[发明专利]基于TDR测量技术的温室滴灌番茄需水量计算方法

摘要

本发明公开了一种基于TDR测量技术的温室滴灌番茄需水量计算方法，包括温室滴灌系统灌水系数的确定和温室滴灌条件下土壤含水量变化值的计算。其中，温室滴灌系统灌水系数的确定通过记录多个接水容器的初始重量M0i，得到本次灌水时间内单个滴头的实际平均灌水量，然后技术得到此滴灌系统的灌水系数及平均值。本发明主要采用埋设TDR探头测量土壤含水量来测定大棚作物的耗水量。借助植物生长监测仪来观测作物的生理状况。滴灌总水量的体积V可以通过水表读数来确定，所以只要再得到滴灌水体的有效水平表面积，就可以将水量转换为水层厚度具有快速、准确、灵活方便、不需要核辐射防护的特点，还具有多点定时定位自动化采集和储存数据的功能。

主权项

1.一种基于TDR测量技术的温室滴灌番茄需水量计算方法，包括温室滴灌系统灌水系数的确定和温室滴灌条件下土壤含水量变化值的计算，其特征在于，第一部分：温室滴灌系统灌水系数的确定，步骤1：先准备p个同类型的玻璃容器，贴好标签，并使用电子称分别对其称重，记录下各容器的初始重量M0i，i＝1、2、3、4……；然后在温室内沿长度方向上等距离随机选取一个滴头作为观测对象，在每个滴头下方各放置一个玻璃容器用于接收滴灌出水；步骤2：将温室内的水阀完全开启，历时t分钟，再将水阀完全关闭，通过水表来确定灌溉水量ΔQ；灌水结束后，对p个玻璃容器再次进行称重，记录每个容器的重量M_1i；得到本次灌水时间内单个滴头的实际平均灌水量为：其中p＝大于或等于4的自然数；步骤3：灌水系数η的计算，根据每个温室内的滴头总个数m算出温室内每个滴头的理论灌水量，q0＝ΔQ/m，得到此滴灌系统的灌水系数为：η＝q1/q0；步骤4：重复以上的步骤1‑3，分别测量不同历时的灌水量，并通过对多次试验的计算结果取平均值作为灌水系数；根据多次实际测量的结果，最终得到本次试验温室内滴灌系统灌水系数为平均值；第二部分：温室滴灌条件下土壤含水量变化值的计算，步骤1：实测土壤含水量的计算由水层厚度＝土层厚度×土壤含水量，得到每次灌水前后土壤中水分增量的计算公式为：ΔH＝H0(θ1‑θ0)％，其中，ΔH为每次灌水前后土壤内增加的水量；H0为计算土壤层厚度，本文中为TDR传感器测量深度；θ0为灌水前实测土壤体积含水率；θ1为灌水后实测土壤体积含水率；步骤2：有地膜覆盖的处理，每次灌水后湿润区域的宽度为整个地膜覆盖到的宽度a，在地膜覆盖的条件下，每条滴灌毛管上的各个滴头出水后的土壤浸润区域是连成一片的，有效土壤湿润区域为长方体区域，该区域体积为：V＝a*b*h₁，式中，a为地膜覆盖宽度；b为滴管毛管的长度；h₁为灌溉水在浸润区内的平均深度，每次滴水后入渗到田间的有效水深度为：式中，ΔQ为灌水前后水表读数差值；η为灌水系数；n为地膜的条数；步骤3：无地膜覆盖的处理，无地膜覆盖的情况下，灌溉水在湿润体内的平均深度为h₂，么整个湿润圆柱体的体积为：V＝π(r)²·h₂，其中，r为柱状湿润体的底面半径；h₂为灌溉水在湿润体内的平均深度；设每个温室内的滴头总个数为m，于是，每次滴水后入渗到田间的实际有效水深度为：其中，m为温室内的滴头总个数；步骤4：温室滴灌系统土壤耗水量计算方法，田间实际灌水量h1或h2等于灌水前后土壤水分含量的改变值ΔH，取h2与ΔH比值的平均值作为实测土壤水量变化值ΔH＝H0(θ1‑θ0)％的修正系数，于是，无地膜覆盖条件下，土壤含水量变化情况表示：Δθ2＝kθH0(θ1‑θ0)％，式中，kθ＝1.25；ΔH为每次灌水前后土壤内增加的水量；H0为计算土壤层厚度，本文中为TDR传感器测量深度；θ0为灌水前实测土壤体积含水率，％1为灌水后实测土壤体积含水率；最终得到实测温室滴灌系统作物需水量计算公式为：(1)有地膜覆盖：ET1＝I1‑Δθ1＝h1‑H0(θ1‑θ0)％；(2)无地膜覆盖ET2＝I2‑Δθ2＝h2‑kθH0(θ1‑θ0)％。