时间序列，确定目标花序批次及目标周成熟归属概率；

5、步骤二、依据品种和发育阶段的温度发育速率，将时间序列映射为阶段归一化发育进程，在等发育进程子区间内按温度与水汽压亏缺联合区间累计辐射量和停留时长，形成温湿状态辐照积累谱；

6、步骤三、根据花器形成阶段和开花坐果阶段的积累谱，从生殖环境响应库获得生殖兑现参数，响应库关联存储标定花序批次的积累谱和生殖兑现参数，参数由同一诊断花在同一诊断频率下依次达到第一实际振动响应和第二实际振动响应所得两级可育花粉释放量确定，第二实际振动响应的花药锥响应幅值高于所述第一实际振动响应；

7、步骤四、根据目标花序批次在实际授粉作用下达到第一实际振动响应的生产性开放花比例确定响应等效生产授粉覆盖参数，并根据生殖兑现参数、覆盖参数及生产性开放花数量确定有效果数；

8、步骤五、根据坐果后阶段的积累谱及同期果实负载确定平均果重，按各目标花序批次的有效果数、平均果重和目标周成熟归属概率汇总得到目标采收周单位面积产量预测值。

9、作为本发明进一步方案，根据花序批次的开花时间、温度时间序列及品种和发育阶段对应的温度发育速率确定连续成熟进程，根据所述连续成熟进程和预先标定的品种商品成熟累积分布函数确定目标周成熟归属概率，并将目标周成熟归属概率不低于预设贡献阈值的花序批次确定为所述目标花序批次。

10、作为本发明进一步方案，将各发育阶段划分为多个等发育进程子区间；当采样时段对应的发育进程区间跨越至少两个等发育进程子区间时，按照所述发育进程区间与各等发育进程子区间的重叠比例，将该采样时段的冠层吸收光合有效辐射量和停留时长分别分配至对应的等发育进程子区间；当发育进程增量为零时，将该采样时段的冠层吸收光合有效辐射量和停留时长分配至当前发育进程所在的等发育进程子区间。

11、作为本发明进一步方案，所述生殖环境响应库按番茄品种分别建立，其建立过程包括：向代表性诊断花的预设激振位置施加多个候选频率的校准激励，检测预设激振位置和花药锥的实际振动响应，并根据花粉释放量不高于背景阈值的校准结果确定预设激振位置至花药锥的机械传递关系；根据机械传递关系调节对同一代表性诊断花的激振输入，使花药锥在同一诊断频率下依次达到第一实际振动响应和第二实际振动响应，并在相互隔离的两个采集时段分别检测第一可育花粉释放量和第二可育花粉释放量。

12、作为本发明进一步方案，所述生殖兑现参数包括可育释放容量分量和第一响应释放分量；可育释放容量分量根据第一可育花粉释放量与第二可育花粉释放量之和相对于参考可育花粉释放量确定，参考可育花粉释放量由相同番茄品种、花龄范围、检测系统和两级响应条件下的参考诊断花预先标定获得；第一响应释放分量根据第一可育花粉释放量在第一可育花粉释放量与第二可育花粉释放量之和中的占比确定；当第一可育花粉释放量与第二可育花粉释放量之和低于预设有效检测下限时，不生成第一响应释放分量。

13、作为本发明进一步方案，先设置候选温度区间和候选水汽压亏缺区间，并根据重复测量误差确定预设变化阈值；对于相邻候选温度区间或者相邻候选水汽压亏缺区间，当对应环境处理下标定花序批次的可育释放容量分量的变化幅度，或者在相邻环境处理均生成第一响应释放分量时所述第一响应释放分量的变化幅度，超过所述预设变化阈值且在独立重复试验中变化方向一致时，保留对应候选区间边界，否则合并对应的相邻候选区间。

14、作为本发明进一步方案，当生产性开放花在实际授粉作用下的花药锥振动频率处于第一实际振动响应的频率允许范围，且花药锥响应幅值达到第一实际振动响应的目标幅值，并且有效持续时间达到第一持续时间或者在达到所述目标幅值的有效时段内等效累积响应量达到经标定的响应量阈值时，判定所述生产性开放花达到第一实际振动响应；根据从目标花序批次分层抽取的生产性开放花中达到第一实际振动响应的数量占抽样数量的比例，确定响应等效生产授粉覆盖参数。

15、作为本发明进一步的方案，本发明一种基于温湿度及辐照积累的温室番茄周产量预测方法能够用于各类互联网平台，用于温室番茄的互联网安全管理，或者提供一种互联网平台或者工业 app，用于监测温室番茄的产量。

16、本发明一种基于温湿度及辐照积累的温室番茄周产量预测方法的技术效果和优点：

17、本发明以花序批次为连续预测对象，将环境时间序列映射至阶段归一化发育进程，并在温度与水汽压亏缺联合区间内累计辐射量和停留时长，以减少自然时间错位及环境均值化造成的信息损失；通过花粉释放量不高于背景阈值的校准激励确定预设激振位置至花药锥的机械传递关系，使两级诊断响应和生产授粉覆盖均以花药锥实际振动响应为统一评价基准；通过同一诊断花的两级实际振动响应获得生殖兑现参数，并结合响应等效生产授粉覆盖参数确定有效果数；在第一响应释放分量未生成时，采用不包含该分量的品种有效果率关系，避免将检测信息不足误作零值；根据坐果后阶段的温湿状态辐照积累谱及同期果实负载确定平均果重，再结合目标周成熟归属概率确定各目标花序批次的目标周产量贡献。由此，不同番茄品种可通过分别建立相应标定库实施预测，各花序批次的环境积累、生殖兑现、授粉覆盖、有效果数、平均果重及目标周贡献形成可追溯的计算链路。