[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

本發明公開了一種基于動態干旱預測的適應性節水灌溉方法,以土壤含水率為指標建立灌區動態干旱等級評價方法，基于水量平衡構建土壤墑情實時預測模型，基于短期天氣預報，判斷未來預報時段內干旱等級；根據預判的干旱等級進一步確定作物灌水閾值；構建作物實時灌溉預報模型，對預報期內灌水量逐日預報。本發明基于作物水分虧缺補償效應理論，充分考慮未來時段旱情狀況創新性的提出了作物適應性灌溉閾值，及適應性節水灌溉預報方法，新方法改進了作物生育期內取單一灌溉閾值的不足，搭建了作物灌水與旱情的有機聯系，有效的提高了田間水分利用效率，降低了作物旱災風險，對保障國家糧食安全，發展高效節水農業具有重要意義。

技術領域

本發明屬于干旱預測及灌溉技術領域，具體涉及一種基于動態干旱預測的適應性節水灌溉方法。

背景技術

我國北方水資源短缺，且用水效率低下，已成為制約地區農業可持續發展的重要因素。節水灌溉是解決水資源短缺的重要措施。實時灌溉預報是開展節水灌溉，實現農業水資源高效利用的有效途徑。但已有實時灌水決策多未考慮不同水分脅迫下作物的適應機制，不考慮或極少考慮到面臨階段的不同干旱狀況，往往采用生育期內灌水下限值來制定灌水決策。

發明內容

本發明充分考慮作物生長受干旱脅迫有的補償效應，結合作物不同生育階段對不同干旱的適應機制，提出適應于不同干旱狀況的適應性節水灌溉方法和系統，對于實施節水優化灌溉、保障缺水地區糧食產量，提高田間灌水質量具有重要意義。

本發明解決其技術問題所采用的方案是：一種基于動態干旱預測的適應性節水灌溉方法，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。

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。