本发明涉及土壤健康分析，具体为一种植烟土壤健康分析与施肥预测系统。
背景技术：
1、烟草是中国重要的叶用经济作物之一，土壤条件对烟草的生长和品质有着非常重要的影响；适宜的土壤条件可以促进烟草植株的生长，提高产量，并且有利于烟草品质的形成；相反，不适宜的土壤条件会限制烟草植株的生长，影响叶片的养分吸收和代谢过程，进而影响烟草的烟碱含量、叶片颜色、口感等关键品质指标；因此，烟草种植的过程中其烟草所在土壤条件尤为重要；
2、传统烟草种植的施肥采用的是固定周期进行土壤分析和施肥，然而，土壤的养分状况受多种因素影响导致土壤的状况是动态变化的，包括气候、降水、温度、作物生长状况等；因此这种固定模式的土壤分析和施肥方式存在时滞性，难以应对土壤动态变化和不同生长阶段的作物需求。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种植烟土壤健康分析与施肥预测系统，以解决上述背景技术提到的问题。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种植烟土壤健康分析与施肥预测系统，该系统包括：
3、健康分析模块基于土壤信息对土壤微生物作用状态、养分状态和保水状态分别进行分析以得到土壤状态参数，再依据土壤状态参数进行土壤状态变化分析以生成预测更新指令，并将其发送至预测管理模块；
4、预测管理模块接收到预测更新指令时，则对土壤状态参数进行综合分析预测以生成对应的预测通知，具体过程如下：
5、步骤一：调取各监测点的土壤状态参数，其中土壤状态参数包括共生状态值、竞争状态值、养分状态值和保水状态值；将区域内各监测点的共生状态值、竞争状态值、养分状态值和保水状态值分别进行均值计算得到均值分别作为区域的共生状态值、竞争状态值、养分状态值和保水状态值；
6、步骤二：将区域的共生状态值、竞争状态值、养分状态值进行预测性分析得到调整需求评估值，当调整需求评估指数大于设定的需求区间中的最大值时，则生成施药施肥预测通知；当调整需求评估指数处于设定的需求区间之内时，则将区域内各采集时刻的竞争状态值和养分状态值进行均值计算得到竞争状态均值和养分状态均值，若竞争状态均值大于或等于养分状态均值时，则生成施药预测通知；若竞争状态均值小于养分状态均值时，则生成施肥预测通知；
7、步骤三：调取各监测点的土壤湿度，将各监测点的土壤湿度进行均值计算得到均值作为区域的土壤湿度，将其与区域的保水状态值进行预测性分析得到灌溉需求评估指数，当灌溉需求评估指数大于或等于设定的灌溉需求阈值时，则生成灌溉预测通知。
8、优选地，将区域的共生状态值、竞争状态值、养分状态值进行预测性分析得到调整需求评估值的具体过程为：
9、将区域的共生状态值hwj、竞争状态值hvj、养分状态值hyj代入设定的公式进行计算得到区域各采集时刻对应的调整需求指数hfj，其中f1、f2、f3分别为设定的比例系数，e为自然常数；
10、以时间为横坐标，以调整需求指数为纵坐标构建二维直角坐标系，将调整需求指数按照对应的采集时刻输入至坐标轴中，并将调整需求指数于坐标轴中的位置记为需求点，采用圆滑的曲线依次连接需求点以得到调整需求指数随着时间变化曲线关系图；于需求点作曲线的切线，并计算切线斜率以得到各需求点的调整斜率；将大于零的调整斜率进行求和计算得到需求增度记为x1，并将小于零的调整斜率进行求和计算得到需求降度记为x2；
11、将调整需求指数hfj、需求增度x1和需求降度x2代入设定的公式计算得到调整需求评估值xf，其中f4、f5分别进行
12、为设定的比例系数。
13、优选地，将区域的土壤湿度与区域的保水状态值进行预测性分析的具体过程为：
14、将区域的土壤湿度lj与区域的保水状态值hsj代入设定的公式进行计算得到灌溉需求指数lfj，其中f6、f7分别为设定的比例系数；以时间为横坐标，以灌溉需求指数为纵坐标建立二维直角坐标系，将灌溉需求指数按照对应的采集时刻输入至坐标轴中，并将灌溉需求指数于坐标轴中的位置记为灌溉点，于灌溉点作曲线的切线，计算切线斜率得到各灌溉点的灌溉斜率，将大于零的灌溉斜率进行求和计算得到灌溉需求单调增幅记为x3，并将小于零的灌溉斜率进行求和并取绝对值计算得到灌溉需求单调降幅记为x4；
15、将灌溉需求指数lfj、灌溉需求单调增幅x3和灌溉需求单调降幅x4代入设定的公式进行计算得到灌溉需求评估指数lx，其中f8、f9分别为设定的比例系数。
16、优选地，预测更新指令生成的具体过程为：
17、401：将烟草种植地划分为若干个区域，每个区域均设定有若干个监测点，采用无损检测技术和高通量检测技术对各监测点的土壤进行检测以获取区域内各监测点对应的各采集时刻的土壤信息；其中土壤信息包括土壤质地类型、土壤湿度、各类养分含量、有机质含量、环境温度、环境湿度、光照强度、微生物群落种类以及每种微生物群落种类的基因丰度、代谢产物含量；
18、402：调取各监测点的微生物的生物量、微生物种类以及每种微生物种类对应的基因丰度和代谢产物含量，并据此对土壤进行土壤微生物活性作用状态分析得到各监测点的共生状态值和竞争状态值；其中微生物活性作用状态分析包括共生活性分析和竞争活性分析；
19、403：调取各监测点的土壤中各类养分含量，其中养分种类包括但不限于氮、磷、钾等，获取设定烟草当前的生长周期，设定不同的生长周期对应不同的各养分重要占比，将烟草当前的生长周期与设定的所有生长周期进行比对以匹配到对应的各养分重要占比；将各类养分含量乘以对应的重要占比以得到各类养分的生长量值，并将其进行求和计算得到各监测点的养分状态值；
20、404：将监测点的土壤质地与设定所有土壤质地类型进行比对以匹配到对应的土壤保水基值记为ri，其中i＝1,2,3……i，i取值均为正整数，i表示的是区域内监测点的总数，i表示的是区域内任意一个监测点的序号；调取各监测点的保水基ri、有机质含量qi j、环境温度t i j、环境湿度s i j和光照强度gi j代入设定的公式进行计算得到土壤保水状态值hs i，其中c1、c2、c3分别为设定的比例系数，ut、us和ug分别为最佳环境温度、最佳环境湿度和最佳环境光照强度；由此可得各监测点保水状态值；
21、405：将各监测点的共生状态值、竞争状态值、养分状态值和保水状态值记为土壤状态参数，并据此进行土壤状态变化分析以生成预测更新指令。
22、优选地，共生活性分析的具体过程为：
23、将区域内种植的烟草种类对应的有益微生物种类与监测点处检测到的所有微生物进行比对以得到各目标微生物种类以及其对应的生物量碳和生物量氮，并将其分别记为bhc和bhn；将目标微生物种类与监测到的微生物进行比对以得到各目标微生物种类对应的基因丰度和代谢产物含量，并将其分别记为a1和a2；设定区域内种植烟草的不同目标微生物种类分别对应一个价值系数，由此可得各目标微生物对应的价值系数记为γ1，利用设定的公式进行计算得到各目标微生物对应的共生作用值aa，其中a1、a2、a3、a4分别为设定的比例系数，e为自然常数，hc和hn为监测点所有微生物的生物量碳和生物量氮；
24、将共生作用值与设定的共生区间进行比较分析以将共生作用值分为一级作用值、二级作用值、三级作用值，分别统计一级作用值、二级作用值、三级作用值的数量，并将其分别记为z1、z2和z3；将一级作用值、二级作用值、三级作用值分别进行求和计算得到一级作用总值、二级作用总值和三级作用总值，并将其分别记为z4、z5和z6；
25、将z1、z2、z3、z4、z5和z6代入设定的公式进行计算得到监测点的共生状态值hw，其中b1、b2、b3分别为设定的比例系数，由此可得区域内各监测点的共生状态值。
26、优选地，竞争活性分析的具体过程为：
27、将区域内种植的烟草种类对应不同的有害微生物种类与监测点处检测到的所有微生物进行比对以得到各有害微生物种类对应的生物量碳和生物量氮，并将其分别记为yhc和yhn；设定区域内种植烟草的不同有害微生物种类分别对应一个危害系数，由此可得有害微生物对应的危害系数记为γ2；将有害微生物种类与监测到的所有微生物进行比对以得到各有害微生物种类对应的基因丰度和代谢产物含量，并将其分别记为b1和b2，利用设定的公式得到竞争作用值，其中a5、a6、a7、a8分别为设定的比例系数；
28、将竞争作用值与设定的竞争区间进行比较分析以将竞争作用值分为一级竞争值、二级竞争值、三级竞争值；分别统计一级竞争值、二级竞争值、三级竞争值的数量，并将其分别记为p1、p2和p3；将一级竞争值、二级竞争值、三级竞争值分别进行求和计算得到一级竞争总值、二级竞争总值和三级竞争总值，并将其分别记为p4、p5和p6；
29、将p1、p2、p3、p4、p5和p6代入设定的公式得到监测点的竞争状态值hv，其中b4、b5、b6分别为设定的比例系数；由此可得各监测点的竞争状态值。
30、优选地，土壤状态变化分析的具体过程为：
31、将各监测点的共生状态值hwi j、竞争状态值hvi j、养分状态值hyi j和保水状态值hsi j代入设定的公式进行计算得到区域的状态评估指数hzj，其中c4、c5、c6、c7分别为设定的比例系数；
32、以时间为横坐标，以状态评估值为纵坐标构建二维直角坐标系，将状态评估指数按照对应的采集时刻输入至坐标系中，并将状态评估指数于坐标轴中的位置记为评估点，利用圆滑的曲线依次连接评估点以得到状态评估指数随着时间变化曲线关系图；于评估点作曲线的切线，利用数据拟合得到切线表达式，对切线表达式进行求导计算得到评估点的评估导数记为mj；其中j＝1,2,3……j，j取值均为正整数，j表示的是采集时刻的总数，j表示的是任意一个采集时刻的序号；将大于零的评估导数进行求和计算得到状态单调增值记为n1，将小于零的评估指数进行求和并取绝对值计算得到状态单调减值记为n2；统计等于零的评估导数的数量记为n3；利用设定的公式进行计算得到区域的状态变化指数nd，其中d1、d2、d3、d4分别为设定的比例系数，当时，则d5取值为偶数；当时，则d5取值为偶零；当时，则d5取值为奇数，由此可知，当时，则
33、当状态变化指数大于或等于设定的变化阈值时，则将各监测点的共生状态值、竞争状态值、养分状态值和保水状态值记为土壤状态参数，将土壤状态参数整合为预测更新指令，并将其发送至预测管理模块。
34、本发明的有益效果：
35、1、通过对烟草种植土壤的土壤微生物活性作用状态分析、土壤养分状态分析和土壤水分状态分析得到土壤状态参数，进而对土壤变化程度进行分析并生成预测更新指令，实现对土壤进行全面检测、分析和评估，提供了关于土壤状态的详尽信息，为烟草种植的土壤管理提供重要依据；
36、2、通过综合分析土壤状态参数能够准确预测土壤的需求变化，包括施肥、施药和灌溉的时机和量化，有助于提高作物生长的效率和产量；同时，通过生成的预测通知，能够指导农户或管理者及时采取相应的措施，保证土壤和作物在最佳状态下生长，避免营养不良、病虫害等问题的发生；这种精准的管理方式实现有助于提高农作物种植的效益和可持续性，促进农业生产的现代化和智能化发展。
1.一种植烟土壤健康分析与施肥预测系统，其特征在于，包括：健康分析模块和预测管理模块；
2.根据权利要求1所述的一种植烟土壤健康分析与施肥预测系统，其特征在于，将区域的共生状态值、竞争状态值、养分状态值进行预测性分析得到调整需求评估值的具体过程为：
3.根据权利要求1所述的一种植烟土壤健康分析与施肥预测系统，其特征在于，将区域的土壤湿度与区域的保水状态值进行预测性分析的具体过程为：
4.根据权利要求1所述的一种植烟土壤健康分析与施肥预测系统，其特征在于，预测更新指令生成的具体过程为：
5.根据权利要求4所述的一种植烟土壤健康分析与施肥预测系统，其特征在于，共生活性分析的具体过程为：
6.根据权利要求5所述的一种植烟土壤健康分析与施肥预测系统，其特征在于，竞争活性分析的具体过程为：
7.根据权利要求6所述的一种植烟土壤健康分析与施肥预测系统，其特征在于，土壤状态变化分析的具体过程为：
