[發(fā)明專利]鹽漬土水肥策略的獲取方法、系統(tǒng)、存儲介質(zhì)和電子設(shè)備

有效

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• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113221446B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳宗翰;胡睿琦;潘平波;于葉露;劉月
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州里豐正維智能科技有限公司;內(nèi)蒙古恒源水利工程有限公司;楊樹青
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/048;G06N3/0464;G06N3/084;G06Q50/02
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 翟磊

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，提供一種鹽漬土水肥策略的獲取方法、系統(tǒng)、存儲介質(zhì)和電子設(shè)備，所述方法包括：獲取用于表示土壤鹽漬化程度的土壤電導(dǎo)率在預(yù)設(shè)時間點的預(yù)設(shè)值，并確定與土壤鹽漬化關(guān)聯(lián)的每個參量在預(yù)設(shè)時間點的目標(biāo)值；將所述預(yù)設(shè)值和所有目標(biāo)值輸入訓(xùn)練好的逆向殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到土壤電導(dǎo)率為預(yù)設(shè)值的土壤所對應(yīng)的鹽漬土水肥策略。構(gòu)建的逆向殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能較好的擬合農(nóng)田水利的實際應(yīng)用場景，且逆向殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可直接根據(jù)土壤電導(dǎo)率的預(yù)設(shè)值所對應(yīng)的目標(biāo)土壤鹽分模擬優(yōu)化得到鹽漬土水肥策略，模型精度較高，能滿足模擬要求，為優(yōu)化田間灌水施肥策略提供了強有力的技術(shù)手段，且提高了分析效率。

背景技術(shù)

鹽漬土是我國最主要的中低產(chǎn)土壤類型之一，其生產(chǎn)力水平與土壤質(zhì)量狀況有非常密切的關(guān)系，不當(dāng)利用會迅速導(dǎo)致土壤的退化和生產(chǎn)力水平降低。在淡水資源緊缺的鹽漬化灌區(qū)，微咸水利用已成必然，但過量利用會加重土壤鹽漬化，尋求微咸水安全利用的灌溉制度已成為領(lǐng)域內(nèi)的當(dāng)務(wù)之急。微咸水滴灌是一種應(yīng)用廣且節(jié)水效率高的灌水方法，“滴灌”這一灌溉方式可縮小微咸水對土壤鹽分分布的影響范圍。此外，合理的灌水量不僅保證作物的正常生長，且可降低微咸水對土壤的負效應(yīng)。鹽分脅迫下的水肥耦合機理更加復(fù)雜，過量施加氮肥會加重土壤次生鹽漬化，進而抑制作物生長，擬定合理的施肥量是防止鹽漬化土壤進一步惡化的保證。因此，土壤鹽環(huán)境是鹽漬化灌區(qū)優(yōu)化水肥方案考慮的重要因素，準(zhǔn)確分析土壤鹽分與微咸水-肥料之間復(fù)雜的關(guān)系成為一個迫切急需解決的科學(xué)難題，對于改良鹽漬土、節(jié)約淡水資源和提高土地利用效率具有重要意義。

當(dāng)前，很多學(xué)者通過建立多元回歸方程等線性方法得出優(yōu)化水肥方案。在水肥與鹽分結(jié)合方面，除了建立線性方程求解優(yōu)化水肥耦合模式的方法外，還運用HYDRUS-1D模型模擬不同灌水施肥模式下鹽漬化土壤含水率和鹽分，通過人為分析水鹽動態(tài)得出優(yōu)化水肥，而模型中方程解法為Calerkin線性有限元法。這些傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析方法長期以來被廣泛應(yīng)用，令人遺憾的是，這類方法假設(shè)指標(biāo)之間為線性關(guān)系，而這一假設(shè)在現(xiàn)實情境中很難成立。此類方法無法分析指標(biāo)間的非線性關(guān)系會導(dǎo)致人為地丟失某些未知特征，在一定程度上限制了分析的全面性，尤其是微咸水與肥料對鹽漬土的作用機理更為復(fù)雜，線性分析方法無法獲取水肥鹽三者復(fù)雜的特征；此外，傳統(tǒng)的模型模擬方法以灌水施肥為輸入端，模擬預(yù)測土壤水鹽動態(tài)，結(jié)合土壤水鹽動態(tài)進一步進行多次篩選分析得出優(yōu)化水肥，分析效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鹽漬土水肥策略的獲取方法、系統(tǒng)、存儲介質(zhì)和電子設(shè)備。

本發(fā)明的一種鹽漬土水肥策略的獲取方法的技術(shù)方案如下：

獲取用于表示土壤鹽漬化程度的土壤電導(dǎo)率在預(yù)設(shè)時間點時的預(yù)設(shè)值，并確定與土壤鹽漬化關(guān)聯(lián)的每個參量在預(yù)設(shè)時間點時的目標(biāo)值；

將所述預(yù)設(shè)值和所有目標(biāo)值輸入訓(xùn)練好的逆向殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到土壤電導(dǎo)率為預(yù)設(shè)值的土壤所對應(yīng)的包括目標(biāo)灌水量和目標(biāo)施氮量的鹽漬土水肥策略，其中灌水主要針對微咸水，淡水同樣適用。

本發(fā)明的一種鹽漬土水肥策略的獲取方法的有益效果如下：

構(gòu)建的逆向殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能較好的擬合農(nóng)田水利的實際應(yīng)用場景，且逆向殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可直接根據(jù)土壤電導(dǎo)率的預(yù)設(shè)值所對應(yīng)的目標(biāo)土壤鹽分模擬優(yōu)化得到鹽漬土水肥策略，模型精度較高，能滿足模擬要求，為優(yōu)化田間灌水施肥策略提供了強有力的技術(shù)手段，且提高了分析效率。

在上述方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的一種鹽漬土水肥策略的獲取方法還可以做如下改進。

進一步，還包括：

搭建殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

利用數(shù)據(jù)集對所述殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練，并結(jié)合Adam優(yōu)化算法，得到所述逆向殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其中，所述數(shù)據(jù)集包括：在每個歷史預(yù)設(shè)時間點時，每個參量的歷史目標(biāo)值、土壤電導(dǎo)率的歷史預(yù)設(shè)值和歷史目標(biāo)灌水量和歷史目標(biāo)施氮量。

進一步，所述搭建殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還包括：