[發明專利]一種區域尺度農作物分區水肥管理模式的優化方法

在審

• 申請號: 202011561322.5
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112700035A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 王素芬;范云飛;戶廣勇;于波;馬士萌
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02;A01C21/00;A01G25/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

本發明公開了屬于農作物水肥調控技術領域的一種區域尺度農作物分區水肥管理模式的優化方法。所述步驟包括構建區域空間屬性數據庫；建立區域內某種灌溉模式下的水氮耦合生產函數模型和區域水肥管理優化模型，并獲取農作物實際最大產量；確定研究區水文年型下農作物全生育期內的有效降雨量；通過水肥耦合試驗獲得水氮耦合生產函數模型參數；基于水氮耦合生產函數模型對區域內的水肥管理模式進行分區優化。本發明中水氮耦合生產函數模型通過數學函數表達式反映了水肥管理對農作物產量的互作影響，不僅為區域農作物的水肥管理模式優化提出針對性的建議，對農業和生態系統的穩定持續發展有重要意義。

技術領域

本發明屬于農作物水肥調控技術領域，尤其涉及一種區域尺度農作物分區水肥管理模式的 優化方法。

背景技術

水資源是人類生存發展中不可或缺的重要自然資源，隨著人口增長、社會經濟發展和消費 方式的轉變，水資源短缺已經成為制約國民經濟和社會可持續發展的關鍵問題。我國是一個農 業大國，也是一個水資源嚴重短缺的國家，農業灌溉用水占全國總用水量的比重多年來一直高 達60％左右。目前我國農業平均每年缺水量約為300億m³，農業用水面臨的挑戰很嚴峻。嚴 格實行用水總量控制和設定水資源消耗上限的前提下，合理利用降雨和優化配置區域灌溉用水 總量，提高農業用水效率和農作物水分生產率，對農業節水和可持續發展都具有十分重要的意 義。

肥料是農業生產中必不可少的要素，它是農作物的糧食，也是農作物增產的物質基礎。近 年來，中國的農作物產量基本保持穩中增長的趨勢，但很多區域的肥料施用量和配比不合理， 尤其存在肥料利用率低、污染生態環境等一系列突出問題。因此，在精準灌溉的同時如何精確、 科學施肥的問題還有待更好地解決，這對提高農作物產量，改善土壤肥力，減少農業面源污染， 顯著提升農業的生態效益和經濟效益都具有非常重要的意義。

過往的研究表明，農作物的水肥耦合存在閾值反應，即當灌水施肥不在閾值范圍內時水肥 互作沒有明顯的增產效應，只有在閾值范圍內時水肥互作才能夠達到較高的增產效應。然而當 前對于水肥互作管理模式的研究相對較少，基于此，本發明針對區域農作物如何更好地節水節 肥增產的問題，構建了區域農作物水肥耦合優化模型，從而在充分利用農作物生育期內有效降 水和農業水資源的基礎上，既能夠達到“以肥調水、以水促肥”的水肥高效利用的目的，也能 夠實現在區域水資源約束下的農作物實際產量最大化的目標，同時還能為水肥一體化技術中農 作物生育期的需水、需肥的設計提供參考。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種區域尺度農作物分區水肥管理模式的優化方法，包 括：

步驟1：選取研究區域，確定農作物種類，構建區域空間屬性數據庫；

步驟2：建立區域內某種灌溉模式下的水氮耦合生產函數模型；

步驟3：基于水氮耦合生產函數模型建立區域水肥管理優化模型，獲取農作物實際產量；

步驟4：確定研究區不同水文年型下的農作物生育期內的有效降雨量；

步驟5：通過水肥耦合試驗獲得水氮耦合生產函數模型參數；

步驟6：基于水氮耦合生產函數模型對區域內不同目標產量下的水肥管理模式進行分區優 化。

所述步驟1包括選取研究區域，確定農作物的種類和研究年份以及水文年型；所述區域空 間屬性數據庫包括氣象數據、數字高程模型、土壤數據、土地利用數據、農作物生長空間適宜 性分區；

所述步驟2水氮耦合生產函數模型基于氮素效應函數相乘Jensen模型建立，為：