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专利号: 2025103664106
申请人: 广西壮族自治区农业科学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种提高甘蔗抗涝性的栽培方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、通过三维地形扫描和土壤参数分析,获取田间地势分布、土壤孔隙率、饱和度及氧气浓度数据,划分高风险区域、中风险区域和低风险区域;

S2、在高风险区域布设通气柱装置,并根据区域风险级别动态分配气体注入速率;

S3、进行多孔材料填充和机械松土;

S4、通过传感器监测土壤氧气浓度、湿度和孔隙应变数据,构建优化模型,动态调整通气速率和排水速率;

S5、根据优化模型输出结果,动态调控不同区域的通气与排水设备,使根区氧气浓度维持在最低需氧浓度以上,土壤孔隙率维持在目标范围内;

S6、在涝害结束后重新评估土壤孔隙率和含水量,针对受损区域进行复土和补充通气。

2.根据权利要求1所述的一种提高甘蔗抗涝性的栽培方法,其特征在于,所述S2步骤中,所述通气装置布设包括在高风险区域布置分布式通气网络,通过压力控制装置调节气体注入速率至每小时1.5至2.0立方米。

3.根据权利要求1所述的一种提高甘蔗抗涝性的栽培方法,其特征在于,所述S3步骤中,所述土壤孔隙优化包括在高风险区域填充孔隙率为35%至45%的多孔性硅基颗粒材料。

4.根据权利要求1所述的一种提高甘蔗抗涝性的栽培方法,其特征在于,所述S4步骤中,部署的传感器用于采集土壤氧气浓度、湿度及孔隙应变数据,并结合氧气扩散模型动态调整土壤氧气扩散系数,所述氧气扩散模型根据土壤孔隙率和水分饱和度动态更新扩散速率。

5.根据权利要求4所述的一种提高甘蔗抗涝性的栽培方法,其特征在于,所述S4步骤中构建的优化模型通过最大化土壤氧气传输通量并保持根区氧气浓度不低于最低需氧浓度

0.02千克每立方米,同时动态调整气体注入速率和排水速率。

6.根据权利要求1所述的一种提高甘蔗抗涝性的栽培方法,其特征在于,所述S5步骤中通过优化计算目标函数,气体注入速率维持在每小时0.1至2.0立方米,排水速率维持在每小时1至3厘米,土壤孔隙率维持在35%至45%之间。

7.根据权利要求1所述的一种提高甘蔗抗涝性的栽培方法,其特征在于,所述S5步骤中,不同区域的气体注入速率按照以下范围进行分配:高风险区域:气体注入速率为每小时1.5至2.0立方米;

中风险区域:气体注入速率为每小时0.5至1.0立方米;

低风险区域:气体注入速率为每小时0.1至0.5立方米。

8.一种提高甘蔗抗涝性的栽培系统,根据权利要求1‑7任一项所述的一种提高甘蔗抗涝性的栽培方法,其特征在于,包括:田间数据采集模块,用于采集土壤地形、孔隙率、饱和度、氧气浓度及湿度参数;

通气装置模块,包括通气柱、压力控制装置及分布式通气网络;

土壤孔隙优化模块,包括机械松土装置及多孔颗粒材料;

实时监测模块,包括氧气浓度传感器、湿度传感器及孔隙应变传感器;

动态优化模块,通过计算单元运行土壤氧气扩散、水分流动及孔隙变形模型,动态调控通气速率、排水速率及松土频率。

9.根据权利要求8所述的一种提高甘蔗抗涝性的栽培系统,其特征在于,所述通气装置模块的通气柱为竖向布置,其底部深入根区土壤40至50厘米,上部连接大气,压力控制装置根据优化结果动态调节气体注入量以维持稳定的氧气浓度梯度。

10.根据权利要求8所述的一种提高甘蔗抗涝性的栽培系统,其特征在于,所述动态优化模块通过实时反馈数据构建偏微分方程组,结合数值求解方法动态调整通气装置与松土装置的运行参数,使得根区土壤的氧气浓度与孔隙率满足植物生长所需的目标条件。