水肥一体化四控灌溉施肥方法
专利汇可以提供水肥一体化四控灌溉施肥方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种 水 肥一体化四控 灌溉 施肥 方法，方法由 灌溉施肥 的时间控制、施肥量控制、养分比例控制、 土壤 湿度控制四个方面内容组成。本发明针对不同作物的水分需求和根系深度实现土壤湿度和灌溉深度的精良控制，可以将灌溉水和 肥料 溶液限定在根区范围，从而避免过量施肥引起的挥发、渗漏等损失，实现水肥的高效利用。本发明可以实现精确施肥，并节省人工。本发明根据作物养分需求规律进行施肥控制，并科学合理地控制灌溉施肥的时间和空间，既保证作物能够良好生长，实现高产稳产，又可控制因过量施肥造成肥料流失或挥发造成环境污染，并减轻土壤板结和连作障碍等。，下面是水肥一体化四控灌溉施肥方法专利的具体信息内容。
1.水肥一体化四控灌溉施肥方法，其特征在于：所述四控灌溉施肥方法由灌溉施肥的时间控制、施肥量控制、养分比例控制、土壤湿度控制四个方面内容组成。
2.如权利要求1所述的水肥一体化四控灌溉施肥方法，其特征在于:
时间控制，又包括灌溉施肥的时期控制与每次灌溉施肥的时长控制；
施肥量控制，又包括施肥总量控制与单次施肥量控制；
养分比例控制，又包括肥液浓度控制与肥液养分配比控制；
土壤湿度控制，又包括湿润程度控制与湿润深度或灌溉深度控制。
3.如权利要求2所述的水肥一体化四控灌溉施肥方法，其特征在于：
所述时期控制为根据作物生育阶段设置在作物对水肥需求的敏感阶段和旺盛阶段，所述时长控制为根据不同作物对土壤湿度和阶段养分量的需求来确定每次灌溉施肥的时长，并通过电脑或控制器来设定；
所述的施肥总量控制为根据作物品种、目标产量、基础地力科学制定施肥总量，所述单次施肥量控制为根据作物不同生长阶段营养需求程度，按灌溉次数分解单次施肥量；
所述肥液浓度控制为根据不同作物对肥液浓度的耐受程度和土壤湿度确定灌溉浓度，所述肥液养分配比控制为根据作物不同生长阶段对不同营养元素的需求，通过人工或配肥设备配制不同养分比例的肥液，并通过施肥设备实施水肥一体化灌溉施肥；
所述湿润程度控制为根据不同作物对土壤水分的要求控制适合的土壤湿度，所述土壤湿度通过在根系密集区或最大根土功能空间的中部埋设水分传感器采集而来，控制器根据采集的土壤湿度在达到作物水分需求上限或下限后开启或关闭灌溉阀门；
所述湿润深度控制为根据作物根系主要分布区控制灌溉水在土壤中下渗的深度；所述湿润深度控制信号由根系密集区或最大根土功能空间下部埋设的底层土壤水分传感感应而来，当控制器收到水分下渗到根层下部的感应信号后关闭灌溉阀门。
4.如权利要求3所述的水肥一体化四控灌溉施肥方法，其特征在于：
当作物为淹水作物时，所述湿润深度控制为灌溉深度控制，即饱和水层上下限控制，所述土壤水分传感器为测量田面水位及落干后土壤饱和水所处位置的水位器，当控制器收到水位下限或上限后打开或关闭灌溉阀门。
5.如权利要求4所述的水肥一体化四控灌溉施肥方法，其特征在于：
所述根系密集区或最大根土功能空间为作物成熟后的根系密集分布区。
6.如权利要求5所述的水肥一体化四控灌溉施肥方法，其特征在于：
所述作物包括番茄，其生长阶段中的水肥敏感阶段为番茄的开花结果期，所述旺盛阶段为番茄的果实膨大期和盛果期；
所述淹水作物包括水稻，其生长阶段中的水肥敏感阶段为水稻的分蘖期、拔节期、抽穗杨花期、灌浆期，所述旺盛阶段为水稻营养生长的快速阶段。
7.如权利要求1或2或3或6所述的水肥一体化四控灌溉施肥方法，其特征在于：
具体步骤依次如下：
数据库建立：
对不同种植地点根据卫星定位器的定位方案进行区域坐标编号，调查区域内的土壤类型、测定土壤肥力数据，根据不同作物的生长特点和水分养分需求规律确定模型；建立不同作物在其不同生长阶段所需的土壤湿度、养分需求量、养分比例、可耐受的施肥浓度等指标的数据库，并使用显示器触摸屏界面存入到控制器中；
灌溉施肥参数调用：
在种植地点通过控制器获取卫星定位器的位置数据，控制器自动在数据库中调用种植区域内不同种植作物的灌溉施肥参数，选择作物之后根据灌溉施肥参数与模型，制定施肥方案；
肥水配制和养分比例控制：
根据数据库提供的作物不同生长阶段对不同营养元素的要求，选取溶解性良好的尿素、磷酸二氢钾、氯化钾或其它肥料，按比例溶解配制成滴灌液肥，储存于肥料桶中，或根据施肥参数自动按比例获取不同养分液体肥料配制成滴灌液肥，直接供应灌溉施肥系统应用，从而实现养分比例控制；
智能动态监控：
控制器控制并定时采集设置于灌溉施肥区的卫星定位器、图像采集器、土壤水分传感器、养分浓度、养分比例、灌溉量等数据；
时间控制：
根据灌溉施肥方案，结合动态监测，确定作物灌溉施肥的时期与每次灌溉施肥的时长；
施肥量控制：
根据灌溉施肥方案，结合动态监测，确定施肥总量控制与单次施肥量控制；
土壤湿度控制：
根据灌溉施肥方案，结合动态监测，确定作物的湿润程度与湿润深度；
湿润程度控制：
根据中层土壤水分传感器测量，实现灌溉湿润程度控制：灌溉水由滴头滴入土壤，并在植物根区扩散下渗，当埋于根层中部的土壤水分传感器感应达到作物水分需求上限时，感应信号指示控制阀关闭，本次灌溉结束；
湿润深度控制：
根据底层土壤水分传感器，实现灌溉深度控制，灌溉水由滴头滴入土壤，并在植物根区扩散下渗，当灌溉湿润锋到达根层下部时，埋在该层的水分传感器感应到土壤湿度提高，并通过电信号指示控制阀关闭，完成单次灌溉过程；
对于淹水作物，通过确定灌溉前水层或土壤饱和水需要下降到达的位置，并确定灌溉后的水层厚度，从而控制灌溉深度，实现灌溉控湿或深；
重复步骤3-步骤9；
作物收割，完成整个灌溉施肥过程。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述图像对比的方法步骤如下：
在步骤3-11中，动态监控并采集图像数据，与数据库中的缺氮或磷或钾作物叶片图片或养分超量作物叶片照片进行对比，并根据图像对比结果进行灌溉施肥方案的修正。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述图像对比的方法步骤如下：
第一步，人工或自动获取多个位置点中的一个叶片图像；
第二步，对叶片图像与标准叶片图像进行对比，找到与其最近似的数据库中存储的标准图像，当两者灰度数据一致度超过5-15%，即可判断其中度缺钾或缺磷肥或氮肥，超过
30%，及判断为严重缺乏，同时根据所缺肥料的种类，调整施肥方案。
水肥一体化四控灌溉施肥方法
技术领域
背景技术
发明内容
施肥量控制，又包括施肥总量控制与单次施肥量控制；
养分比例控制，又包括肥液浓度控制与肥液养分配比控制；
土壤湿度控制，又包括湿润程度控制与湿润深度或灌溉深度控制。
上述的施肥总量控制为根据作物品种、目标产量、基础地力科学制定施肥总量，上述单次施肥量控制为根据作物不同生长阶段营养需求程度，按灌溉次数分解单次施肥量；
上述肥液浓度控制为根据不同作物对肥液浓度的耐受程度和土壤湿度确定灌溉浓度，上述肥液养分配比控制为根据作物不同生长阶段对不同营养元素的需求，通过人工或配肥设备配制不同养分比例的肥液，并通过施肥设备实施水肥一体化灌溉施肥；
上述湿润程度控制为根据不同作物对土壤水分的要求控制适合的土壤湿度，上述土壤湿度通过在根系密集区或最大根土功能空间的中部埋设水分传感器采集而来，控制器根据采集的土壤湿度在达到作物水分需求上限或下限后开启或关闭灌溉阀门。
上述淹水作物包括水稻，其生长阶段中的水肥敏感阶段为水稻的分蘖期、拔节期、抽穗杨花期、灌浆期，上述旺盛阶段为水稻营养生长的快速阶段。
步骤1、数据库建立：
对不同种植地点根据卫星定位器的定位方案进行区域坐标编号，调查区域内的土壤类型、测定土壤肥力数据，根据不同作物的生长特点和水分养分需求规律确定模型；建立不同作物在其不同生长阶段所需的土壤湿度、养分需求量、养分比例、可耐受的施肥浓度等指标的数据库，并使用显示器触摸屏界面存入到控制器中；
步骤2、灌溉施肥参数调用：
在种植地点通过控制器获取卫星定位器的位置数据，控制器自动在数据库中调用种植区域内不同种植作物的灌溉施肥参数，选择作物之后根据灌溉施肥参数与模型，制定施肥方案。
步骤5、时间控制：
根据灌溉施肥方案，结合动态监测，确定作物灌溉施肥的时期与每次灌溉施肥的时长；
步骤6、施肥量控制：
根据灌溉施肥方案，结合动态监测，确定施肥总量控制与单次施肥量控制；
步骤7、土壤湿度控制：
根据灌溉施肥方案，结合动态监测，确定作物的湿润程度与湿润深度；
步骤8、湿润程度控制：
根据中层土壤水分传感器测量，实现灌溉湿润程度控制：灌溉水由滴头滴入土壤，并在植物根区扩散下渗，当埋于根层中部的土壤水分传感器感应达到作物水分需求上限时，感应信号指示控制阀关闭，本次灌溉结束；
步骤9、湿润深度控制：
根据底层土壤水分传感器，实现灌溉深度控制，灌溉水由滴头滴入土壤，并在植物根区扩散下渗，当灌溉湿润锋到达根层下部时，埋在该层的水分传感器感应到土壤湿度提高，并通过电信号指示控制阀关闭，完成单次灌溉过程；
对于淹水作物，通过确定灌溉前水层或土壤饱和水需要下降到达的位置，并确定灌溉后的水层厚度，从而控制灌溉深度，实现灌溉控湿或深；
步骤10、重复步骤3-步骤9；
步骤11、作物收割，完成整个灌溉施肥过程。
本发明的水肥一体化四控灌溉施肥方法进一步设置为：
第一步，人工或自动获取多个位置点中的一个叶片图像；
第二步，对叶片图像与标准叶片图像进行对比，找到与其最近似的数据库中存储的标准图像，当两者灰度数据一致度超过5-15%，即可判断其中度缺钾或缺磷肥或氮肥，超过
30%，及判断为严重缺乏，同时根据所缺肥料的种类，调整施肥方案。
具体实施方式
一种水肥一体化四控灌溉施肥方法，包括灌溉施肥的时间控制、施肥量控制、养分比例控制、土壤湿度控制。
肥液浓度控制为根据不同作物对肥液浓度的耐受程度和土壤湿度确定灌溉浓度，肥液养分配比控制为根据作物不同生长阶段对不同营养元素的需求，通过人工或配肥设备配制不同养分比例的肥液，并通过施肥设备实施水肥一体化灌溉施肥；
湿润程度控制为根据不同作物对土壤水分的要求控制适合的土壤湿度，土壤湿度通过在根系密集区或最大根土功能空间的中部埋设水分传感器采集而来，控制器根据采集的土壤湿度在达到作物水分需求上限或下限后开启或关闭灌溉阀门。
对不同种植地点根据卫星定位器的定位方案进行区域坐标编号，调查区域内的土壤类型、测定土壤肥力数据，根据不同作物的生长特点和水分养分需求规律确定模型；建立不同作物在其不同生长阶段所需的土壤湿度、养分需求量、养分比例、可耐受的施肥浓度等指标的数据库，并使用显示器触摸屏界面存入到控制器中；
步骤2、灌溉施肥参数调用：
在种植地点通过控制器获取卫星定位器的位置数据，控制器自动在数据库中调用种植区域和内不同种植作物的灌溉施肥参数，选择作物之后根据灌溉施肥参数，制定施肥方案。
步骤4、智能动态监控：
控制器控制并定时采集设置于灌溉施肥区的卫星定位器、图像采集器、土壤水分传感器、养分浓度、养分比例、灌溉量等数据；
步骤5、时间控制：
根据灌溉施肥方案，结合动态监测，确定作物灌溉施肥的时期与每次灌溉施肥的时长；
步骤6、施肥量控制：
根据灌溉施肥方案，结合动态监测，确定施肥总量控制与单次施肥量控制；
步骤7、土壤湿度控制：
根据灌溉施肥方案，结合动态监测，确定作物的湿润程度与湿润深度；
步骤8、湿润程度控制：
根据中层土壤水分传感器测量，实现灌溉湿润程度控制：灌溉水由滴头滴入土壤，并在植物根区扩散下渗，当埋于根层中部的土壤水分传感器感应达到作物水分需求上限时，感应信号指示控制阀关闭，本次灌溉结束；
步骤9、湿润深度控制：
根据底层土壤水分传感器，实现灌溉深度控制，灌溉水由滴头滴入土壤，并在植物根区扩散下渗，当灌溉湿润锋到达根层下部时，埋在该层的水分传感器感应到土壤湿度提高，并通过电信号指示控制阀关闭，完成单次灌溉过程；
通过确定灌溉前土壤饱和水需要下降到达的位置，并确定灌溉后的水层厚度，从而控制灌溉深度，实现灌溉“控湿（深）”
步骤10、重复步骤3-步骤9；
步骤11、作物收割，完成整个灌溉施肥过程。
图像对比的方法步骤如下：
第一步，人工或自动获取多个位置点中的一个叶片图像；
第二步，对叶片图像与标准叶片图像进行对比，找到与其最近似的数据库中存储的标准图像，当两者灰度数据一致度超过5-15%，即可判断其中度缺钾或缺磷肥或氮肥，超过
30%，及判断为严重缺乏，同时根据所缺肥料的种类，调整施肥方案。
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