針對目前陜西省獼猴桃膨果期存在水肥一體化營養(yǎng)液配比失調(diào)的問題,以陜西省眉縣"秦美"獼猴桃為研究對象,首先基于超像素和模糊聚類算法完成復(fù)雜背景情況下的獼猴桃圖像分割,通過對目標區(qū)域的像素值統(tǒng)計完成對獼猴桃膨果期生長速率的在線無損檢測;其次通過提取的果實圖像面積特征參數(shù)并結(jié)合環(huán)境信息參數(shù),利用基于小波分析的多尺度信息融合算法建立營養(yǎng)液電導率（electrical conductivity,EC）和pH預(yù)測模型。模型將水肥調(diào)配與人為經(jīng)驗施肥對比,預(yù)測出該方法可有效節(jié)省肥水,并使果實膨大期的獼猴桃膨果率增加5.43%。利用機器視覺及施肥預(yù)測模型可以無損、準確地檢測獼猴桃的果實膨大生長參數(shù),并使營養(yǎng)液配比精度得到提高,為進一步的水肥一體化精準施肥提供參考依據(jù)。 

【文章來源】：中國科技論文. 2020,15(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

模糊聚類算法流程

本文研究對象為獼猴桃,品種為“秦美”。該品種獼猴桃的果實膨大期處于每年的6—7月,時長約為40 d。前期試驗于2016年6月10日開始進行,使用的是陜西科技大學自主研制的M2型水肥一體化施肥機;采用滴灌方式進行灌溉,在每列獼猴桃樹下鋪設(shè)滴灌管路,滴箭插入至獼猴桃樹根部[9]。灌水時間結(jié)合眉縣獼猴桃種植專家經(jīng)驗,選擇在每天16:00—17:00進行,以避免強光直射,影響獼猴桃果樹對養(yǎng)分的吸收。在獼猴桃試驗棚內(nèi)采集獼猴桃膨大期的果莖周長數(shù)據(jù)及每2天所施用的營養(yǎng)液達到最佳EC和pH值時所對應(yīng)的棚內(nèi)溫濕度、二氧化碳濃度、光照強度數(shù)據(jù),以2016年6月10日試驗期開始時3 a來的數(shù)據(jù)作為歷史數(shù)據(jù)。其2016—2018年果實膨大期的果莖數(shù)據(jù)和傳感器采集數(shù)據(jù)見表1。表1 2016—2018年果實膨大期采集數(shù)據(jù)Table 1 Data of fruit expansion period in different years 時間/d 2016年 2017年 2018年 EC(mS·cm-1) pH R ˉ / cm t/℃ H/% I/klx C/(μmol·mol-1) EC/(mS·cm-1) pH R ˉ / cm t/℃ H/% I/klx C/(μmol·mol-1) EC/(mS·cm-1) pH R ˉ / cm t/℃ H/% I/klx C/(μmol·mol-1) 1 1.72 5.87 12.3 24.8 72.3 31 671 1.63 5.48 11.9 23.2 68.5 35 424 1.62 6.11 11.9 23.2 68.7 29 386 3 1.67 5.67 12.9 24.3 55.9 24 723 1.77 5.68 12.8 26.4 61.7 35 432 1.68 5.66 12.6 22.3 50.6 23 365 5 1.83 5.58 13.4 23.7 54.8 32 562 1.68 5.78 13.4 22.3 50.7 28 317 1.72 5.50 13.2 23.3 52.2 31 391 7 1.54 5.73 13.8 25.3 72.2 31 894 1.62 6.09 13.6 23.2 70.5 29 357 1.67 6.41 13.5 24.7 70.6 23 287 9 1.72 5.91 14.5 22.2 67.2 27 652 1.69 5.55 14.3 26.1 56.4 33 374 1.89 6.08 14.1 24.2 52.9 31 437 11 1.78 6.23 15.1 25.6 63.7 25 790 1.84 6.39 14.9 23.6 69.4 30 362 1.69 5.77 14.7 23.9 50.8 34 319 13 1.65 6.14 15.7 23.3 66.6 32 704 1.63 5.88 15.4 25.1 61.1 32 316 1.77 6.21 15.3 25.3 68.1 27 314 15 1.63 6.32 16.3 24.2 61.2 24 570 1.64 5.56 16.0 26.3 69.0 32 314 1.83 5.54 15.9 26.7 70.7 34 349 17 1.72 6.28 17.0 24.2 72.9 34 879 1.86 5.57 16.7 25.3 66.3 29 331 1.68 5.62 16.3 26.8 66.9 31 395 19 1.82 6.42 17.7 25.4 68.1 25 636 1.74 6.53 17.3 24.4 68.8 32 422 1.89 5.68 17.5 24.1 69.9 32 315 21 1.72 6.31 18.5 25.7 68.5 24 557 1.77 6.38 18.3 23.9 67.6 28 278 1.70 6.44 18.1 24.9 66.7 22 385 23 1.73 6.18 19.3 23.0 60.1 31 894 1.83 5.52 18.9 25.3 60.3 27 326 1.67 5.92 18.8 25.8 54.2 36 318 25 1.83 5.98 20.1 23.7 56.2 22 738 1.83 5.87 20.4 24.1 59.2 22 285 1.68 5.97 20.3 25.9 67.6 30 390 27 1.88 5.63 20.8 22.6 55.5 29 602 1.76 5.83 20.8 23.2 52.1 30 390 1.56 6.32 20.7 25.3 52.2 31 289 29 1.76 5.82 21.7 22.9 67.3 23 894 1.72 5.77 21.3 26.1 69.2 22 395 1.64 5.84 21.2 25.8 52.7 31 418 31 1.62 5.66 22.6 25.8 51.3 35 875 1.75 6.12 22.9 22.9 65.9 27 398 1.74 5.73 22.5 22.9 72.5 35 423 33 1.69 5.58 23.8 24.2 67.9 32 754 1.81 5.57 23.2 22.4 54.1 29 423 1.82 6.23 23.2 24.6 60.6 30 321 35 1.81 5.37 24.3 26.3 58.8 25 618 1.68 5.67 23.8 24.3 71.8 30 431 1.76 6.36 23.7 23.9 52.9 34 306 37 1.70 5.87 24.6 26.5 67.8 32 757 1.88 5.64 24.4 23.3 63.2 24 313 1.84 5.21 24.2 22.5 59.7 31 292 39 1.74 6.11 25.1 25.1 58.4 27 708 1.81 6.17 25.0 26.4 71.1 32 374 1.69 5.62 24.5 26.3 64.9 29 398 41 1.83 6.31 25.5 24.8 55.6 28 559 1.67 6.07 25.4 26.2 58.4 24 347 1.74 5.85 24.9 22.5 62.8 32 350 注:EC為電導率;pH為酸堿度; R ˉ 為取3個獼猴桃計算的果實平均最大周長;t為溫度;H為濕度;I為光照強度;C為二氧化碳濃度。

獼猴桃的歷史環(huán)境數(shù)據(jù)和自身生長數(shù)據(jù)對肥水EC和pH值的影響是不確定的,而不確定性是由多種因素在溫度、濕度、CO2濃度、光照強度和果實膨脹尺度上產(chǎn)生的疊加效果。歷史環(huán)境數(shù)據(jù)和自身生長數(shù)據(jù)變化過程中包含“多時間尺度”的特征,且這種變化是連續(xù)的。因此,本文利用連續(xù)WT對不同的環(huán)境信息和生長信息的時間序列進行分析。本文利用歷史數(shù)據(jù)的多尺度分析設(shè)計了一個基于WT和支持向量機(support vector machine,SVM)回歸的EC和pH預(yù)測模型,以達到對獼猴桃果實膨大期肥水EC和pH值的準確預(yù)測。EC和pH值預(yù)測模型結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖4 二元線性回歸分析

【參考文獻】：
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本文編號：3453924