[發明專利]基于動態干旱預測的適應性節水灌溉方法

在審

• 申請號: 201910666927.1
• 申請日: 2019-07-23
• 公開（公告）號: CN110458335A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 郝秀平;馬建琴;張書暢;劉蕾;彭高輝;楊學穎;崔弼峰;方城
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/02;G06Q50/06
• 代理公司: 41162 鄭州明華專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 高麗華<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種基于動態干旱預測的適應性節水灌溉方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：以土壤含水率為指標建立灌區動態干旱等級評價方法；該方法以土壤土層平均含水量θ作為干旱指標，主要通過某土層深的土壤含水量SW，土壤層厚度和土壤容重ρ_soil計算，具體公式為：在某土壤區域的最干旱和最濕潤值之間劃分若干各不同干旱程度的干旱等級；

S2：基于水量平衡原理構建土壤墑情實時預測模型；土壤墑情實時預測模型結合短期天氣預報推算第i天土壤土層平均含水量θ；

S3：依據推算的第i天土壤土層平均含水量θ和干旱等級劃分標準，預判未來第i天的干旱等級P’，判別預報期內平均干旱等級P；

S4：根據預報期內干旱等級P，進一步確定作物適應性灌水閾值Q；

S5：根據作物適應性灌水閾值Q，和作物實時灌溉預報決策模型，對預報期內灌水量逐日預報。

2.根據權利要求1所述的基于動態干旱預測的適應性節水灌溉方法，其特征在于，所述步驟S2中：土壤墑情實時預測模型主要基于水量平衡原理建立。忽略地下水補給，第i天的降水為P_0i、灌水量G_i、作物耗水量為ET_i，則第i天初始時和結束時計劃濕潤層的土壤含水量分別為SW_i-1和SW_i，土壤墑情實時預測模型為：

SW_i-SW_i-1＝P_0i+SW_Ti-ET_i+G_i；

由第i天初始和結束時段計劃層濕潤層深度H_i-1和H_i可得：

SW_i-SW_i-1＝1000nH_iθ_i-1000nH_iθ_i-1；

第i天結束時的土壤含水率θ_i，

按照作物計劃濕潤層含水率的逐日遞推預測模型，即可以從作物的種植日期開始，逐日對作物根區的土壤墑情進行預測，直至作物收獲，從而進行作物整個生育期內土壤水分狀況的逐日遞推預測；

以雨養條件下，不考慮灌水情況，遞推得到的土壤含水率為依據，建立干旱預測模型，其計算方式為：

作物實時耗水量ET_i計算公式為：

ET_i＝K_ci·K_wi·ET_0i；

K_ci為第i天的作物系數，受天氣狀況、土壤特性和作物生長狀況影響；

K_wi為實行非充分灌溉時第i天的土壤水分修正系數，與土壤濕度有關；

ET_0i為第i天的參考作物需水量，mm，采用Penman—Monteith法進行計算。

3.根據權利要求1所述的基于動態干旱預測的適應性節水灌溉方法，其特征在于，所述步驟S3中，主要包括：

(1)依據作物生長階段確定預報時段M；

(2)結合短期氣象預報，根據干旱等級預測模型，逐日預測預報時段內的土壤墑情，根據干旱等級評判標準，得到對應的干旱等級；

(3)統計預報期時段M內各干旱等級發生頻次，以頻次較高者為預報時段平均干旱等級。

4.根據權利要求1所述的基于動態干旱預測的適應性節水灌溉方法，其特征在于，所述步驟S4中：適應性灌水閾值是基于作物水分虧缺補償效應，根據預報期內干旱等級而確定的灌水閾值，突破了人為采用生育期均值的局限。

5.根據權利要求1或4所述的基于動態干旱預測的適應性節水灌溉方法，其特征在于，所述步驟S4中：確定的灌水閾值時考慮在作物某些發育時期，減少土壤水分，誘導輕度到重度水分脅迫，可避免植株旺長，改變植株體內養分和水分的分配，使同化物從營養器官向生殖器官轉移，當水分脅迫解除后作物通過外部形態的改變和生長速度的調整而對水分變動環境做出響應。