本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可控環(huán)境作物表型連續(xù)獲取系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

作物表型是基因型與環(huán)境互作產(chǎn)生的全部或部分可辨識(shí)特征和性狀。從功能基因組學(xué)到作物栽培生理的各個(gè)層面都涉及到各種特征和性狀即表型的鑒別與分析，以及對(duì)復(fù)雜的植物生長(zhǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)與控制。到目前為止，大部分表型鑒定通過人工方式完成，效率低下誤差不可控。

現(xiàn)有技術(shù)公開了一種田間作物表型數(shù)據(jù)高通量采集系統(tǒng)，該技術(shù)存在以下兩個(gè)主要缺陷：(1)不能獲取作物的光照、溫度、空氣濕度、co2濃度等環(huán)境信息。(2)無法控制作物所處的環(huán)境條件，不能測(cè)量作物逆境脅迫(如高溫、低溫、干旱等)時(shí)表型指標(biāo)的變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種可控環(huán)境作物表型連續(xù)獲取系統(tǒng)及方法，本發(fā)明可以在可控環(huán)境下開展作物表型指標(biāo)獲取與分析，本發(fā)明能夠明確環(huán)境條件對(duì)表型參數(shù)變化的影響規(guī)律，使得對(duì)表型參數(shù)的認(rèn)識(shí)更為符合實(shí)際情況。

具體地，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種可控環(huán)境作物表型連續(xù)獲取系統(tǒng)，包括：

作物培養(yǎng)箱，位于所述作物培養(yǎng)箱內(nèi)部的滑動(dòng)導(dǎo)軌、表型傳感器盒、環(huán)境傳感器盒和補(bǔ)光燈，以及位于所述作物培養(yǎng)箱外部的環(huán)境控制箱、根系箱和根系營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)箱；

其中，所述作物培養(yǎng)箱用于供植物培養(yǎng)使用；

所述滑動(dòng)導(dǎo)軌安裝在所述作物培養(yǎng)箱內(nèi)側(cè)的頂部；

所述表型傳感器盒連接于所述滑動(dòng)導(dǎo)軌上，所述表型傳感器盒內(nèi)設(shè)置有高光譜成像傳感器、熱紅外成像傳感器、三維結(jié)構(gòu)傳感器和可見光成像傳感器，所述表型傳感器盒在所述滑動(dòng)導(dǎo)軌的帶動(dòng)下定時(shí)及定點(diǎn)獲取所述作物培養(yǎng)箱內(nèi)作物的生長(zhǎng)連續(xù)表型數(shù)據(jù)，并完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸；

所述環(huán)境傳感器盒內(nèi)安裝有空氣溫度傳感器、空氣相對(duì)濕度傳感器和光合有效輻射傳感器，所述空氣溫度傳感器、空氣相對(duì)濕度傳感器和光合有效輻射傳感器用于實(shí)時(shí)測(cè)量所述作物培養(yǎng)箱內(nèi)的環(huán)境信息，并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸；

所述補(bǔ)光燈用于為作物提供光合有效輻射波段內(nèi)的光照，其光照輻射強(qiáng)度根據(jù)預(yù)設(shè)需求進(jìn)行調(diào)節(jié)；

所述環(huán)境控制箱的一端通過設(shè)置在所述作物培養(yǎng)箱底部的進(jìn)氣口與所述作物培養(yǎng)箱連接，所述環(huán)境控制箱的另一端通過設(shè)置在所述作物培養(yǎng)箱頂部的出氣口與所述作物培養(yǎng)箱連接，通過所述出氣口與所述進(jìn)氣口的配合使用，使得所述作物培養(yǎng)箱內(nèi)的空氣定向流動(dòng)，所述環(huán)境控制箱內(nèi)設(shè)置有空氣溫度調(diào)節(jié)模塊、空氣相對(duì)濕度調(diào)節(jié)模塊、空氣循環(huán)模塊和co2濃度分析模塊，所述環(huán)境控制箱用于通過所述進(jìn)氣口和所述出氣口調(diào)節(jié)所述作物培養(yǎng)箱內(nèi)作物的生長(zhǎng)溫度和相對(duì)濕度環(huán)境，以及測(cè)定co2濃度變化表征的作物光合速率；

所述根系箱位于所述作物培養(yǎng)箱的底部，用于盛放根系生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)液；

所述根系營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)箱與所述根系箱連接，內(nèi)置有真空循環(huán)泵、營(yíng)養(yǎng)液各個(gè)組分的盛放管以及混液裝置，用于維持所述根系箱內(nèi)預(yù)定的營(yíng)養(yǎng)成分比例和濃度。

進(jìn)一步地，所述根系箱包括前側(cè)面板、左側(cè)面板、右側(cè)面板和后側(cè)面板；其中，左側(cè)面板、右側(cè)面板和后側(cè)面板采用黑色有機(jī)玻璃材料制成，前側(cè)面板采用透明有機(jī)玻璃制成，前側(cè)面板安裝有橫向黑色拉門以便于觀察作物根系生長(zhǎng)表型。

進(jìn)一步地，所述作物培養(yǎng)箱的一側(cè)設(shè)置有作物培養(yǎng)箱密封門，所述作物培養(yǎng)箱密封門四周安裝有密封條，所述作物培養(yǎng)箱關(guān)閉時(shí)形成作物生長(zhǎng)密閉環(huán)境，打開時(shí)用于方便對(duì)作物進(jìn)行栽培操作。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)氣口安裝有氣密性電控閥門，用于控制所述環(huán)境控制箱向所述作物培養(yǎng)箱內(nèi)輸入預(yù)設(shè)溫濕度的氣體；所述出氣口安裝有氣密性電控閥門，用于與所述進(jìn)氣口配合使用，使所述作物培養(yǎng)箱內(nèi)的空氣定向流動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌上安裝有步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)控制器、同步帶及滑塊，所述滑塊上部配有安裝孔，所述安裝孔用于連接所述表型傳感器盒。

第二方面，本發(fā)明還提供了一種基于如上面所述的可控環(huán)境作物表型連續(xù)獲取系統(tǒng)的可控環(huán)境作物表型連續(xù)獲取方法，該方法包括：

s1、根據(jù)作物表型信息的獲取目的設(shè)置預(yù)設(shè)的環(huán)境控制參數(shù)；

s2、獲取所述環(huán)境傳感器盒采集的實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)，將所述實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)與所述預(yù)設(shè)的環(huán)境控制參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，若所述實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)與所述預(yù)設(shè)的環(huán)境控制參數(shù)的差值未處在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則控制所述環(huán)境控制箱調(diào)節(jié)所述作物培養(yǎng)箱內(nèi)的溫濕度環(huán)境，同時(shí)調(diào)節(jié)所述補(bǔ)光燈的光照輻射強(qiáng)度直至所述實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)與所述預(yù)設(shè)的環(huán)境控制參數(shù)的差值控制在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；

s3、控制所述進(jìn)氣口和所述出氣口同時(shí)打開，使得整個(gè)密閉的作物培養(yǎng)箱和環(huán)境控制箱內(nèi)的氣體均一穩(wěn)定流動(dòng)，環(huán)境控制箱內(nèi)的co2濃度分析模塊測(cè)量流動(dòng)氣體中的co2濃度值，并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中；

s4、隨著作物生長(zhǎng)過程不斷向所述根系營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)箱中填補(bǔ)作物營(yíng)養(yǎng)液，每隔預(yù)設(shè)時(shí)間段人工測(cè)量一次營(yíng)養(yǎng)液中各營(yíng)養(yǎng)成分含量，若某種營(yíng)養(yǎng)成分含量低于對(duì)應(yīng)的含量閾值，則進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)充以使該營(yíng)養(yǎng)成分含量維持在穩(wěn)定均一的濃度；

s5、控制所述滑動(dòng)導(dǎo)軌按照預(yù)設(shè)的運(yùn)動(dòng)規(guī)則進(jìn)行運(yùn)動(dòng)以及控制所述表型傳感器盒按照預(yù)設(shè)的采樣間隔進(jìn)行采樣，當(dāng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)采樣周期開始，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌帶動(dòng)所述表型傳感器盒運(yùn)動(dòng)到第一指定位置，所述高光譜成像傳感器獲取作物不同波段的光譜反射數(shù)據(jù)并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中；所述熱紅外傳感器獲取作物的冠層溫度并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中；所述三維結(jié)構(gòu)傳感器獲取作物的三維形態(tài)并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中；所述可見光成像傳感器獲取作物的形態(tài)、顏色和紋理參數(shù)并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中，在所述第一指定位置的數(shù)據(jù)采集完成后，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到下一指定位置，所述表型傳感器盒開始該新位置的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)上傳直到所有預(yù)設(shè)指定位置的數(shù)據(jù)均采集和上傳完畢。

進(jìn)一步地，所述后端服務(wù)器的分析軟件將所述高光譜成像傳感器獲取的作物不同波段的光譜反射數(shù)據(jù)解析為作物的葉綠素含量、氮素含量和水分含量生化指標(biāo)。

進(jìn)一步地，所述后端服務(wù)器的分析軟件將所述熱紅外傳感器獲取的作物的冠層溫度解析為作物的蒸騰速率和水分脅迫指數(shù)。

進(jìn)一步地，所述后端服務(wù)器的分析軟件將所述三維結(jié)構(gòu)傳感器獲取的作物的三維形態(tài)解析為作物高度、寬度和分支數(shù)量角度。

進(jìn)一步地，后端服務(wù)器的分析軟件將所述可見光成像傳感器獲取的作物的形態(tài)、顏色和紋理參數(shù)解析為作物生物量、葉面積指數(shù)和冠層空隙度指標(biāo)。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的可控環(huán)境作物表型連續(xù)獲取系統(tǒng)，可以在可控環(huán)境下開展作物表型指標(biāo)獲取與分析，能夠創(chuàng)造空氣溫度、空氣相對(duì)濕度、光合有效輻射、根系養(yǎng)分等不同環(huán)境條件，同時(shí)進(jìn)行定時(shí)定點(diǎn)多傳感器融合的作物表型參數(shù)采集，本發(fā)明能夠明確環(huán)境條件對(duì)表型參數(shù)變化的影響規(guī)律，對(duì)表型參數(shù)的認(rèn)識(shí)更為符合實(shí)際情況。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例提供的可控環(huán)境作物表型連續(xù)獲取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的可控環(huán)境作物表型連續(xù)獲取方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1示出了本發(fā)明一實(shí)施例提供的可控環(huán)境作物表型連續(xù)獲取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖1，本實(shí)施例提供的可控環(huán)境作物表型連續(xù)獲取系統(tǒng)包括：

作物培養(yǎng)箱0，位于所述作物培養(yǎng)箱0內(nèi)部的滑動(dòng)導(dǎo)軌8、表型傳感器盒7、環(huán)境傳感器盒9和補(bǔ)光燈10，以及位于所述作物培養(yǎng)箱0外部的環(huán)境控制箱1、根系箱3和根系營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)箱4；

其中，所述作物培養(yǎng)箱0用于供植物培養(yǎng)使用；

所述滑動(dòng)導(dǎo)軌8安裝在所述作物培養(yǎng)箱0內(nèi)側(cè)的頂部；

所述表型傳感器盒7連接于所述滑動(dòng)導(dǎo)軌8上，所述表型傳感器盒7內(nèi)設(shè)置有高光譜成像傳感器、熱紅外成像傳感器、三維結(jié)構(gòu)傳感器和可見光成像傳感器，所述表型傳感器盒7在所述滑動(dòng)導(dǎo)軌8的帶動(dòng)下定時(shí)及定點(diǎn)獲取所述作物培養(yǎng)箱0內(nèi)作物的生長(zhǎng)連續(xù)表型數(shù)據(jù)，并完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸；

其中，所述高光譜成像傳感器用于獲取作物不同波段的光譜反射數(shù)據(jù)并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中，后端服務(wù)器的分析軟件可以將高光譜成像傳感器獲取的作物不同波段的光譜反射數(shù)據(jù)解析為作物的葉綠素含量、氮素含量和水分含量等表型數(shù)據(jù)；所述熱紅外傳感器用于獲取作物的冠層溫度并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中，后端服務(wù)器的分析軟件可以將熱紅外傳感器獲取的作物的冠層溫度解析為作物的蒸騰速率和水分脅迫指數(shù)等表型數(shù)據(jù)；所述三維結(jié)構(gòu)傳感器用于獲取作物的三維形態(tài)并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中，后端服務(wù)器的分析軟件可以將三維結(jié)構(gòu)傳感器獲取的作物的三維形態(tài)解析為作物高度、寬度和分支數(shù)量角度等表型數(shù)據(jù)；所述可見光成像傳感器用于獲取作物的形態(tài)、顏色和紋理參數(shù)并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中，后端服務(wù)器的分析軟件可以將可見光成像傳感器獲取的作物的形態(tài)、顏色和紋理參數(shù)解析為作物生物量、葉面積指數(shù)和冠層空隙度等表型數(shù)據(jù)。

所述環(huán)境傳感器盒9內(nèi)安裝有空氣溫度傳感器、空氣相對(duì)濕度傳感器和光合有效輻射傳感器，所述空氣溫度傳感器、空氣相對(duì)濕度傳感器和光合有效輻射傳感器用于實(shí)時(shí)測(cè)量所述作物培養(yǎng)箱內(nèi)的環(huán)境信息，并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸；

所述補(bǔ)光燈10用于為作物提供光合有效輻射波段內(nèi)的光照，其光照輻射強(qiáng)度根據(jù)預(yù)設(shè)需求進(jìn)行調(diào)節(jié)；

所述環(huán)境控制箱1的一端通過設(shè)置在所述作物培養(yǎng)箱底部的進(jìn)氣口2與所述作物培養(yǎng)箱0連接，所述環(huán)境控制箱1的另一端通過設(shè)置在所述作物培養(yǎng)箱頂部的出氣口6與所述作物培養(yǎng)箱0連接，通過所述出氣口6與所述進(jìn)氣口2的配合使用，使得所述作物培養(yǎng)箱0內(nèi)的空氣定向流動(dòng)，所述環(huán)境控制箱1內(nèi)設(shè)置有空氣溫度調(diào)節(jié)模塊、空氣相對(duì)濕度調(diào)節(jié)模塊、空氣循環(huán)模塊和co2濃度分析模塊，所述環(huán)境控制箱1用于通過所述進(jìn)氣口和所述出氣口調(diào)節(jié)所述作物培養(yǎng)箱0內(nèi)作物的生長(zhǎng)溫度和相對(duì)濕度環(huán)境，以及測(cè)定co2濃度變化表征的作物光合速率；

所述根系箱3位于所述作物培養(yǎng)箱0的底部，用于盛放根系生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)液；

所述根系營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)箱4與所述根系箱3連接，內(nèi)置有真空循環(huán)泵、營(yíng)養(yǎng)液各個(gè)組分的盛放管以及混液裝置，用于維持所述根系箱3內(nèi)預(yù)定的營(yíng)養(yǎng)成分比例和濃度。

優(yōu)選地，所述根系箱3包括前側(cè)面板、左側(cè)面板、右側(cè)面板和后側(cè)面板；其中，左側(cè)面板、右側(cè)面板和后側(cè)面板采用黑色有機(jī)玻璃材料制成，前側(cè)面板采用透明有機(jī)玻璃制成，前側(cè)面板安裝有橫向黑色拉門以便于觀察作物根系生長(zhǎng)表型。

優(yōu)選地，所述作物培養(yǎng)箱0的一側(cè)設(shè)置有作物培養(yǎng)箱密封門5，所述作物培養(yǎng)箱密封門5四周安裝有密封條，所述作物培養(yǎng)箱0關(guān)閉時(shí)形成作物生長(zhǎng)密閉環(huán)境，打開時(shí)用于方便對(duì)作物進(jìn)行栽培操作。

優(yōu)選地，所述進(jìn)氣口2安裝有氣密性電控閥門，用于控制所述環(huán)境控制箱1向所述作物培養(yǎng)箱0內(nèi)輸入預(yù)設(shè)溫濕度的氣體；例如，當(dāng)所述作物培養(yǎng)箱0內(nèi)的溫濕度達(dá)不到預(yù)設(shè)要求時(shí)，可以向環(huán)境控制箱1發(fā)出指令，以增加空氣溫度以及空氣相對(duì)濕度，例如關(guān)閉進(jìn)氣口2的閥門，打開出氣口6的閥門抽出1/2空氣，然后關(guān)閉出氣口6的閥門打開進(jìn)氣口2的閥門，使得預(yù)設(shè)溫濕度的空氣進(jìn)入培養(yǎng)箱，如此反復(fù)直到作物培養(yǎng)箱0內(nèi)的溫濕度環(huán)境條件穩(wěn)定至預(yù)設(shè)要求為止。

優(yōu)選地，所述出氣口6安裝有氣密性電控閥門，用于與所述進(jìn)氣口配合使用，使所述作物培養(yǎng)箱內(nèi)的空氣定向流動(dòng)，以便于利用環(huán)境控制箱1內(nèi)的co2濃度分析模塊測(cè)量流動(dòng)氣體中的co2濃度值，進(jìn)而獲得作物光合速率這一表型參數(shù)。

優(yōu)選地，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌8上安裝有步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)控制器、同步帶及滑塊，所述滑塊上部配有安裝孔，所述安裝孔用于連接所述表型傳感器盒7。

由上述記載的方案可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的可控環(huán)境作物表型連續(xù)獲取系統(tǒng)，可以在可控環(huán)境下開展作物表型指標(biāo)獲取與分析，能夠創(chuàng)造空氣溫度、空氣相對(duì)濕度、光合有效輻射、根系養(yǎng)分等不同環(huán)境條件，同時(shí)進(jìn)行定時(shí)定點(diǎn)多傳感器融合的作物表型參數(shù)采集，本發(fā)明實(shí)施例能夠明確環(huán)境條件對(duì)表型參數(shù)變化的影響規(guī)律，對(duì)表型參數(shù)的認(rèn)識(shí)更為符合實(shí)際情況。

本發(fā)明另一實(shí)施例還提供了一種基于上面實(shí)施例所述的可控環(huán)境作物表型連續(xù)獲取系統(tǒng)的可控環(huán)境作物表型連續(xù)獲取方法，參見圖2，該方法包括如下步驟：

步驟101：根據(jù)作物表型信息的獲取目的設(shè)置預(yù)設(shè)的環(huán)境控制參數(shù)。

在本步驟中，所述預(yù)設(shè)的環(huán)境控制參數(shù)包括預(yù)設(shè)的光照輻射強(qiáng)度和預(yù)設(shè)的空氣溫濕度等。如假若欲測(cè)量弱光照強(qiáng)度影響作物光合速率、干物質(zhì)積累、生物量變化相關(guān)的作物表型變化，則可以設(shè)置作物培養(yǎng)箱的光照輻射強(qiáng)度為正常值的2/3，空氣溫度和空氣相對(duì)濕度為作物生長(zhǎng)正常值。

步驟102：獲取所述環(huán)境傳感器盒采集的實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)，將所述實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)與所述預(yù)設(shè)的環(huán)境控制參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，若所述實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)與所述預(yù)設(shè)的環(huán)境控制參數(shù)的差值未處在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則控制所述環(huán)境控制箱調(diào)節(jié)所述作物培養(yǎng)箱內(nèi)的溫濕度環(huán)境，同時(shí)調(diào)節(jié)所述補(bǔ)光燈的光照輻射強(qiáng)度直至所述實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)與所述預(yù)設(shè)的環(huán)境控制參數(shù)的差值控制在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。

在本步驟中，隨著作物生長(zhǎng)進(jìn)程的發(fā)展以及外界環(huán)境的變化，作物生長(zhǎng)中的生理生化過程，例如光合作用、呼吸作用、蒸騰作用及外界室溫的變化都會(huì)影響培養(yǎng)箱內(nèi)的環(huán)境，環(huán)境傳感器盒9以較短的時(shí)間間隔，定時(shí)采集箱體內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，并發(fā)送到后端服務(wù)器控制軟件上，服務(wù)器控制軟件分析比對(duì)后，如果測(cè)量值(實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù))與設(shè)定值(預(yù)設(shè)的環(huán)境控制參數(shù))差異超過5％，則向環(huán)境控制箱1發(fā)出指令，增加或降低空氣溫度以及空氣相對(duì)濕度，例如關(guān)閉進(jìn)氣口2的閥門，打開出氣口6的閥門抽出1/2空氣，然后關(guān)閉出氣口6的閥門打開進(jìn)氣口2的閥門，使特定溫度的空氣進(jìn)入培養(yǎng)箱，如此反復(fù)直到作物培養(yǎng)箱內(nèi)的環(huán)境條件穩(wěn)定到設(shè)定值為止。同時(shí)調(diào)節(jié)所述補(bǔ)光燈10，使得作物培養(yǎng)箱的光照輻射強(qiáng)度為正常光照輻射強(qiáng)度值的2/3。

步驟103：控制所述進(jìn)氣口和所述出氣口同時(shí)打開，使得整個(gè)密閉的作物培養(yǎng)箱和環(huán)境控制箱內(nèi)的氣體均一穩(wěn)定流動(dòng)，環(huán)境控制箱內(nèi)的co2濃度分析模塊測(cè)量流動(dòng)氣體中的co2濃度值，并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中。

在本步驟中，在測(cè)量co2濃度值，將進(jìn)氣口2和所述出氣口6同時(shí)打開，使得整個(gè)密閉的作物培養(yǎng)箱0和環(huán)境控制箱1內(nèi)的氣體均一穩(wěn)定流動(dòng)，利用環(huán)境控制箱內(nèi)的co2濃度分析模塊測(cè)量流動(dòng)氣體中的co2濃度值，并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中。這里，環(huán)境控制箱內(nèi)的co2濃度分析模塊可以為co2濃度分析傳感器?？梢?，在本步驟中，可以在指定的環(huán)境下進(jìn)行作物光合速率這一表型參數(shù)的連續(xù)測(cè)量。

步驟104：隨著作物生長(zhǎng)過程不斷向所述根系營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)箱中填補(bǔ)作物營(yíng)養(yǎng)液，每隔預(yù)設(shè)時(shí)間段人工測(cè)量一次營(yíng)養(yǎng)液中各營(yíng)養(yǎng)成分含量，若某種營(yíng)養(yǎng)成分含量低于對(duì)應(yīng)的含量閾值，則進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)充以使該營(yíng)養(yǎng)成分含量維持在穩(wěn)定均一的濃度。

在本步驟中，可以向所述根系營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)箱4內(nèi)注入含有氮磷鉀等大量元素及鈣鎂錳鋅等微量元素和蔗糖的作物營(yíng)養(yǎng)液，并隨著作物生長(zhǎng)過程的消耗不斷填補(bǔ)，每隔一段時(shí)間人工測(cè)量一次營(yíng)養(yǎng)液中各營(yíng)養(yǎng)成分含量，如果低至對(duì)應(yīng)的含量閾值，則進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)充以使各營(yíng)養(yǎng)成分含量均維持在穩(wěn)定均一的濃度。在本步驟中，還可以通過打開根系箱3前側(cè)面板中的橫向黑色拉門，觀察測(cè)量作物根系的生長(zhǎng)表型，并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中。

步驟105：控制所述滑動(dòng)導(dǎo)軌按照預(yù)設(shè)的運(yùn)動(dòng)規(guī)則進(jìn)行運(yùn)動(dòng)以及控制所述表型傳感器盒按照預(yù)設(shè)的采樣間隔進(jìn)行采樣，當(dāng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)采樣周期開始，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌帶動(dòng)所述表型傳感器盒運(yùn)動(dòng)到第一指定位置，所述高光譜成像傳感器獲取作物不同波段的光譜反射數(shù)據(jù)并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中；所述熱紅外傳感器獲取作物的冠層溫度并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中；所述三維結(jié)構(gòu)傳感器獲取作物的三維形態(tài)并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中；所述可見光成像傳感器獲取作物的形態(tài)、顏色和紋理參數(shù)并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中，在所述第一指定位置的數(shù)據(jù)采集完成后，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到下一指定位置，所述表型傳感器盒開始該新位置的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)上傳直到所有預(yù)設(shè)指定位置的數(shù)據(jù)均采集和上傳完畢。

在本步驟中，可以在后端服務(wù)器控制軟件中設(shè)置滑動(dòng)導(dǎo)軌8的運(yùn)動(dòng)規(guī)則以及表型傳感器盒7的數(shù)據(jù)采樣間隔，然后控制滑動(dòng)導(dǎo)軌8按照預(yù)設(shè)的運(yùn)動(dòng)規(guī)則進(jìn)行運(yùn)動(dòng)以及控制所表型傳感器盒7按照預(yù)設(shè)的采樣間隔進(jìn)行采樣，當(dāng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)采樣周期開始，滑動(dòng)導(dǎo)軌8帶動(dòng)表型傳感器盒7運(yùn)動(dòng)到第一指定位置，高光譜成像傳感器獲取作物不同波段的光譜反射數(shù)據(jù)并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中，后端服務(wù)器的分析軟件可以將高光譜成像傳感器獲取的作物不同波段的光譜反射數(shù)據(jù)解析為作物的葉綠素含量、氮素含量和水分含量等生化指標(biāo)；熱紅外傳感器獲取作物的冠層溫度并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中，后端服務(wù)器的分析軟件可以將熱紅外傳感器獲取的作物的冠層溫度解析為作物的蒸騰速率和水分脅迫指數(shù)等；三維結(jié)構(gòu)傳感器獲取作物的三維形態(tài)并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中，后端服務(wù)器的分析軟件可以將三維結(jié)構(gòu)傳感器獲取的作物的三維形態(tài)解析為作物高度、寬度和分支數(shù)量角度等；可見光成像傳感器獲取作物的形態(tài)、顏色和紋理參數(shù)并上傳至后端服務(wù)器的分析軟件中，后端服務(wù)器的分析軟件可以將可見光成像傳感器獲取的作物的形態(tài)、顏色和紋理參數(shù)解析為作物生物量、葉面積指數(shù)和冠層空隙度等指標(biāo)。在第一指定位置的數(shù)據(jù)采集完成后，滑動(dòng)導(dǎo)軌8運(yùn)動(dòng)到下一指定位置，表型傳感器盒7開始該新位置的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)上傳直到所有預(yù)設(shè)指定位置的數(shù)據(jù)均采集和上傳完畢。

可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的結(jié)合環(huán)境控制的作物表型連續(xù)獲取方法，可以控制作物所處環(huán)境的光照、溫度、空氣相對(duì)濕度、co2等，在封閉的環(huán)境下進(jìn)行作物高度、三維結(jié)構(gòu)、分支數(shù)量、角度、生化組分、光合速率等一系列表型參數(shù)的連續(xù)測(cè)量。

可以理解的是，若將環(huán)境傳感器盒和表型傳感器盒采集的數(shù)據(jù)在后端服務(wù)器中進(jìn)行統(tǒng)一匯總分析，可以得到不同環(huán)境條件下作物表型的變化趨勢(shì)。

由于本實(shí)施例提供的可控環(huán)境作物表型連續(xù)獲取方法采用上述實(shí)施例所述的可控環(huán)境作物表型連續(xù)獲取系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，故具有與上述實(shí)施例類似的技術(shù)效果，此處不再贅述。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。