一种基于干深时域诱导根系向下生长的灌溉装置及方法

技术特征：
1.一种基于干深时域诱导根系向下生长的灌溉装置，其特征在于，包括滴灌管、滴灌器、土壤探针和滴灌器控制装置；所述滴灌管的管道轨迹呈锥形螺旋状，根据螺旋线的圈数将滴灌管分为多个圈区，每个圈区上设有多个滴灌器和土壤探针；所述滴灌器控制装置与滴灌器连接，并用于控制滴灌器的开闭。2.根据权利要求1所述的基于干深时域诱导根系向下生长的灌溉装置，其特征在于，所述滴灌器包括滴灌孔、毛管、滴头和流量控制阀；所述流量控制阀的进水口与滴灌管上的滴灌孔连通，所述流量控制阀的出水口与毛管连通，所述滴头与毛管连通。3.根据权利要求2所述的基于干深时域诱导根系向下生长的灌溉装置，其特征在于，还包括螺旋式气管，所述螺旋气管沿滴灌管设置；所述流量控制阀上还设置有导气管，所述导气管与螺旋气管上的气孔连通。4.根据权利要求3所述的基于干深时域诱导根系向下生长的灌溉装置，其特征在于，所述滴灌管的末端为封闭结构，所述滴灌管的上端通过过滤器与进水管连通。5.根据权利要求4所述的基于干深时域诱导根系向下生长的灌溉装置，其特征在于，所述进水管与螺旋气管通过压力导气阀连通。6.根据权利要求2所述的基于干深时域诱导根系向下生长的灌溉装置，其特征在于，所述土壤探针设置在流量控制阀的下部。7.根据权利要求1所述的基于干深时域诱导根系向下生长的灌溉装置，其特征在于，所述滴灌管中相邻圈层，下层圈层的螺距大于上层圈层的螺距。8.一种基于干深时域诱导根系向下生长的灌溉方法，其特征在于，该灌溉方法采用如权利要求1-7任意一项所述的基于干深时域诱导根系向下生长的灌溉装置，其包括以下步骤：进行干深度控制，通过对干深度阀值进行阀值控制，使干深度阀值随根系生长不断提高；进行时域控制，设计模糊控制器，由干深度阀值及当前土壤的干深度作为模糊控制器的输入获取每次的诱导灌溉时长和胁迫灌溉时长的值。9.根据权利要求8所述的基于干深时域诱导根系向下生长的灌溉方法，其特征在于，进行干深度控制包括：s1：取i值为诱导灌溉日序，根据根系生长函数建立干深-时域阀值函数c(i)，有c(i)＝kg(i)cosθ其中，k值为经验系数，根据实际种植环境取值；θ为侧根生长总偏差角，表征所有侧根与主根夹角的均值；g是根系的各几何参数；s2：根据干深-时域阀值函数对干深度阀值c进行函数控制，使干深度阀值随i值的增加不断加深，从而每次灌溉后的当前干深度，干深-时域函数为：h(i)＝kg(i)cosθ。10.根据权利要求8所述的基于干深时域诱导根系向下生长的灌溉方法，其特征在于，进行时域控制包括：s1：设计模糊控制器：根据作物根系生长函数、干深-时域函数、相关土壤信息、最近天
气情况等建立模糊规则库，设计模糊控制器；s2：目标值设定：预设干深度阀值c＝h(i)；s3：当前值获取：土壤探针每天实时获取每层滴灌层的当前土壤含水率e
r
，根据e
r
值得出当前干深度h；s4：执行灌溉决策前，将h值、c值输入模糊控制器，模糊控制器计算出控制变量hc值；s5：模糊控制器根据hc值从模糊规则库解出每次的诱导灌溉时长t和胁迫灌溉时长t0的值；s6：控制系统接收t值、t0值，使第r滴灌层按t值执行诱导灌溉决策，使r-1滴灌层按t0值执行诱导灌溉决策。

技术总结
本发明涉及农业灌溉技术领域，尤其是涉及一种基于干深时域诱导根系向下生长的灌溉装置及方法。基于干深时域诱导根系向下生长的灌溉装置的滴灌管的管道轨迹呈锥形螺旋状，根据螺旋线的圈数将滴灌管分为多个圈区，每个圈区上设有多个滴灌器和土壤探针。基于干深-时域灌溉控制方法在幼苗根系生长期调控土壤的干燥层有多深及干燥保持有多久，使水肥液始终位于根尖稍远处，利用根系的向水肥性原理及胁迫效应，诱导根系逐步向下生长，从而减少作物密植时株间根系缠绕抢夺养分，增加根系与土壤的接触面积，使根系充分吸收深层土壤的水分，从而提高作物的抗涝、抗旱、抗风能力，利于农作物的稳收稳产、增收增产。的稳收稳产、增收增产。的稳收稳产、增收增产。


技术研发人员：刘晓初 郑佳鹏 粱忠伟 萧金瑞 胡缤艺 詹晓婷 任玉慧
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：2022.06.16
技术公布日：2022/9/13