果树冠层光能有效辐射测量设备及光合作用速率计算方法

本发明涉及农林机械化，尤其涉及一种果树冠层光能有效辐射测量设备及光合作用速率计算方法。

背景技术：

1、果树的冠层结构决定了其受光态势，合理的冠层构成有利于构建高产群体，为农作物的高产育种和栽培提供理论依据和合理的调整措施。果树冠层内光合有效辐射(par)空间分布是影响果实品质的一个重要因子，而果树适宜的树冠大小和合理的枝条空间分布，可以保证冠层内通风透光良好，可促进叶片碳水化合物的合成和积累。同时，果园作为一个农田生态系统，生产的基础也是光合作用，利用数学建模的方法定量化的研究果树的光合进程，既可以加深对果树光合动态的了解，又可以为生产管理提供指导。进一步地，构建作物生长动态的数学模型则是精确农业研究的核心，而光合作用的计算方法又是作物生长模型的基础。不同果树的冠层结构不同，冠层内部的有效光合辐射(par)分布也不一样，已有技术中缺少对不同冠层光能辐射采集和测量的设备，冠层内的有效光合辐射分布和光合作用速率的计算缺少有效的数据支持和有效方法。

2、基于此，本发明提供了一种果树冠层光能有效辐射测量设备，以及基于该测量设备采集到的冠层光能有效辐射通过模型计算光合作用速率计算，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种物冠层光能有效辐射测量设备及光合作用速率计算方法，用以解决现有技术中果树冠层光能有效辐射量采集困难，以及光合作用速率计算模型缺少数据支持的技术问题，以期实现果树冠层光能有效辐射量的快速采集，为光合作用速率建模计算提供数据支持。

2、本发明提供一种果树冠层光能有效辐射测量设备，包括：

3、立柱，所述立柱的顶端设置有入射光和反射光监测器，所述立柱的预设高度上安装有数据采集器；

4、横杆，所述横杆高度可调地安装于所述立柱上，所述横杆上安装有至少一个用于采集当前高度冠层光合辐射量的光合辐射传感器，相邻两所述光合辐射传感器在所述横杆的长度方向上间隔分布；

5、所述数据采集器与所述光合辐射传感器电连接，并将所述光和辐射传感器采集到的数据上传至智能终端。

6、在一些实施例中，所述立柱包括至少两个竖直杆段，相邻两所述竖直杆段之间可拆卸连接。

7、在一些实施例中，所述横杆包括至少两个水平杆段，相邻两所述水平杆段之间通过连接件可折叠连接。

8、在一些实施例中，所述连接件包括：

9、连接板，所述连接板的一端可转动地安装于相邻两所述水平杆段中的一者，所述连接板的另一端可拆分地安装于相邻两所述水平杆段中的另一者；

10、折页，所述折页的一个转动片安装于相邻两所述水平杆段中的一者，所述折页的另一个转动片安装于相邻两所述水平杆段中的另一者。

11、本发明还提供一种光合作用速率计算方法，包括：

12、利用如上所述的果树冠层光能有效辐射测量设备，分别采集第一目标高度和第二目标高度的有效辐射量；

13、根据所述第一目标高度和第二目标高度的有效辐射量，分别与高度值进行拟合计算，以得到目标冠层的光合有效辐射通量；

14、利用初始的光利用效率、叶片的遮阴面的总辐射通量的吸收量和光饱和时的瞬时总同化速率，计算所述目标冠层的叶片的遮阴面的瞬时总同化速率；

15、基于叶片的遮阴面的瞬时总同化速率、瞬时光饱和时的总同化率、直射辐射通量的吸收量和初始光利用效率，计算叶片的光照面的瞬时总同化速率；

16、利用所述叶片的光照面的瞬时总同化率、所述叶片的遮阴面的瞬时总同化率和预设的日照叶面积的系数，计算目标相对深度处的单位叶面积的瞬时总同化率；

17、根据整个目标冠层的瞬时总同化率和有效日长，计算单位面积每日总同化率。

18、在一些实施例中，所述方法还包括：

19、利于所述单位面积每日总同化率和预设的叶面积指数，计算区域面积的瞬时总同化速率。

20、本发明还提供一种光合作用速率计算装置，包括：

21、有效辐射量计算单元，用于利用如上所述的果树冠层光能有效辐射测量设备，分别采集第一目标高度和第二目标高度的有效辐射量；

22、有效辐射通量计算单元，用于根据所述第一目标高度和第二目标高度的有效辐射量，分别与高度值进行拟合计算，以得到目标冠层的光合有效辐射通量；

23、第一瞬时总同化速率计算单元，用于利用初始的光利用效率、叶片的遮阴面的总辐射通量的吸收量和光饱和时的瞬时总同化速率，计算所述目标冠层的叶片的遮阴面的瞬时总同化速率；

24、第二瞬时总同化速率计算单元，用于基于叶片的遮阴面的瞬时总同化速率、瞬时光饱和时的总同化率、直射辐射通量的吸收量和初始光利用效率，计算叶片的光照面的瞬时总同化速率；

25、第三瞬时总同化率计算单元，用于利用所述叶片的光照面的瞬时总同化率、所述叶片的遮阴面的瞬时总同化率和预设的日照叶面积的系数，计算目标相对深度处的单位叶面积的瞬时总同化率；

26、单位面积每日总同化率计算单元，用于根据整个目标冠层的瞬时总同化率和有效日长，计算单位面积每日总同化率。

27、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的方法。

28、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法。

29、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法。

30、本发明提供的果树冠层光能有效辐射测量设备包括立柱和横杆，其中，所述立柱的顶端设置有入射光和反射光监测器，所述立柱的预设高度上安装有数据采集器；所述横杆高度可调地安装于所述立柱上，所述横杆上安装有至少一个用于采集当前高度冠层光合辐射量的光合辐射传感器，相邻两所述光合辐射传感器在所述横杆的长度方向上间隔分布；所述数据采集器与所述光合辐射传感器电连接，并将所述光和辐射传感器采集到的数据上传至智能终端。

31、进一步地，利用果树冠层光能有效辐射测量设备采集到的数据，本发明还提供一种光合作用速率计算方法，通过采集到的第一目标高度和第二目标高度的有效辐射量，根据所述第一目标高度和第二目标高度的有效辐射量，分别与高度值进行拟合计算，以得到目标冠层的光合有效辐射通量；利用初始的光利用效率、叶片的遮阴面的总辐射通量的吸收量和光饱和时的瞬时总同化速率，计算所述目标冠层的叶片的遮阴面的瞬时总同化速率；基于叶片的遮阴面的瞬时总同化速率、瞬时光饱和时的总同化率、直射辐射通量的吸收量和初始光利用效率，计算叶片的光照面的瞬时总同化速率；利用所述叶片的光照面的瞬时总同化率、所述叶片的遮阴面的瞬时总同化率和预设的日照叶面积的系数，计算目标相对深度处的单位叶面积的瞬时总同化率；利用所述叶片的光照面的瞬时总同化率、所述叶片的遮阴面的瞬时总同化率和预设的日照叶面积的系数，计算目标相对深度处的单位叶面积的瞬时总同化率；根据整个目标冠层的瞬时总同化率和有效日长，计算单位面积每日总同化率。

32、这样，通过果树冠层光能有效辐射测量设备可实现快速有效的数据采集，解决了现有技术中果树冠层光能有效辐射量采集困难，以及光合作用速率计算模型缺少数据支持的技术问题，实现了果树冠层光能有效辐射量的快速采集，为光合作用速率建模计算提供数据支持，从而实现了光合作用速率(也就是同化率)的准确计算。