苹果树枝条含水率无损测量传感器研制

来源：农业工程学报杂志2022年第13期北京时间：

作者：程相林,向阳,颜小飞,程强,

摘要：茎部含水率是评价果树干旱胁迫响应和指导灌溉的重要参数。该研究针对目前果树茎部细小枝条含水率活体原位无损测量传感器缺乏的现状，设计了一种基于频域介电法的改进型平行板电极传感器。为检验该传感器的性能参数，以苹果树为观测对象，首先开展了高频结构仿真分析、逐步移除小木条、直径影响校正、性能测试、传感器标定等实验室环境下的理论分析与试验验证，然后在温室苹果树上开展活体原位无损监测试验和干旱胁迫试验。结果表明：该传感器的最大观测枝条直径约为10 mm，直径变化引起的传感器误差为4.23 mV/mm，传感器输出与电容值之间具有良好的线性关系（R2=0.985），当负载稳定时，传感器的误差在0.5～0.8 mV之间，重复性测试结果显示传感器输出的最大差值不超过8 mV，传感器标定曲线的决定系数为0.998；温室环境下盆栽苹果树枝条含水率监测试验结果表明：该传感器可以检测到直径5～8 mm范围内枝条的含水率变化；干旱胁迫辨识试验结果表明：该传感器可以观测到苹果树在灌溉之前经历的干旱胁迫过程。研究结果可为诊断植物干旱胁迫、果树抽条和指导节水灌溉提供重要依据与技术支撑。

关键词：传感器, 无损检测, 含水率, 苹果树, 枝条, 平行板电极, 干旱胁迫