針對(duì)目前陜西省獼猴桃膨果期存在水肥一體化營(yíng)養(yǎng)液配比失調(diào)的問(wèn)題,以陜西省眉縣"秦美"獼猴桃為研究對(duì)象,首先基于超像素和模糊聚類(lèi)算法完成復(fù)雜背景情況下的獼猴桃圖像分割,通過(guò)對(duì)目標(biāo)區(qū)域的像素值統(tǒng)計(jì)完成對(duì)獼猴桃膨果期生長(zhǎng)速率的在線(xiàn)無(wú)損檢測(cè);其次通過(guò)提取的果實(shí)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(yíng)養(yǎng)液電導(dǎo)率（electrical conductivity,EC）和pH預(yù)測(cè)模型。模型將水肥調(diào)配與人為經(jīng)驗(yàn)施肥對(duì)比,預(yù)測(cè)出該方法可有效節(jié)省肥水,并使果實(shí)膨大期的獼猴桃膨果率增加5.43%。利用機(jī)器視覺(jué)及施肥預(yù)測(cè)模型可以無(wú)損、準(zhǔn)確地檢測(cè)獼猴桃的果實(shí)膨大生長(zhǎng)參數(shù),并使?fàn)I養(yǎng)液配比精度得到提高,為進(jìn)一步的水肥一體化精準(zhǔn)施肥提供參考依據(jù)。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科技論文. 2020,15(11)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

模糊聚類(lèi)算法流程

本文研究對(duì)象為獼猴桃,品種為“秦美”。該品種獼猴桃的果實(shí)膨大期處于每年的6—7月,時(shí)長(zhǎng)約為40 d。前期試驗(yàn)于2016年6月10日開(kāi)始進(jìn)行,使用的是陜西科技大學(xué)自主研制的M2型水肥一體化施肥機(jī);采用滴灌方式進(jìn)行灌溉,在每列獼猴桃樹(shù)下鋪設(shè)滴灌管路,滴箭插入至獼猴桃樹(shù)根部[9]。灌水時(shí)間結(jié)合眉縣獼猴桃種植專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn),選擇在每天16:00—17:00進(jìn)行,以避免強(qiáng)光直射,影響獼猴桃果樹(shù)對(duì)養(yǎng)分的吸收。在獼猴桃試驗(yàn)棚內(nèi)采集獼猴桃膨大期的果莖周長(zhǎng)數(shù)據(jù)及每2天所施用的營(yíng)養(yǎng)液達(dá)到最佳EC和pH值時(shí)所對(duì)應(yīng)的棚內(nèi)溫濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度數(shù)據(jù),以2016年6月10日試驗(yàn)期開(kāi)始時(shí)3 a來(lái)的數(shù)據(jù)作為歷史數(shù)據(jù)。其2016—2018年果實(shí)膨大期的果莖數(shù)據(jù)和傳感器采集數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。表1 2016—2018年果實(shí)膨大期采集數(shù)據(jù)Table 1 Data of fruit expansion period in different years 時(shí)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(dǎo)率;pH為酸堿度; R ˉ 為取3個(gè)獼猴桃計(jì)算的果實(shí)平均最大周長(zhǎng);t為溫度;H為濕度;I為光照強(qiáng)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(zhǎng)數(shù)據(jù)對(duì)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(qiáng)度和果實(shí)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(zhǎng)數(shù)據(jù)變化過(guò)程中包含“多時(shí)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(duì)不同的環(huán)境信息和生長(zhǎng)信息的時(shí)間序列進(jìn)行分析。本文利用歷史數(shù)據(jù)的多尺度分析設(shè)計(jì)了一個(gè)基于WT和支持向量機(jī)(support vector machine,SVM)回歸的EC和pH預(yù)測(cè)模型,以達(dá)到對(duì)獼猴桃果實(shí)膨大期肥水EC和pH值的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。EC和pH值預(yù)測(cè)模型結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖4 二元線(xiàn)性回歸分析

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3453924