作物水胁迫声发射检测及视情灌溉系统的研究
杨世凤，钱东平，霍晓静，关贞贞
（河北农业大学）
摘 要：研究和开发了利用声发射技术检测作物的水胁迫并视情实施自动灌溉的系统，以西红柿作物为目标在温室内进行了试验研究。结果表明：在一定程度范围内，作物受水胁迫时发出悲鸣的频次随作物水胁迫的程度的增加而增加，并与作物的蒸腾加速度有关。为避免作物受水胁迫的影响，可通过声发射传感器所获得的作物信息实现对作物视情灌溉和调节，使作物的蒸腾量和灌溉量达到平衡调节。力求使作物在最佳的土壤水环境下生长，提高水的利用率，改善作物果实品质。
关键词：声发射技术；作物水胁迫；虚拟仪器技术；蒸腾
中图分类号：S122；S274.1 文献标识码：A
水是农业的命脉。在我国特别是西北和北方地区由于水资源供需矛盾日趋尖锐，致使农业面临着巨大缺水压力；另一方面，我国农业用水的有效利用率却很低，据统计，渠灌区只有30%-40%，井灌区也只有60%，而一些发达国家可达到80%。显然，我国21世纪的农业发展面临的供水危机将更加严峻，解决上述危机的根本出路是大力发展高效节水农业，逐步提高农业用水利用率和每方净耗水量的农产品产出率，力求以最少的水量投，获得最大的生产效率。
根据作物受水胁迫的程度实施视情自动灌溉是提高节水效率的重要途径之一，研究表明，利用声发射技术（Acoustic Emission）简称(AE),可以检测得到作物的受水胁迫程度,换句话说,就是当作物受到水胁迫时发出悲鸣,这种悲鸣的程度（作物受水胁迫的程度）可通过声发射传感器检测得到，作者与日本国立农业工程研究院科研人员一起，利用声发射技术，基于计算机的虚拟仪器系统对作物的水胁迫及其视情自动灌溉系统进行了研究，取得了初步结果。
1 监测原理
为了寻求敏感的植物需水信息，国内外学者进行了大量的研究工作。人们从不同方面入手，寻找评价植物是否缺水的指标，从而对植物水分胁迫进行检测。例如，从叶面蒸腾减少来判断植株缺水程度
（作物水分亏缺指数CWSI=1-T/TP）[4]；通过测茎液流速来计算蒸腾量从而反映植物的水分状况[5]。又如，干旱造成的植株体液浓度变化可导致植物体的导电率及其电阻变化，通过测量植株生理电阻的变化探讨了植株的亏水程度[6]。但是采用这种方法需将电阻传感插针刺入植株茎秆，这样多少会对植物体造成伤害并影响测试精度。
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