[发明专利]一种变量灌溉管理决策方法

说明书

本发明公开了一种变量灌溉管理决策方法，包括以下步骤：S1：对喷灌机控制面积内作物根区进行土壤采样，并测量采样土壤的粒级组成；S2：对喷灌机控制区依据作物根区土壤可利用水量AWC进行管理分区；S3：构建优化土壤水分传感器网络；S4：布设地面固定式冠层温度传感器；S5：以中心支轴为圆心，构建优化机载式冠层温度传感器网络；S6：利用优化土壤水分传感器网络、固定式冠层温度传感器、优化机载式冠层温度传感器网络和自动气象站进行变量灌溉。本发明的变量灌溉管理决策方法优化了土壤水分传感器网络以及冠层温度传感器网络的布设位置和数量，提高了测量精度，降低了变量灌溉系统成本。

技术领域

本发明属于农业信息测定和农业灌溉技术领域，具体涉及一种变量灌溉管理决策方法。

背景技术

与传统均一灌溉相比，变量灌溉系统能够同时在沿喷灌机行走方向和桁架方向实现变量喷洒，具有提高水分管理水平和水分利用效率的潜在优势。目前，变量灌溉系统已实现商业化生产，但仍缺少科学的基础信息和灌溉决策方法以实现精准的空间变量水分管理，限制了变量灌溉技术的推广应用。为了充分发挥变量灌溉技术优势，最为关键的研究就是整合变量灌溉系统中复杂的传感器网络并研发决策方法以实时感知田间变化和生成变量灌溉动态处方图。

发明内容

本发明的目的是为了解决变量灌溉技术的实时动态精准管理的问题，提出了一种变量灌溉管理决策方法。

本发明的技术方案是：一种变量灌溉管理决策方法，包括以下步骤：

S1：对喷灌机控制面积内作物根区进行土壤采样，并测量采样土壤的粒级组成；

S2：基于土壤粒级，依据作物根区土壤可利用水量AWC对喷灌机控制区进行管理分区，得到低AWC管理区、中AWC管理区和高AWC管理区；

S3：基于划分的AWC管理区，构建优化土壤水分传感器网络；

S4：在高AWC管理区内布设土壤水分传感器的地方布设地面固定式冠层温度传感器；

S5：以喷灌机中心支轴为圆心，构建优化机载式冠层温度传感器网络；

S6：根据作物进入拔节期前后的冠层覆盖度，分别利用优化土壤水分传感器网络、固定式冠层温度传感器、优化机载式冠层温度传感器网络和自动气象站进行变量灌溉。

进一步地，步骤S1中，进行土壤采样并测量的方法为：采用方形网格法进行采样，并测量喷灌机控制面积内作物根区的根系干重分布深度≥80％的土壤粒级组成，土壤粒级包括砂粒、粉粒和黏粒，方形网格的数量大于等于100。

进一步地，步骤S2中，对喷灌机控制区进行管理分区的方法为：基于土壤粒级，利用ROSETTA软件计算作物根区土壤可利用水量AWC，并利用Jenks自然断点法将作物根区土壤可利用水量AWC进行管理分区，得到低AWC管理区、中AWC管理区和高AWC管理区。

进一步地，步骤S3包括以下子步骤：

S31：计算每个AWC管理区内的平均黏粒含量

S32：对于每个AWC管理区，在平均黏粒含量的1.1-1.2倍处布设土壤水分传感器，完成优化土壤水分传感器网络的构建。

进一步地，步骤S31中，平均黏粒含量的计算公式为：

其中，n表示每个AWC管理区内包含的测量土壤粒级组成时的网格数量，Clay_i表示第i个网格内作物根区的平均土壤黏粒含量。

进一步地，步骤S5包括以下子步骤：

S51：以喷灌机中心支轴为圆心，离散地绘制不同半径的同心圆；