CN104956871A

CN104956871A - 水草畜平衡系统

Info

Publication number: CN104956871A
Application number: CN201510313263.2A
Authority: CN
Inventors: 郑和祥; 李和平; 杨燕山; 佟长福; 白巴特尔; 鹿海员; 王军; 曹雪松; 张松
Original assignee: Institute of Water Resources for Pasteral Area Ministry of Water Resources PRC
Current assignee: Institute of Water Resources for Pasteral Area Ministry of Water Resources PRC
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2035-06-05
Also published as: CN104956871B

Abstract

本发明公开了一种水草畜平衡系统，包括水草平衡子系统和草畜平衡子系统，所述水草平衡子系统按照有效降水量和最大可灌溉水量来确定每年灌溉饲草料地的种植结构和种植面积，以水定草；所述草畜平衡子系统按照天然草场和人工饲草料地的产草量来确定每年牲畜的饲养量，以草定畜。本发明将水草畜平衡系统分为水草平衡和草畜平衡2个子系统，“以水定草、以草定畜”，化繁为简，分别进行子系统平衡计算。

Description

水草畜平衡系统

技术领域

本发明涉及生态平衡领域，具体涉及一种水草畜平衡系统。

背景技术

水草畜平衡系统是一个复合生态系统，构成这一系统的要素有：水资源的开发利用，草地生产力，牲畜数量与畜群结构等。它们既作为单独系统存在，又在整体大系统中发挥其特定的功能。

水草畜平衡系统可采用传统的线性、非线性目标函数法进行计算，但其涉及的影响因子多，参数获取难且精度难以保证，实际应用较为困难。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种水草畜平衡系统，将水草畜平衡系统分为水草平衡和草畜平衡2个子系统，“以水定草、以草定畜”，化繁为简，分别进行子系统平衡计算。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

水草畜平衡系统，包括水草平衡子系统和草畜平衡子系统，所述水草平衡子系统按照有效降水量和最大可灌溉水量来确定每年灌溉饲草料地的种植结构和种植面积，以水定草，水草平衡公式为：

P_{e} + W_{\max} = Σ_{i = 1}^{n} E T_{i} \cdot m_{i};

式中，P_e为有效降水量(m³/a)；W_max为该地区最大可灌溉水量(m³/a)；ET_i为第i种饲草料作物的需水量(m³/亩)；n为饲草料作物的种类数(个)；m_i为第i种饲草料作物的种植面积(亩)；

所述草畜平衡子系统按照天然草场和人工饲草料地的产草量来确定每年牲畜的饲养量，以草定畜，草畜平衡公式为：

N = \frac{y \cdot s \cdot d + Σ_{i = 1}^{n} y_{i} \cdot m_{i}}{D \cdot T};

式中，N为载畜量(羊单位)，即该地区每年牲畜的最大允许饲养量；y为可利用天然草场面积(亩)、s为天然草场单位面积产草量(kg/亩)、d为天然草场牧草利用率(％)、y_i为第i种饲草料作物的产量(kg/亩)；m_i为第i种饲草料作物的种植面积(亩)；n为饲草料作物的种类数(个)；D为每个羊单位日食草量；T为牲畜食草时间(d)。

其中，所述水草平衡子系统通过以下步骤建立：

S11、采用农田气象站中的雨量筒测定饲草料作物生育期内每次的实际降水量，计算有效降水量P_e；

S12确定该地区水资源综合规划中农业的最大可利用水量W_max；(随水文年的不同而变化，在应用时根据水文年型对应选定规划中的数据)

S13、根据FA0-56查询该饲草料作物的作物系数K_ci，根据农田气象站中测定的各项常规气象参数计算参考作物腾发量ET₀，最后计算该饲草料作物的需水量ET_i；

S14、计算饲草料作物的种类数n；

S15、采用试算法通过调整饲草料作物的种植比例或种植结构根据水草平衡公式计算第i种饲草料作物的种植面积m_i。

其中，所述有效降水量的计算公式为：

P_e＝α·P

式中，α为有效降水系数，P为实际降水量。当P小于3mm时，α＝0；当P在3mm与50mm时，α＝1.0；当P大于50mm时，α＝0.8。

其中，所述饲草料作物的需水量的计算公式为：

ET_i＝K_ci·ET₀

其中，草畜平衡子系统通过以下步骤建立：

S21、采用年鉴中天然草原现状数据或采用遥感实际监测数据确定可利用天然草场面积(亩)y；

S22、采用代表性测点样方法进行产草量测定后，将各测点的产草量进行加权平均计算天然草场单位面积产草量s；

S23、确定天然草场牧草利用率d，一般草甸草原取50％，典型草原取60％，荒漠化草原取70％；

S24、采用代表性测点样方法进行产草量测定后，将各测点的产草量进行加权平均计算第i种饲草料作物的产量y_i；

S25、第i种饲草料作物的种植面积m_i采用S15中对应饲草料作物的种植面积；

S26、计算饲草料作物的种类数n；

S27、按1.8～2.0(kg/羊单位·日)估算每个羊单位日食草量D；

S28、确定食草时间T，1年按365d计算。

本发明具有以下有益效果：

将水草畜平衡系统分为水草平衡和草畜平衡2个子系统，“以水定草、以草定畜”，化繁为简，分别进行子系统平衡计算。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种水草畜平衡系统，包括水草平衡子系统和草畜平衡子系统，所述水草平衡子系统按照有效降水量和最大可灌溉水量来确定每年灌溉饲草料地的种植结构和种植面积，以水定草，水草平衡公式为：

P_{e} + W_{\max} = Σ_{i = 1}^{n} E T_{i} \cdot m_{i};

N = \frac{y \cdot s \cdot d + Σ_{i = 1}^{n} y_{i} \cdot m_{i}}{D \cdot T};

所述水草平衡子系统通过以下步骤建立：

S11、采用农田气象站中的雨量筒测定饲草料作物生育期内每次的实际降水量，计算有效降水量P_e；所述有效降水量的计算公式为：

P_e＝α·P

S13、根据FA0-56查询该饲草料作物的作物系数K_ci，根据农田气象站中测定的各项常规气象参数计算参考作物腾发量ET₀，最后计算该饲草料作物的需水量ET_i；所述饲草料作物的需水量的计算公式为：

ET_i＝K_ci·ET₀

S14、计算饲草料作物的种类数n；

草畜平衡子系统通过以下步骤建立：

S26、计算饲草料作物的种类数n；

S27、按1.8～2.0(kg/羊单位·日)估算每个羊单位日食草量D；

S28、确定食草时间T，1年按365d计算。

实施例

以内蒙古自治区锡林郭勒盟某典型草原12000亩区域为对象进行水草畜平衡系统计算。

以内蒙古自治区锡林郭勒盟某典型草原12000亩区域为对象进行水草平衡系统计算。水草平衡公式为：

P_{e} + W_{\max} = Σ_{i = 1}^{n} E T_{i} \cdot m_{i} - - - (1)

采用公式(2)计算有效降水量：

P_e＝α·P (2)

对区域丰水年和干旱年分别进行有效降水量计算，根据气象站实际降水资料计算得出丰水年(2004年)青贮玉米生育期的有效降水量为126m³，苜蓿生育期的有效降水量为131m³，披碱草生育期的有效降水量为129m³；干旱年(2006年)青贮玉米生育期的有效降水量为58m³，苜蓿生育期的有效降水量为63m³，披碱草生育期的有效降水量为62m³。

研究区水资源以地下水为主，境内地下水以潜水、基岩裂隙水和上层滞水为主，主要接受大气降水、侧向补给、河洪入渗及灌溉水入渗补给。根据该地区的水资源综合规划和该区域的水资源利用结构得出该区域丰水年最大可灌溉用水量为6.4×10⁴m³，干旱年最大可灌溉用水量为5.8×10⁴m³。

采用公式(3)计算作物需水量：

ET_i＝K_ci·ET₀ (3)

查询FA0-56和实测气象数据得出饲草料作物的作物系数K_ci见表1，根据农田气象站中测定的各项常规气象参数计算参考作物腾发量ET₀见表1，由此计算得出饲草料作物的需水量见表1。

表1 饲草料作物需水量

作物	K_ci	ET₀(m³/a)	ET_i(m³/a)
				青贮玉米	0.98	324.2	317.7
苜蓿	0.91	373.5	339.9
				披碱草	0.86	367.4	316.0

饲草料作物的种类数n为3个。

每种饲草料作物的种植面积通过调整饲草料作物的种植比例或种植结构根据公式(1)进行试算。

按照项目区规划人工饲草料地主要种植青贮玉米、苜蓿和披碱草，种植比例约为2∶2∶1，根据每种作物灌溉制度所确定的灌溉定额，计算得到丰水年饲草料作物的最大种植面积为320亩，其中青贮玉米128亩、苜蓿128亩、披碱草64亩；干旱年饲草料作物的最大种植面积为215亩，其中青贮玉米86亩、苜蓿86亩、披碱草43亩。

以内蒙古自治区锡林郭勒盟某典型草原12000亩区域为对象进行草畜平衡系统计算。

根据统计年鉴中天然草原现状数据得出该区域可利用天然草场面积为10800亩。

采用代表性测点样方法进行产草量测定得出该区域丰水年天然草场单位面积产草量59kg/亩，干旱年天然草场单位面积产草量28kg/亩，见表2。

该区域为典型草原，天然草场牧草利用率取60％，见表2。

表2 不同水平年天然草场产草量

饲草料作物产量采用代表性测点样方法进行测定，然后再将各测点的产草量进行加权平均计算得到：丰水年青贮玉米产量为1225.4kg/亩、苜蓿产量为476.3kg/亩、披碱草产量为594.5kg/亩；干旱年青贮玉米产量为1251.2kg/亩、苜蓿产量为485.9kg/亩、披碱草产量为597.1kg/亩，见表3。

饲草料作物的种植面积采用水草平衡系统中的最大允许种植面积，该区域丰水年饲草料作物的最大种植面积为320亩，其中青贮玉米128亩、苜蓿128亩、披碱草64亩；干旱年饲草料作物的最大种植面积为215亩，其中青贮玉米86亩、苜蓿86亩、披碱草43亩，见表3。

表3 不同水平年饲草料作物种植面积和产草量

该区域饲草料作物种类数为3个。

食草量按2.0kg/羊单位·日计算。

牲畜食草时间按每年365d计算。

草畜平衡公式为：

N = \frac{y \cdot s \cdot d + Σ_{i = 1}^{n} y_{i} \cdot m_{i}}{D \cdot T} - - - (4)

根据公式(4)计算得出：丰水年(2004年)该区域的最大载畜量为874羊单位；干旱年(2006年)该区域的最大载畜量为488羊单位，见表4。

表4 区域最大载畜量

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.水草畜平衡系统，其特征在于，包括水草平衡子系统和草畜平衡子系统，所述水草平衡子系统按照有效降水量和最大可灌溉水量来确定每年灌溉饲草料地的种植结构和种植面积，以水定草，水草平衡公式为：

P_{e} + W_{\max} = Σ_{i = 1}^{n} {ET}_{i} \cdot m_{i};

N = \frac{y \cdot s \cdot d + Σ_{i = 1}^{n} y_{i} \cdot m_{i}}{D \cdot T};

式中，N为载畜量(羊单位)；y为可利用天然草场面积(亩)、s为天然草场单位面积产草量(kg/亩)、d为天然草场牧草利用率(％)、y_i为第i种饲草料作物的产量(kg/亩)；m_i为第i种饲草料作物的种植面积(亩)；n为饲草料作物的种类数(个)；D为每个羊单位日食草量；T为牲畜食草时间(d)。

2.根据权利要求1所述的水草畜平衡系统，其特征在于，所述水草平衡子系统通过以下步骤建立：

S12确定该地区水资源综合规划中农业的最大可利用水量W_max；

S13、根据FAO-56查询该饲草料作物的作物系数K_ci，根据农田气象站中测定的各项常规气象参数计算参考作物腾发量ET₀，最后计算该饲草料作物的需水量ET_i；

S14、计算饲草料作物的种类数n；

3.根据权利要求2所述的水草畜平衡系统，其特征在于，所述有效降水量的计算公式为：

P_e＝α·P；

4.根据权利要求2所述的水草畜平衡系统，其特征在于，所述饲草料作物的需水量的计算公式为：

ET_i＝K_ci·ET₀。

5.根据权利要求1所述的水草畜平衡系统，其特征在于，草畜平衡子系统通过以下步骤建立：

S26、计算饲草料作物的种类数n；

S27、按1.8～2.0(kg/羊单位·日)估算每个羊单位日食草量D；

S28、确定食草时间T，1年按365d计算。