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申请/专利权人：广州市林业和园林科学研究院

摘要：本发明涉及生态管理技术领域，具体为树木根系三维定向诱导装置，装置包括：土壤特性分析模块、树木根系分析模块、可调诱导生长结构模块、温湿度控制优化模块、养分需求分析模块、养分供应及定向诱导控制模块。本发明中，通过树木地上部分树木整体受力情况和根系扫描情况分析根系受力情况，得出需要根系三维定向诱导模型，通过可调诱导生长结构模块，构造根系三维定向诱导模型，通过实时调整温湿度、养分供应和促根剂，诱导树木根系的生长速度和方向，增强根系诱导生长效率和生态系统服务功能，通过模拟根系生长环境，提高根系诱导生长的效率和场景适应性，确保树木根系在多个生长阶段获得营养支持，提高了根系固定的效率和有效性。

主权项：1.树木根系三维定向诱导装置，其特征在于，所述装置包括：土壤特性分析模块基于根系土壤样本，分析并记录多种土壤样本的物理和化学性质，生成土壤属性测量结果；树木根系分析模块利用所述土壤属性测量结果，分析树木地上部分整体受力情况，并扫描根系生长路径，识别根系脆弱点，设计根系诱导生长结构方案，生成诱导生长结构模型；可调诱导生长结构模块根据所述诱导生长结构模型，将树木根系三维定向诱导装置埋入，并监测多种根系环境因素，生成装置环境监控信息；温湿度控制优化模块利用所述装置环境监控信息，实时环境监测数据，分析并优化温湿度控制参数，生成温湿度调节参数集；养分需求分析模块基于所述温湿度调节参数集，分析多种树木根系需要的营养成分和比例，计算养分供应和促根剂的需求量和比例，生成根系养分输送列表；养分供应及定向诱导控制模块基于所述根系养分输送列表，监测根系的生长反应和营养吸收效率，实时调整供应剂量和速度匹配根系诱导生长需求，生成根系定向生长参数；所述树木根系分析模块包括：地上部分力学分析子模块利用所述土壤属性测量结果，结合树木结构特征和外部环境因素，对树木地上进行受力分析，生成地上部分受力分析结果；根系路径扫描子模块基于所述地上部分受力分析结果，对树木根系的生长路径进行扫描，生成树木根系生长路径信息；根系弱点识别子模块基于所述树木根系生长路径信息，采用有限元分析，分析和识别树木根系的脆弱点和需要的诱导生长方向，设计根系诱导生长结构方案，生成诱导生长结构模型；所述有限元分析，按照公式： ；计算树木根系应力，其中，为施加在根系目标点的力，为自然对数的底数，为土壤硬度系数，为根部深度，为施力点的截面面积，为温度调节系数，为环境温度；所述养分供应及定向诱导控制模块包括：养分供应设置子模块基于所述根系养分输送列表，配置养分供应参数，分析目标树木根系需要的养分种类、比例和供应剂量，生成养分输送配置清单；实时监控子模块基于所述养分输送配置清单，监测目标树木根系的营养吸收效率和生长反应，包括生长方向和速度，采用离散傅里叶变换，评估养分供应效果，生成养分吸收监测数据；定向诱导控制子模块基于所述养分吸收监测数据，评估树木根系对养分供应的响应状态，调整供应剂量和速度匹配诱导根系生长的营养需求，生成根系定向生长参数；所述离散傅里叶变换，按照公式： ；计算根系生长反应，其中，为计算的频域信号，为时域信号样本，为根系养分吸收效率，为根系生长方向变化量，为根系生长速度变化量，为信号样本数，为频率索引，为虚数单位，为样本索引，为圆周率，为自然对数的底数。

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