(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210863015.5 (22)申请日 2022.07.21 (71)申请人 山东农业大 学 地址 271000 山东省泰安市岱宗大街61号 申请人 山东施可丰生态农业工程有限公司 (72)发明人 牟少敏　解广阔　侯敏　崔恩泉　 孙文杰　时爱菊　 (74)专利代理 机构 山东明宇知信知识产权代理 事务所(普通 合伙) 3732 9 专利代理师 张永辉 (51)Int.Cl. G01N 33/24(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种小麦根系养分精准 监测方法及系统 (57)摘要 本发明提供了一种小麦根系养分精准监测 系统， 包括土壤数据监测模块， 用于监测土壤中 的湿度、 电导率和氮磷钾含量； 气象数据监测模 块用于监测土壤温湿度、 光照强度、 风速和大气 压力； 土壤监测系统模块， 用于确定参考灌溉用 水量和施肥量， 且能够将数据实时可视化展示； 土壤数据监测模块和气象数据监测模块分别与 土壤监测系统模块连接。 本发明提供的小麦根系 养分监测方法及系统， 能够对麦成长周期内的气 象数据和土壤数据进行实时监测并进行可视化 展示， 而且能够根据得到的数据对小麦需水量进 行计算， 还能对小麦不同生长周期内所需的氮磷 钾含量提供数据参考， 为精准施肥和精准灌溉提 供数据基础， 有效减少肥料和水资源的浪费和流 失。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115166208 A 2022.10.11 CN 115166208 A 1.一种小麦根系养分精准监测系统， 其特征在于， 包括土壤数据监测模块(1),用于监 测土壤中的湿度、 电导 率和氮磷钾含量； 气象数据监测模块(2),用于监测土壤的温湿度、 光照强度、 风速和大气压力； 土壤监测系统模块(3),用于确定参考灌溉用水量和施肥量， 且能够将数据实时可视化 展示； 所述土壤数据监测模块(1)和所述气象数据监测模块(2)分别与所述土壤监测系统模 块(3)连接 。 2.根据权利要求1所述的小麦根系养分精准监测系统， 其特征在于， 所述土壤数据监测 模块(1)包括若干的土壤传感器(11)， 其位于不同深度的土壤层(4)中， 用于监测土壤中湿 度、 电导率和氮磷钾含量。 3.根据权利要求1所述的小麦根系养分精准监测系统， 其特征在于， 所述气象数据监测 模块(2)包括温湿度传感器(21)、 光照强度传感器(22)、 风速传感器(23)和大气压力传感器 (24)。 4.根据权利要求1所述的小麦根系养分精准监测系统， 其特征在于， 所述土壤监测系统 模块(3)包括可视化展示模块(31)、 灌溉用水量 参考模块(32)和施肥量 参考模块(3 3)； 所述可视化展示模块(31)用于对所述土壤数据监测模块(1)传输的土壤电导率和湿度 数据进行实时可视化展示； 所述灌溉用水量参考模块(32)用于对所述气象数据监测模块(2)传输的气象数据进行 小麦需水量计算， 并与所述土壤数据监测模块(1)实时传输的土壤 湿度进行对比； 所述施肥量参考模块(33)用于对小麦不同生长周期内所需氮磷钾含量提供数据参考， 并与土壤数据监测模块(1)实时传输的土壤氮磷钾含量进行对比。 5.一种小麦根系养分精准监测方法， 包括权利要求1 ‑7所述的小麦根系养分精准监测 系统， 其特 征在于， 还 包括以下步骤： 步骤S1： 将若干所述土壤传感器(11)插入至不同深度的土壤层(4)中， 每个所述土壤传 感器(11)的间隔为十厘米； 步骤S2： 通过土壤湿度值判断灌溉水分的停留深度区间， 通过土壤电导率值判断根系 养分的停留深度区间， 通过土壤中氮磷钾含量反映不同土壤深度的氮磷钾含量； 步骤S3： 通过可视化展示模块(31)， 对所述土壤数据 监测模块(1)传输的土壤电导率和 湿度数据进行实时可视化展示； 步骤S4： 通过所述灌溉用水量参考模块(32)， 对所述气象数据监测模块(2)传输的气象 数据进行小麦需水量计算， 并与所述土壤数据监测模块(1)实时传输的不同深度的土壤湿 度进行对比； 步骤S5： 通过所述施肥量参考模块(33)， 对小麦不同生长周期内所需氮磷钾含量提供 数据参考， 并与土壤数据监测模块(1)实时传输的不同深度的土壤氮磷钾含量进行对比。 6.根据权利要求5所述的小麦根系养分精准监测方法， 其特征在于， 所述步骤S2中， 土 壤电导率与根系养分的关系具体包括： 根系养分与土壤电导 率的关系如公式(1)所示： y＝0.231·e5.1516·x      公式(1) 其中， y为 根系养分综合指数， x为土壤电导 率。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115166208 A 27.根据权利要求5所述的小麦根系养分精准监测方法， 其特征在于， 所述步骤S4中， 所 述灌溉用水量 参考模块(32)根据得到的气象数据对小麦需水量的计算方式如下： 采用单作物系数法对小麦需水量进行计算， 计算方式如公式(2)所示： ET＝Kc·PET   公式(2) 其中， ET为小麦需水量， Kc为小麦系数， PET为 参考作物需水量。 8.根据权利要求7所述的小麦根系养分精准监测方法， 其特征在于， 所述小麦系数Kc的 计算方式如公式(3)所示： 其中， d为从播种开始的小麦生长天数。 9.根据权利要求8所述的小麦根系养分精准监测方法， 其特征在于， 所述参考小麦 需水 量PET的计算公式如公式(4)所示： 其中， PET为参考作物需水量(mm/d)， Δ为饱和水气压曲线斜率(k  Pa/℃)， Rn为地表净 辐射(MJ/(m*d))， G为土壤热通量(MJ/(m2*d))， r为干湿表常数(k  Pa/℃)， Tmean为日平均温 度(℃)， u2为地表2米高处风速(m/s)， es为饱和水气压(kPa)， ea为实际水气压(kPa)。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115166208 A 3