CN109076925B - 一种垄作分根交替滴灌精准控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种垄作分根交替滴灌精准控制系统及方法，包括分根交替滴灌系统、第一作物种植垄、第二作物种植垄，分根交替滴灌系统上设有滴灌首部系统，滴灌首部系统上设有干管；还设有控制系统、第一负压计、第二负压计；第一左二级小台阶、第一右二级小台阶、第二左二级小台阶、第二右二级小台阶上分别设有第一左滴灌带、第一右滴灌带、第二左滴灌带、第二右滴灌带；第一左滴灌带、第一右滴灌带通过第一灌溉支管连接到滴灌首部系统的干管；第二左滴灌带、第二右滴灌带通过第二灌溉支管连接到滴灌首部系统的干管。通过本发明，方便准确地实现垄作分根交替滴灌智能控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种垄作分根交替滴灌精准控制系统及方法，能实现垄作分根交替滴灌的灌溉预报和自动控制，提高提高作物水肥利用效率，改善作物品质，实现水资源的高效利用和农业绿色发展。
背景技术
垄作具有集水、增温、提高土壤通气性等优点，可以提供适宜的水、肥、气、热等条件，促进作物生长，提高作物产量。分根交替灌溉是对作物进行交替灌溉，使作物根区一部分保持湿润，另一部分保持干燥，从而使作物根系交替经受水分胁迫，刺激根系产生根源信号脱落酸(Abscisic acid,ABA)，脱落酸传输至叶片，控制气孔的开度，当气孔开度达到最优时，不但可以减少作物奢侈蒸腾，还可以不降低作物光合产物累积，从而达到节水的目的。分根交替灌溉可以最大限度的提高水肥利用效率，具有节水优产的效果，应用前景广阔。滴灌将水肥直接输送到作物根部，局部湿润土壤，实现少量高频灌溉，减少水肥深层渗漏。结合这三种技术的垄作分根交替滴灌技术可以最大限度地提高水肥利用效率，改善作物品质，实现水资源的高效利用和农业绿色发展。但现有技术较少涉及垄作分根交替滴灌系统。专利(CN106386412A)提供了一种平作的分根交替灌溉系统，但它不能解决垄作分根交替滴灌问题，如垄作滴灌的滴头流量和滴头间距的不当选择，极易造成垄沟积水，不利于作物对水肥的吸收利用。又如：专利(CN203985296U)提供了一种温室智能控制分根交替滴灌技术，但并没有解决分根交替滴灌的精准预报问题等，这使得分根交替滴灌技术的推广仍有较大问题。因此，亟需提供一种能实现精准控制的垄作分根交替滴灌系统及运行方法，能实现垄作分根交替滴灌的精准控制和农田灌溉的精准预报，提高作物水肥利用效率，改善作物品质，实现水资源高效利用和农业绿色发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是克服现有技术的不足，为了解决分根交替滴灌精准控制中存在的上述问题，开发本灌溉预报和自动控制系统，本发明提供一种垄作分根交替滴灌精准控制系统及方法，可以实现垄作分根交替滴灌灌溉预报和自动控制。
本发明的目的是这样实现的，一种垄作分根交替滴灌精准控制系统，包括分根交替滴灌系统、第一作物种植垄、第二作物种植垄，所述分根交替滴灌系统上设有滴灌首部系统，滴灌首部系统上设有干管；所述第一作物种植垄的两边分别设有第一左二级小台阶、第一右二级小台阶，第二作物种植垄的两边分别设有第二左二级小台阶、第二右二级小台阶；其特征在于：
还设有控制系统、第一负压计、第二负压计，控制系统预编有灌溉自动控制程序及灌水时间；
所述第一左二级小台阶、第一右二级小台阶、第二左二级小台阶、第二右二级小台阶上分别设有第一左滴灌带、第一右滴灌带、第二左滴灌带、第二右滴灌带；
所述第一左滴灌带、第一右滴灌带通过第一灌溉支管连接到滴灌首部系统的干管，第一灌溉支管上设有第一电磁阀；所述第一负压计埋设于第一左二级小台阶下方的第一作物种植垄上，且第一负压计向上延伸出第一左二级小台阶；第一负压计伸出第一左二级小台阶的一端设有第一电接点压力表，第一电接点压力表上设有第一电接点压力表触点，第一电接点压力表用于测量第一负压计中的负压；所述第一电接点压力表与控制系统连接，且控制系统与第一电磁阀连接，控制系统控制第一电磁阀的开闭，控制分根交替滴灌系统灌溉的开始与结束；
所述第二左滴灌带、第二右滴灌带通过第二灌溉支管连接到滴灌首部系统的干管，第二灌溉支管上设有第二电磁阀；所述第二负压计埋设于第二右二级小台阶下方的第二作物种植垄上，且第二负压计向上延伸出第二右二级小台阶；第二负压计伸出第二右二级小台阶的一端设有第二电接点压力表，第二电接点压力表上设有第二电接点压力表触点，第二电接点压力表用于测量第二负压计中的负压；所述第二电接点压力表与控制系统连接，且控制系统与第二电磁阀连接，控制系统控制第二电磁阀的开闭，控制分根交替滴灌系统灌溉的开始与结束；
第一电接点压力表的第一负压计监测第一作物种植垄的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第一电接点压力表显示达到第一电接点压力表触点的位置时，第一电接点压力表向控制系统发出开始灌水的信号；控制系统收到第一电接点压力表的灌水信号后，控制系统控制第一电磁阀开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统、干管、第一灌溉支管、第一左滴灌带、第二左滴灌带向第一作物种植垄的第一左二级小台阶以及第二作物种植垄的第二左二级小台阶灌水；当灌水时间达到控制系统预编的灌水时间时，控制系统控制第一电磁阀关闭分根交替滴灌系统，停止灌水；
第二电接点压力表的第二负压计监测第二作物种植垄的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第二电接点压力表显示达到第二电接点压力表触点的位置时，第二电接点压力表向控制系统发出开始灌水的信号；控制系统收到第二电接点压力表的灌水信号后，控制系统控制第二电磁阀开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统、干管、第二灌溉支管、第一右滴灌带、第二右滴灌带向第一作物种植垄的第一右二级小台阶以及第二作物种植垄的第二右二级小台阶灌水；当灌水时间达到控制系统预编的灌水时间时，控制系统控制第二电磁阀关闭分根交替滴灌系统，停止灌水。
所述控制系统为单片机。
一种垄作分根交替滴灌精准控制方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1)、根据气象条件和作物各生育期作物系数，利用Penman-Monteith公式及作物系数法计算作物需水量ET，其计算公式为：
ET＝KcET0
其中，ET为作物需水量，单位为mm/d；Kc为综合作物系数；ET0为参考作物需水量，单位为mm/d；Δ为温度-饱和水汽压关系曲线的斜率，单位为kPa/℃；Rn为作物冠层获得的净辐射，单位为[MJ/(m2d)]；G为土壤热通量，单位为W/m2；γ为湿度计常数，单位为kPa/℃；es为空气饱和水汽压，单位为kPa；ea为空气的实际水汽压，单位为kPa；T为2m高处的日平均气温，单位为℃；u2为2m高处的风速，单位为m/s；
步骤2)、计算分根交替滴灌灌水量，分根交替滴灌灌水量取为作物需水量的一半，即为ET/2；
步骤3)、为了选取适宜垄作的滴头流量和滴头间距，使垄沟不产生积水，便于作物对水肥的吸收，利用软件，根据土壤质地和垄的几何参数，模拟不同滴头流量和滴头间距下的土壤水分运动；
步骤4)、根据步骤3)中模拟的不同滴头流量和滴头间距下的土壤水分运动情况，选择最优的滴头流量和滴头间距；
步骤5)、根据步骤2)计算出的灌水量、步骤4)选择最优的滴头流量和滴头间距计算所需的灌水时间；
步骤6)、将经步骤5)计算出的灌水时间通过预编程序导入控制系统；
步骤7)、安装有第一电接点压力表的第一负压计监测第一作物种植垄的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第一电接点压力表显示达到第一电接点压力表触点的位置时，第一电接点压力表向控制系统发出开始灌水的信号；控制系统收到第一电接点压力表的灌水信号后，控制系统控制第一电磁阀开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统、干管、第一灌溉支管、第一左滴灌带、第二左滴灌带向第一作物种植垄的第一左二级小台阶以及第二作物种植垄的第二左二级小台阶灌水；当灌水时间达到控制系统预编的灌水时间时，控制系统控制第一电磁阀关闭分根交替滴灌系统，停止灌水；
安装有第二电接点压力表的第二负压计监测第二作物种植垄的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第二电接点压力表显示达到第二电接点压力表触点的位置时，第二电接点压力表向控制系统发出开始灌水的信号；控制系统收到第二电接点压力表的灌水信号后，控制系统控制第二电磁阀开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统、干管、第二灌溉支管、第一右滴灌带、第二右滴灌带向第一作物种植垄的第一右二级小台阶以及第二作物种植垄的第二右二级小台阶灌水；当灌水时间达到控制系统预编的灌水时间时，控制系统控制第二电磁阀关闭分根交替滴灌系统，停止灌水，实现灌溉的自动控制。
步骤3)中，利用HYDRUS软件，根据土壤质地和垄的几何参数，模拟不同滴头流量和滴头间距下的土壤水分运动。
所述控制系统为单片机。
本发明还提供一套为实现垄作分根交替滴灌精准控制方法的系统，系统包括垄、二级小台阶、负压计、电接点压力表、滴灌带、电磁阀和单片机。所述垄上设有二级小台阶以利于滴灌灌水时的水分入渗，减少垄沟积水。所述滴灌带置于所述二级小台阶上。所述负压计埋设于所述滴灌带正下方用于监测土壤基质势。利用电接点压力表测量负压计中的负压。所述电接点压力表上可以手动设置灌水下限触点的位置。所述电接点压力表与单片机连接。所述单片机预编有灌溉自动控制程序及灌水时间。所述单片机与电磁阀连接，单片机控制电磁阀的开闭。所述电磁阀与滴灌系统相连，控制灌溉的开始与结束。本发明中，由于当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即电接点压力表显示达到电接点压力表触点的位置时，电接点压力表向控制系统发出开始灌水的信号，起到了分根交替滴灌的灌溉预报作用。
综上，本发明的有益效果是，开发了一种垄作分根交替滴灌精准控制系统及方法，方便准确地实现垄作分根交替滴灌的灌溉预报和智能控制，便于推广应用。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
图中：1第一作物种植垄、1-1第一左二级小台阶、1-2第一右二级小台阶、1-3第一左滴灌带、1-4第一右滴灌带、1-5第一灌溉支管、1-6第一电磁阀、1-7第一负压计、1-8第一电接点压力表、1-9第一电接点压力表触点、2第二作物种植垄、2-1第二左二级小台阶、2-2第二右二级小台阶、2-3第二左滴灌带、2-4第二右滴灌带、2-5第二灌溉支管、2-6第二电磁阀、2-7第二负压计、2-8第二电接点压力表、2-9第二电接点压力表触点、3滴灌首部系统、4干管、5控制系统。
具体实施方式
下面结合附图和以下实施例，对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。以下实施例仅用于对本发明的具体描述，但不用于限制本发明的范围。
本发明提供一种垄作分根交替滴灌精准控制系统及方法。首先，通过利用HYDRUS软件，依据土壤质地、垄的几何参数模拟土壤水分运动，选择适宜的滴头流量和滴头间距；利用Penman-Monteith公式及作物系数法计算分根交替滴灌的作物需水量；然后，根据作物需水量、滴头流量和滴头间距，计算作物各生育期所需的灌水时间，并将其导入单片机，从而控制灌溉持续时间；通过负压计监测土壤基质势，当土壤基质势达到灌水下限时，电接点压力表的指针与电接点压力表设置的灌水下限触点接通，向单片机发送开始灌水信号，单片机控制电磁阀开始灌水，从而控制灌溉开始时间。最终实现垄作分根交替滴灌的灌溉预报和自动控制。
具体的结构为：
一种垄作分根交替滴灌精准控制系统，包括分根交替滴灌系统、第一作物种植垄1、第二作物种植垄2，在分根交替滴灌系统上设置滴灌首部系统3，在滴灌首部系统3上设置干管4；在第一作物种植垄1的两边分别设置第一左二级小台阶1-1、第一右二级小台阶1-2，第二作物种植垄2的两边分别设置第二左二级小台阶2-1、第二右二级小台阶2-2；其特征在于：
还设置有控制系统5、第一负压计1-7、第二负压计2-7，控制系统5预编有灌溉自动控制程序及灌水时间；
在第一左二级小台阶1-1、第一右二级小台阶1-2、第二左二级小台阶2-1、第二右二级小台阶2-2上分别设置第一左滴灌带1-3、第一右滴灌带1-4、第二左滴灌带2-3、第二右滴灌带2-4。
第一左滴灌带1-3、第一右滴灌带1-4通过第一灌溉支管1-5连接到滴灌首部系统3的干管4，在第一灌溉支管1-5上设置第一电磁阀1-6；第一负压计1-7埋设于第一左二级小台阶1-1下方的第一作物种植垄1上；第一负压计1-7连接有第一电接点压力表1-8，第一电接点压力表1-8上设置第一电接点压力表触点1-9，第一电接点压力表1-8用于测量第一负压计1-7中的负压；第一电接点压力表1-8与控制系统5连接，且控制系统5与第一电磁阀1-6连接，控制系统5控制第一电磁阀1-6的开闭，控制分根交替滴灌系统灌溉的开始与结束；
第二左滴灌带2-3、第二右滴灌带2-4通过第二灌溉支管2-5连接到滴灌首部系统3的干管4，第二灌溉支管2-5上设置第二电磁阀2-6；第二负压计2-7埋设于第二右二级小台阶2-2下方的第二作物种植垄2上；第二负压计2-7连接有第二电接点压力表2-8，第二电接点压力表2-8上设置第二电接点压力表触点2-9，第二电接点压力表2-8用于测量第二负压计2-7中的负压；第二电接点压力表2-8与控制系统5连接，且控制系统5与第二电磁阀2-6连接，控制系统5控制第二电磁阀2-6的开闭，控制分根交替滴灌系统灌溉的开始与结束；
第一电接点压力表1-8的第一负压计1-7监测第一作物种植垄1的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第一电接点压力表1-8显示达到第一电接点压力表触点1-9的位置时，第一电接点压力表1-8向控制系统5发出开始灌水的信号；控制系统5收到第一电接点压力表1-8的灌水信号后，控制系统5控制第一电磁阀1-6开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统3、干管4、第一灌溉支管1-5、第一左滴灌带1-3、第二左滴灌带2-3向第一作物种植垄1的第一左二级小台阶1-1以及第二作物种植垄2的第二左二级小台阶2-1灌水；当灌水时间达到控制系统5预编的灌水时间时，控制系统控制第一电磁阀1-6关闭分根交替滴灌系统，停止灌水；
第二电接点压力表2-8的第二负压计2-7监测第二作物种植垄2的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第二电接点压力表2-8显示达到第二电接点压力表触点2-9的位置时，第二电接点压力表2-8向控制系统5发出开始灌水的信号；控制系统5收到第二电接点压力表2-8的灌水信号后，控制系统5控制第二电磁阀2-6开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统3、干管4、第二灌溉支管2-5、第一右滴灌带1-4、第二右滴灌带2-4向第一作物种植垄1的第一右二级小台阶1-2以及第二作物种植垄2的第二右二级小台阶2-2灌水；当灌水时间达到控制系统5预编的灌水时间时，控制系统控制第二电磁阀2-6关闭分根交替滴灌系统，停止灌水。
第一作物种植垄1、第二作物种植垄2的宽度均为80cm，高度均为20cm，顶宽均为30cm。第一左二级小台阶1-1、第一右二级小台阶1-2、第二左二级小台阶2-1、第二右二级小台阶2-2的高度均为10cm，台面宽均为5cm。
一种垄作分根交替滴灌精准控制时，采用以下步骤：
步骤1)、根据气象条件和作物各生育期作物系数，利用Penman-Monteith公式及作物系数法计算作物需水量ET，其计算公式为：
ET＝KcET0
其中，ET为作物需水量，单位为mm/d；Kc为综合作物系数；ET0为参考作物需水量，单位为mm/d；Δ为温度-饱和水汽压关系曲线的斜率，单位为kPa/℃；Rn为作物冠层获得的净辐射，单位为[MJ/(m2d)]；G为土壤热通量，单位为W/m2；γ为湿度计常数，单位为kPa/℃；es为空气饱和水汽压，单位为kPa；ea为空气的实际水汽压，单位为kPa；T为2m高处的日平均气温，单位为℃；u2为2m高处的风速，单位为m/s；
步骤2)、计算分根交替滴灌灌水量，分根交替滴灌灌水量取为作物需水量的一半，即为ET/2；
步骤3)、为了选取适宜垄作的滴头流量和滴头间距，使垄沟不产生积水，便于作物对水肥的吸收，利用HYDRUS软件，根据土壤质地和垄的几何参数，模拟不同滴头流量和滴头间距下的土壤水分运动；
步骤4)、根据步骤3)中模拟的不同滴头流量和滴头间距下的土壤水分运动情况，选择最优的滴头流量和滴头间距；
步骤5)、根据步骤2)计算出的灌水量、步骤4)选择最优的滴头流量和滴头间距计算所需的灌水时间；
步骤6)、将经步骤5)计算出的灌水时间通过预编程序导入控制系统5；
步骤7)、安装有第一电接点压力表1-8的第一负压计1-7监测第一作物种植垄1的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第一电接点压力表1-8显示达到第一电接点压力表触点1-9的位置时，第一电接点压力表1-8向控制系统5发出开始灌水的信号；控制系统5收到第一电接点压力表1-8的灌水信号后，控制系统5控制第一电磁阀1-6开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统3、干管4、第一灌溉支管1-5、第一左滴灌带1-3、第二左滴灌带2-3向第一作物种植垄1的第一左二级小台阶1-1以及第二作物种植垄2的第二左二级小台阶2-1灌水；当灌水时间达到控制系统5预编的灌水时间时，控制系统控制第一电磁阀1-6关闭分根交替滴灌系统，停止灌水；
安装有第二电接点压力表2-8的第二负压计2-7监测第二作物种植垄2的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第二电接点压力表2-8显示达到第二电接点压力表触点2-9的位置时，第二电接点压力表2-8向控制系统5发出开始灌水的信号；控制系统5收到第二电接点压力表2-8的灌水信号后，控制系统5控制第二电磁阀2-6开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统3、干管4、第二灌溉支管2-5、第一右滴灌带1-4、第二右滴灌带2-4向第一作物种植垄1的第一右二级小台阶1-2以及第二作物种植垄2的第二右二级小台阶2-2灌水；当灌水时间达到控制系统5预编的灌水时间时，控制系统控制第二电磁阀2-6关闭分根交替滴灌系统，停止灌水，实现灌溉的自动控制。
控制系统5为单片机。
在具体使用时，对于砂壤土，滴灌带2可选择滴头流量为1.38L/h的内嵌贴片式滴灌带，滴头间距为30cm。在第一左滴灌带1-3正下方埋设第一负压计1-7，第一负压计1-7的埋设深度为第一左滴灌带1-3正下方15cm，在第二右滴灌带2-4正下方埋设第二负压计2-7，第二负压计2-7的埋设深度为第二右滴灌带2-4正下方15cm。
第一电接点压力表1-8表盘直径为6cm，第一电接点压力表1-8与第一负压计1-7的接头螺纹直径为1.4cm。当第一电接点压力表1-8的指针达到灌水下限的触点时，向第一电接点压力表1-8发送灌水开始信号，通过控制系统5控制第一电磁阀1-6的开闭。第二电接点压力表2-8表盘直径为6cm，第二电接点压力表2-8与第二负压计2-7的接头螺纹直径为1.4cm。当第二电接点压力表2-8的指针达到灌水下限的触点时，向第二电接点压力表2-8发送灌水开始信号，通过控制系统5控制第二电磁阀2-6的开闭。总之，通过该方法和系统可以方便准确地实现分根交替滴灌的灌溉预报和自动控制，从而提高水肥利用效率，改善作物品质，促进农业绿色发展。
Claims (7)
1.一种垄作分根交替滴灌精准控制系统，包括分根交替滴灌系统、第一作物种植垄(1)、第二作物种植垄(2)，所述分根交替滴灌系统上设有滴灌首部系统(3)，滴灌首部系统(3)上设有干管(4)；所述第一作物种植垄(1)的两边分别设有第一左二级小台阶(1-1)、第一右二级小台阶(1-2)，第二作物种植垄(2)的两边分别设有第二左二级小台阶(2-1)、第二右二级小台阶(2-2)；其特征在于：
还设有控制系统(5)、第一负压计(1-7)、第二负压计(2-7)，控制系统(5)预编有灌溉自动控制程序及灌水时间；
所述第一左二级小台阶(1-1)、第一右二级小台阶(1-2)、第二左二级小台阶(2-1)、第二右二级小台阶(2-2)上分别设有第一左滴灌带(1-3)、第一右滴灌带(1-4)、第二左滴灌带(2-3)、第二右滴灌带(2-4)；
所述第一左滴灌带(1-3)、第一右滴灌带(1-4)通过第一灌溉支管(1-5)连接到滴灌首部系统(3)的干管(4)，第一灌溉支管(1-5)上设有第一电磁阀(1-6)；所述第一负压计(1-7)埋设于第一左二级小台阶(1-1)下方的第一作物种植垄(1)上；第一负压计(1-7)连接有第一电接点压力表(1-8)，第一电接点压力表(1-8)上设有第一电接点压力表触点(1-9)，第一电接点压力表(1-8)用于测量第一负压计(1-7)中的负压；所述第一电接点压力表(1-8)与控制系统(5)连接，且控制系统(5)与第一电磁阀(1-6)连接，控制系统(5)控制第一电磁阀(1-6)的开闭，控制分根交替滴灌系统灌溉的开始与结束；
所述第二左滴灌带(2-3)、第二右滴灌带(2-4)通过第二灌溉支管(2-5)连接到滴灌首部系统(3)的干管(4)，第二灌溉支管(2-5)上设有第二电磁阀(2-6)；所述第二负压计(2-7)埋设于第二右二级小台阶(2-2)下方的第二作物种植垄(2)上；第二负压计(2-7)连接有第二电接点压力表(2-8)，第二电接点压力表(2-8)上设有第二电接点压力表触点(2-9)，第二电接点压力表(2-8)用于测量第二负压计(2-7)中的负压；所述第二电接点压力表(2-8)与控制系统(5)连接，且控制系统(5)与第二电磁阀(2-6)连接，控制系统(5)控制第二电磁阀(2-6)的开闭，控制分根交替滴灌系统灌溉的开始与结束；
第一电接点压力表(1-8)的第一负压计(1-7)监测第一作物种植垄(1)的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第一电接点压力表(1-8)显示达到第一电接点压力表触点(1-9)的位置时，第一电接点压力表(1-8)向控制系统(5)发出开始灌水的信号；控制系统(5)收到第一电接点压力表(1-8)的灌水信号后，控制系统(5)控制第一电磁阀(1-6)开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统(3)、干管(4)、第一灌溉支管(1-5)、第一左滴灌带(1-3)、第二左滴灌带(2-3)向第一作物种植垄(1)的第一左二级小台阶(1-1)以及第二作物种植垄(2)的第二左二级小台阶(2-1)灌水；当灌水时间达到控制系统(5)预编的灌水时间时，控制系统控制第一电磁阀(1-6)关闭分根交替滴灌系统，停止灌水；
第二电接点压力表(2-8)的第二负压计(2-7)监测第二作物种植垄(2)的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第二电接点压力表(2-8)显示达到第二电接点压力表触点(2-9)的位置时，第二电接点压力表(2-8)向控制系统(5)发出开始灌水的信号；控制系统(5)收到第二电接点压力表(2-8)的灌水信号后，控制系统(5)控制第二电磁阀(2-6)开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统(3)、干管(4)、第二灌溉支管(2-5)、第一右滴灌带(1-4)、第二右滴灌带(2-4)向第一作物种植垄(1)的第一右二级小台阶(1-2)以及第二作物种植垄(2)的第二右二级小台阶(2-2)灌水；当灌水时间达到控制系统(5)预编的灌水时间时，控制系统控制第二电磁阀(2-6)关闭分根交替滴灌系统，停止灌水。
2.根据权利要求1所述的一种垄作分根交替滴灌精准控制系统，其特征在于，所述控制系统(5)为单片机。
3.根据权利要求1所述的一种垄作分根交替滴灌精准控制系统，其特征在于，所述第一作物种植垄(1)、第二作物种植垄(2)的宽度均为80cm，高度均为20cm，顶宽均为30cm。
4.根据权利要求1所述的一种垄作分根交替滴灌精准控制系统，其特征在于，所述第一左二级小台阶(1-1)、第一右二级小台阶(1-2)、第二左二级小台阶(2-1)、第二右二级小台阶(2-2)的高度均为10cm，台面宽均为5cm。
5.利用权利要求1-4任意一项所述的一种垄作分根交替滴灌精准控制系统进行垄作分根交替滴灌精准控制方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1)、根据气象条件和作物各生育期作物系数，利用Penman-Monteith公式及作物系数法计算作物需水量ET，其计算公式为：
ET＝KcET0
其中，ET为作物需水量，单位为mm/d；Kc为综合作物系数；ET0为参考作物需水量，单位为mm/d；Δ为温度-饱和水汽压关系曲线的斜率，单位为kPa/℃；Rn为作物冠层获得的净辐射，单位为[MJ/(m2 d)]；G为土壤热通量，单位为W/m2；γ为湿度计常数，单位为kPa/℃；es为空气饱和水汽压，单位为kPa；ea为空气的实际水汽压，单位为kPa；T为2m高处的日平均气温，单位为℃；u2为2m高处的风速，单位为m/s；
步骤2)、计算分根交替滴灌灌水量，分根交替滴灌灌水量取为作物需水量的一半，即为ET/2；
步骤3)、为了选取适宜垄作的滴头流量和滴头间距，使垄沟不产生积水，便于作物对水肥的吸收，利用软件，根据土壤质地和垄的几何参数，模拟不同滴头流量和滴头间距下的土壤水分运动；
步骤4)、根据步骤3)中模拟的不同滴头流量和滴头间距下的土壤水分运动情况，选择最优的滴头流量和滴头间距；
步骤5)、根据步骤2)计算出的灌水量、步骤4)选择最优的滴头流量和滴头间距计算所需的灌水时间；
步骤6)、将经步骤5)计算出的灌水时间通过预编程序导入控制系统(5)；
步骤7)、安装有第一电接点压力表(1-8)的第一负压计(1-7)监测第一作物种植垄(1)的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第一电接点压力表(1-8)显示达到第一电接点压力表触点(1-9)的位置时，第一电接点压力表(1-8)向控制系统(5)发出开始灌水的信号；控制系统(5)收到第一电接点压力表(1-8)的灌水信号后，控制系统(5)控制第一电磁阀(1-6)开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统(3)、干管(4)、第一灌溉支管(1-5)、第一左滴灌带(1-3)、第二左滴灌带(2-3)向第一作物种植垄(1)的第一左二级小台阶(1-1)以及第二作物种植垄(2)的第二左二级小台阶(2-1)灌水；当灌水时间达到控制系统(5)预编的灌水时间时，控制系统控制第一电磁阀(1-6)关闭分根交替滴灌系统，停止灌水；
安装有第二电接点压力表(2-8)的第二负压计(2-7)监测第二作物种植垄(2)的土壤基质势，当土壤基质势达到设定的灌水下限时，即第二电接点压力表(2-8)显示达到第二电接点压力表触点(2-9)的位置时，第二电接点压力表(2-8)向控制系统(5)发出开始灌水的信号；控制系统(5)收到第二电接点压力表(2-8)的灌水信号后，控制系统(5)控制第二电磁阀(2-6)开启分根交替滴灌系统，分根交替滴灌系统经滴灌首部系统(3)、干管(4)、第二灌溉支管(2-5)、第一右滴灌带(1-4)、第二右滴灌带(2-4)向第一作物种植垄(1)的第一右二级小台阶(1-2)以及第二作物种植垄(2)的第二右二级小台阶(2-2)灌水；当灌水时间达到控制系统(5)预编的灌水时间时，控制系统控制第二电磁阀(2-6)关闭分根交替滴灌系统，停止灌水，实现灌溉的自动控制。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤3)中，利用HYDRUS软件，根据土壤质地和垄的几何参数，模拟不同滴头流量和滴头间距下的土壤水分运动。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制系统(5)为单片机。
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