一种模拟遮阴程度的方法，其特征是包括如下步骤：步骤1)确定遮阴的程度等级；步骤2)选择覆盖材料；步骤3)计算膜下透光率的大小；步骤4)利用公式确定处理小区面积。根据不同程度遮阴条件下太阳辐射或透光率变化情况，测定不同黑色遮阳网的光学特性(透光率)，选择光学特性满足模拟不同程度遮阴条件下的黑色遮阳网作为覆盖材料。根据作物生长季节的太阳高度角和方位角变化范围，确定了最小处理小区面积，在此基础上制作了田间开放式模拟不同程度遮阴的试验装置。
1.一种模拟遮阴程度的方法，其特征是包括如下步骤：步骤1)确定遮阴的程度等级；
所述步骤4)利用公式确定处理小区面积包括以下步骤：遮阳网覆盖高度为距离地面2m，受太阳高度角和方位角的影响，其遮阳网垂直于地面的范围内并未完全被遮阳网覆盖，其实际遮阴面积小于遮阳网遮阴面积，小区面积应大于实际遮阴面积；
小区面积的计算：首先要根据太阳高度角和方位角分别计算高度2m遮阴条件下，早上
8:30时、正午真太阳时、下午15:50时的遮阳网下的未遮阴面积，然后再加上预遮阴面积计算出小区面积；
一年中太阳高度角和方位角最低的时间为冬至，此时遮阳网下未遮阴面积最大，相关计算过程如下：输入值：
a＝sin(π*ζ/180)*sin{-asin[sin(23.45*π/180)*cos(2*π*(td+10)/365)]}；
b＝cos(π*ζ/180)*cos{-asin[sin(23.45*π/180)*cos(2*π*(td+10)/365)]}；
to＝12-{4*(120-L)-[0.017+0.4281*cos[2*π*(td-1)/365]-7.351*sin[2*π*(td-1)/
365]-3.349*cos[4*π*(td-1)/365]-9.371*sin[4*π*(td-1)/365]]}/60；
α＝asin{a+b*cos[2*π*(h-to)/24]}*180/π；
β＝acos{[sin[asin[a+b*cos(2*π*(h-to)/24)]]*sin(ζ*π/180)-sin[-asin[sin(23.45*π/180)*cos(2*π*(td+10)/365)]]]/[cos[asin[a+b*cos(2*π*(h-to)/24)]]*cos(ζ*π/180)]}*180/π根据以上公式计算出早上(8:30)、正午(真太阳时)、下午(15:50)时的太阳高度角α和太阳方位角β；
早上，小区面积东侧有未被遮阴存在，正午，小区面积南侧有未被遮阴存在，下午，小区面积西侧有未被遮阴存在。
早上未被遮阴的距离，以东西长计＝(2/tan(α1*π/180))*sin(β1*π/180)正午未被遮阴的距离，以南北宽计＝(2/tan(α2*π/180))下午未被遮阴的距离，以东西长计＝(2/tan(α3*π/180))*sin(β3*π/180)(3)小区面积的计算：小区面积
((2/tan(α1*π/180))*sin(β1*π/180)+(2/tan(α3*π/180))*sin(β3*π/180)+3)*((2/tan(α2*π/180))+2)；
2.根据权利要求1所述的模拟遮阴程度的方法，其特征在于所述步骤1)为根据1961年-
2010年历史的气象数据分析统计，发生连阴雨天气的导致的总辐射或透光率值下降50％-
85％，所以确定遮阴程度为50％，65％和85％。
3.根据权利要求1所述的模拟遮阴程度的方法，其特征在于所述步骤2)选用的覆盖材料为黑色遮阳网。
4.根据权利要求1所述的模拟遮阴程度的方法，其特征在于所述步骤3)包括以下步骤：进行遮阴预试验，利用照度计测量覆盖材料水平上方和下方1.5米处光强大小，透光率大小即为下方1.5米处光强/水平上方光强，确定型号为SZW-8的黑色遮阳网1层，型号为SZW-12的黑色遮阳网1层，型号为SZW-8的遮阳网2层用来模拟遮阴的程度为50％，65％和85％。
5.根据权利要求1所述的模拟遮阴程度的方法，其特征在于该方法所采用的模拟遮阴程度的装置包括太阳辐射探头(1)、温湿度传感器(2)、遮阳网(3)、镀锌钢管架(4)和卷轴(5)，所述镀锌钢管架(4)直立在地面上，其上设置卷轴(5)，卷轴(5)上覆盖遮阳网(3)，遮阳网(3)下方设有太阳辐射探头(1)和温湿度传感器(2)。
一种模拟遮阴程度的方法和装置
技术领域
[0001] 本发明涉及农业技术领域，尤其是一种模拟遮阴程度的方法和装置。
背景技术
[0002] 遮阴作为一种农艺措施，对大田作物是否具有有益的影响目前仍存在争议，因为它在改善植物抗逆生理的同时，对植物生长、光合、果实产量和品质也产生了相应的影响。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种模拟遮阴程度的方法和装置，本发明模拟遮阴程度的方法和装置可模拟不同遮阴程度对农作物生产的影响，涉及到农业生长领域。
[0004] 本发明的技术方案是：
[0005] 一种模拟遮阴程度的方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤1)确定遮阴的程度等级；
[0007] 步骤2)选择覆盖材料；
[0008] 步骤3)计算膜下透光率的大小；
[0009] 步骤4)利用公式确定处理小区面积。
[0010] 所述步骤1)为根据1961年-2010年历史的气象数据分析统计，发生连阴雨天气导致的总辐射或透光率值下降50％-85％，确定遮阴程度为50％，65％和85％。
[0011] 所述步骤2)选用的覆盖材料为黑色遮阳网。
[0012] 所述步骤3)包括以下步骤：进行遮阴预试验，利用照度计测量覆盖材料水平上方和下方1.5米处光强大小，透光率大小即为下方1.5米处光强/水平上方光强，确定型号为SZW-8的黑色遮阳网1层，型号为SZW-12的黑色遮阳网1层，型号为SZW-8的遮阳网2层可用来模拟遮阴程度为50％，65％和85％。
[0013] 所述步骤4)利用公式确定处理小区面积包括以下步骤：
[0014] 遮阳网覆盖高度为距离地面2m，受太阳高度角和方位角的影响，其遮阳网垂直于地面的范围内并未完全被遮阳网覆盖，其实际遮阴面积小于遮阳网遮阴面积，小区面积应大于实际遮阴面积；
[0015] 小区面积的计算：首先要根据太阳高度角和方位角分别计算高度2m遮阴条件下，早上(8:30)、正午(真太阳时)、下午(15:50)的遮阳网下未遮阴面积，然后再加上预遮阴面积计算出小区面积；
[0016] 一年中太阳高度角和方位角最低的时间为冬至，此时遮阳网下未遮阴面积最大，相关计算过程如下：
[0017] 输入值：
[0018] td日序，天；
[0019] ζ地理纬度，度；
[0020] L经度，度；
[0021] h时间，小时；
[0022] (1)太阳高度角(α)和太阳方位角(β)计算；
[0023] 计算公式：
[0024] a＝sin(π*ζ/180)*sin{-asin[sin(23.45*π/180)*cos(2*π*(td+10)/365)]}；
[0025] b＝cos(π*ζ/180)*cos{-asin[sin(23.45*π/180)*cos(2*π*(td+10)/365)]}；
[0026] 正午(真)太阳时(小时)
[0027] to＝12-{4*(120-L)-[0.017+0.4281*cos[2*π*(td-1)/365]-7.351*sin[2*π*(td-1)/365]-3.349*cos[4*π*(td-1)/365]-9.371*sin[4*π*(td-1)/365]]}/60；
[0028] 太阳高度角(度)
[0029] α＝asin{a+b*cos[2*π*(h-to)/24]}*180/π；
[0030] 太阳方位角(度)
[0031] β＝acos{[sin[asin[a+b*cos(2*π*(h-to)/24)]]*sin(ζ*π/180)-sin[-asin[sin(23.45*π/180)*cos(2*π*(td+10)/365)]]]/[cos[asin[a+b*cos(2*π*(h-to)/24)]]*cos(ζ*π/180)]}*180/π
[0032] 根据以上公式计算出早上(8:30)、正午(真太阳时)、下午(15:50)时的太阳高度角α和太阳方位角β；
[0033] (2)未遮阴长度计算：
[0034] 早上，小区面积东侧有未被遮阴存在，正午，小区面积南侧有未被遮阴存在，[0035] 下午，小区面积西侧有未被遮阴存在。
[0036] 早上未被遮阴的距离(东西长)＝(2/tan(α1*π/180))*sin(β1*π/180)[0037] 正午未被遮阴的距离(南北宽)＝(2/tan(α2*π/180))
[0038] 下午未被遮阴的距离(东西长)＝(2/tan(α3*π/180))*sin(β3*π/180)[0039] (3)小区面积的计算：
[0040] 小区面积
[0041] ((2/tan(α1*π/180))*sin(β1*π/180)+
[0042] (2/tan(α3*π/180))*sin(β3*π/180)+3)*((2/tan(α2*π/180))[0043] +2)；
[0044] 根据上述计算得出小区面积。
[0045] 一种模拟遮阴程度的装置，其特征在于包括太阳辐射探头1、温湿度传感器2、遮阳网3、镀锌钢管架4和卷轴5，所述镀锌钢管架4直立在地面上，其上设置卷轴5，卷轴5上覆盖遮阳网3，遮阳网3下方设有太阳辐射探头1和温湿度传感器2。
[0046] 本发明的有益效果是：
[0047] 连阴雨天气导致到达地面的太阳总辐射下降，从而影响作物的光合作用，进而影响作物产量的构成因素和籽粒品质，最终影响作物生长和产量。以透光率的多少作为遮阴严重程度的标准，根据不同程度遮阴条件下太阳辐射或透光率变化情况，测定不同黑色遮阳网的光学特性(透光率)，选择光学特性满足模拟不同程度遮阴条件下的黑色遮阳网作为覆盖材料。根据作物生长季节的太阳高度角和方位角变化范围，确定了最小处理小区面积，在此基础上制作了田间开放式模拟不同程度遮阴的试验装置。
附图说明
[0048] 图1是本发明的早上遮阳网下未被遮阴距离的计算示意图。
[0049] 图2是本发明的中午遮阳网下未被遮阴距离的计算示意图。
[0050] 图3是本发明的下午遮阳网下未被遮阴距离的计算示意图。
[0051] 图4是本发明的模拟遮阴程度的装置的结构示意图。
具体实施方式
[0052] 下面结合附图对本发明作进一步描述：
[0053] 实施例一。一种模拟遮阴程度的方法，其特征是包括如下步骤：
[0054] 步骤1)确定遮阴的程度等级；
[0055] 步骤2)选择覆盖材料；
[0056] 步骤3)计算膜下透光率的大小；
[0057] 步骤4)利用公式确定处理小区面积。
[0058] 所述步骤1)为根据1961年-2010年历史的气象数据分析统计，发生连阴雨天气的导致的总辐射或透光率值下降50％-85％，所以确定遮阴程度为50％，65％和85％。
[0059] 步骤2)选用的覆盖材料为黑色遮阳网，黑色遮阳网可选用临沂市金骏马塑料编织有限公司生产的型号为SZW-8和SZW-12的黑色遮阳网。
[0060] 步骤3)包括以下步骤：进行遮阴预试验，利用照度计，照度计可选用柯尼卡美能达公司生产的型号为TA-10的照度计，测量覆盖材料水平上方和下方1.5米处光强大小，透光率大小即为下方1.5米处光强/水平上方光强，确定型号为SZW-8的黑色遮阳网1层，型号为SZW-12的黑色遮阳网1层，型号为SZW-8的黑色遮阳网2层可用来模拟遮阴程度为50％，65％和85％。
[0061] 步骤4)利用公式确定处理小区面积包括以下步骤：
[0062] 遮阳网覆盖高度为距离地面2m，受太阳高度角和方位角的影响，其遮阳网垂直于地面的范围内并未完全被遮阳网覆盖，其实际遮阴面积小于遮阳网遮阴面积，小区面积应大于实际遮阴面积；
[0063] 小区面积的计算：首先要根据太阳高度角和方位角分别计算高度2m遮阴条件下，早上(8:30)、正午(真太阳时)、下午(15:50)的遮阳网下未遮阴面积，然后再加上预遮阴面积6m2(2m*3m)的计算出小区面积；
[0064] 一年中太阳高度角和方位角最低的时间为冬至，此时遮阳网下未遮阴面积最大，相关计算过程如下(以南京(118.78°E,32.05°N)为例)：
[0065] 输入值：
[0066] td日序，天；
[0067] ζ地理纬度，度；
[0068] L经度，度；
[0069] h时间，小时；
[0070] (1)太阳高度角(α)和太阳方位角(β)计算；
[0071] 计算公式：
[0072] a＝sin(π*ζ/180)*sin{-asin[sin(23.45*π/180)*cos(2*π*(td+10)/365)]}；
[0073] b＝cos(π*ζ/180)*cos{-asin[sin(23.45*π/180)*cos(2*π*(td+10)/365)]}；
[0074] 正午(真)太阳时(小时)
[0075] to＝12-{4*(120-L)-[0.017+0.4281*cos[2*π*(td-1)/365]-7.351*sin[2*π*(td-1)/365]-3.349*cos[4*π*(td-1)/365]-9.371*sin[4*π*(td-1)/365]]}/60；
[0076] 太阳高度角(度)
[0077] α＝asin{a+b*cos[2*π*(h-to)/24]}*180/π；
[0078] 太阳方位角(度)
[0079] β＝acos{[sin[asin[a+b*cos(2*π*(h-to)/24)]]*sin(ζ*π/180)-sin[-asin[sin(23.45*π/180)*cos(2*π*(td+10)/365)]]]/[cos[asin[a+b*cos(2*π*(h-to)/24)]]*cos(ζ*π/180)]}*180/π
[0080] 根据以上公式计算出早上(8:30)、正午(真太阳时)、下午(15:50)时的太阳高度角α分别为15.88°、34.53°、14.56°，方位角β分别为48.27°、0°、49.68°；
[0081] (2)未遮阴长度计算：
[0082] 早上，小区面积东侧有未被遮阴存在，正午，小区面积南侧有未被遮阴存在，[0083] 下午，小区面积西侧有未被遮阴存在。
[0084] 早上未被遮阴的距离(东西长)＝(2/tan(α1*π/180))*sin(β1*π/180)[0085] 正午未被遮阴的距离(南北宽)＝(2/tan(α2*π/180))
[0086] 下午未被遮阴的距离(东西长)＝(2/tan(α3*π/180))*sin(β3*π/180)[0087] (3)小区面积的计算：
[0088] 小区面积
[0089] ((2/tan(α1*π/180))*sin(β1*π/180)+
[0090] (2/tan(α3*π/180))*sin(β3*π/180)+3)*((2/tan(α2*π/180))+2)；
[0091] 根据上述计算得出小区面积为13m(东西长)*5m(南北宽)。
[0092] 实例：
[0093]编号 作物 年份 处理生育期 持续时间
1 小麦 2008-2009 花后 2d、4d、6d、8d
2 小麦 2009-2010 花后 2d、4d
3 水稻 2010-2011 拔节-开花 2d、4d
[0094] 实施例二。一种模拟遮阴程度的装置，其特征在于包括太阳辐射探头1、温湿度传感器2、遮阳网3、镀锌钢管架4和卷轴5，所述镀锌钢管架4直立在地面上，其上设置卷轴5，卷轴5上覆盖遮阳网3，遮阳网3下方设有太阳辐射探头1和温湿度传感器2。
[0095] 上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
