CN109447426A - 基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法 - Google Patents
基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109447426A CN109447426A CN201811194180.6A CN201811194180A CN109447426A CN 109447426 A CN109447426 A CN 109447426A CN 201811194180 A CN201811194180 A CN 201811194180A CN 109447426 A CN109447426 A CN 109447426A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crop
- day
- irrigation
- phase
- variation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 76
- 230000004044 response Effects 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 claims abstract description 100
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 claims abstract description 100
- 238000011160 research Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 37
- 238000009313 farming Methods 0.000 claims abstract description 35
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000009331 sowing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 34
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 21
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 7
- 230000035772 mutation Effects 0.000 claims description 7
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 4
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 2
- 208000000509 infertility Diseases 0.000 claims description 2
- 230000036512 infertility Effects 0.000 claims description 2
- 231100000535 infertility Toxicity 0.000 claims description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 3
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 13
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 13
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 3
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 3
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 2
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 244000020551 Helianthus annuus Species 0.000 description 1
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 239000003621 irrigation water Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
- G06Q10/06315—Needs-based resource requirements planning or analysis
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/02—Agriculture; Fishing; Forestry; Mining
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Economics (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Marketing (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Marine Sciences & Fisheries (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，基于各作物的逐日灌溉需水以及研究区的种植结构，得到研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律；用气温变化来反映自然环境的变化，用种植结构变化来反映社会环境的变化；灌溉需水量和灌溉时间节律的变化两层含义；来分析研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律对气温变化和种植结构变化的响应。本发明从作物需水机理角度出发，系统识别变化环境下研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律的响应规律，具有合理性和可操作性。为农户的播种提供科学参考，保障有效灌溉，从而确保粮食安全。同时，为未来研究如何调整种植结构以适应气候变化，缓解研究区水资源供需矛盾提供理论支持。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，属于农业灌溉技术领域。
背景技术
目前，气候变化对水资源的影响与适应对策是国际上普遍关注的全球性问题，也是中国可持续发展面临的重大战略问题。受气候变化影响最为敏感的是农业生产，因为作为作物生长的决定性气候因子，热量、日照、辐射、降水等的改变将直接影响作物的生长状况。气温是作物生长的必需条件，其代表的热量决定着作物的物候期不同阶段以及整个生育期的开始时间及长度。随着气候变化的进行，气温发生突变性、趋势性、周期性的变化，必然会引起作物需水量和需水时间节律的改变，从而引起当地农业灌溉制度的改变。随着气候变化和社会经济发展，种植面积、种植结构亦随之调整。
气候变化影响下，作物的需水量和需水时间节律会发生变化，对此的研究多从两个方面展开：一是假设不同的气候情景来对作物需水量的变化进行预测，二是研究气候因子和作物需水量的相关关系。这些研究的问题在于一是没能结合气候变化下作物物候期和生育期的变化，研究气候变化对需水总量和需水过程的综合影响；二是在计算需水量时，多是采用单纯的灌溉定额乘以作物生长面积，没有能从需水机理的角度计算灌溉定额的变化。基于此，本技术从作物需水机理角度出发，系统识别变化环境下研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律的响应规律。为农户的播种提供科学参考，保障有效灌溉，从而确保粮食安全。同时，为未来研究如何调整种植结构以适应气候变化，缓解研究区水资源供需矛盾提供理论支持。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，包括如下步骤：
步骤1，建立研究区自然地理数据集；
步骤2，对研究区的历史气温序列进行突变点分析，并据此划分基准期和变化期；
步骤3，基于基准期和变化期的年均温序列，选取典型年；
步骤4，由研究区的日均温序列，计算得到5日滑动平均气温序列；查阅农业气象服务手册获得各作物生育期开始时5日滑动平均气温的临界值；选择一年中5日滑动平均气温首次大于等于该临界值的日子作为该作物的播种日期。
步骤5，由研究区的日均温序列，从作物播种日期开始，计算得到积温序列；查阅农业气象服务手册获得作物物候期不同阶段与积温阈值的对应关系；针对积温序列对应的时间，以物候期不同阶段的积温阈值为标准，划分出物候期不同阶段对应的开始时间与结束时间。
步骤6，基于彭曼公式和作物系数，计算作物在物候期不同阶段的日作物需水量；
步骤7，基于降水逐日数据，计算日有效降水量；
步骤8，利用日作物需水量和日有效降水量，计算逐日灌溉需水量；
步骤9，基于各作物的逐日灌溉需水以及研究区的种植结构，得到研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律；
步骤10，基于控制变量法，定量分析研究区的灌溉需水量及灌溉时间节律对自然环境和社会环境变化的响应规律。
作为本发明的进一步优化方案，步骤1中自然地理数据集包括不少于50年的平均气温、日最高气温、日最低气温、平均风速、平均相对湿度、日照时数、降水逐日数据，以及研究区的种植结构数据，包括种植面积和各作物比例。
作为本发明的进一步优化方案，步骤2中突变点分析的具体方法为：先利用有序聚类分析法识别出气温突变时间点，并利用滑动t法检验该气温突变时间点是否合理。
作为本发明的进一步优化方案，步骤2中划分基准期与变化期的具体方法为：气温突变时间点之前时间段作为基准期，气温突变时间点之后时间段作为变化期。
作为本发明的进一步优化方案，步骤3中选择典型年的具体方法为：采用经验公式法，对基准期和变化期的年均温序列分别进行排频计算；选择基准期和变化期中频率相同的年份作为典型年。
作为本发明的进一步优化方案，步骤5中的物候期不同阶段包括：播种-出苗期、出苗-分蘖期、分蘖-拔节期、拔节-抽穗期和抽穗-腊熟期。
作为本发明的进一步优化方案，步骤6中计算日作物需水量的具体方法为：
ETp＝Kc×ET0 (1)
式中：ETp为充分供水条件下的作物需水量，mm/d；Kc为作物系数；ET0为参考作物蒸发量，mm/d。
ET0计算公式为
式中：ET0为参考作物蒸发量，mm/d；Δ为饱和水汽压与温度关系曲线斜率，kPa/℃；Rn为到达作物表面的净辐射，MJ/(m2·d)；G为土壤热通量密度，MJ/(m2·d)；γ为干湿常数，kPa/℃；t为作物冠层2m高处的空气温度，℃；U2为2m高处的风速，m/s；ea为饱和水汽压，kPa；ed为实际水汽压，kPa。
Kc计算公式为
当Kcend(tab)≥0.45时，
当Kcend(tab)＜0.45时，
Kcend＝Kcend(tab) (5)
式中：RHmin为全生育期内日最低相对湿度的平均值，％；Kcmid(tab)和Kcend(tab)为修订前的物候期不同阶段和成熟期的作物系数；Kcmid和Kcend为修订后的物候期不同阶段和成熟期的作物系数；h为物候期不同阶段内作物的平均高度，m；其余符号含义同前。
将物候期不同阶段内的日作物需水量求和，得到作物在物候期不同阶段的作物需水量。
作为本发明的进一步优化方案，步骤7中计算日有效降水量的具体方法为：
式中：Pe为日有效降水量，mm/d；P为总降水量，mm/d。
作为本发明的进一步优化方案，步骤8中计算逐日灌溉需水量的具体方法为：日作物需水量减去同期的日有效降水量。
作为本发明的进一步优化方案，步骤9的具体操作步骤为：利用步骤4～8得到的各作物的逐日灌溉需水，乘以此种作物的种植面积，再将所有作物的逐日灌溉需水量加和，得到研究区的逐日灌溉需水量；将研究区的逐日灌溉需水量按月加和，得到研究区的灌溉时间节律。
作为本发明的进一步优化方案，步骤10中，变化环境包括自然环境和社会环境两部分，用气温变化来反映自然环境的变化，用种植结构变化来反映社会环境的变化；灌溉需水响应包括灌溉需水量和灌溉时间节律的变化两层含义。基于此，分别选取基准期和变化期的典型年：(1)设定基准期和变化期作物的种植结构相同，均利用基准期的种植结构数据，气温分别利用基准期和变化期的典型年的实际数据，按照步骤4～9计算研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律，得到研究区基准期和变化期的逐月灌溉需水量，比较基准期和变化期的逐月灌溉需水量及各月需水比例，来分析灌溉需水量和灌溉时间节律对气温变化的响应。(2)设定基准期和变化期的气温一样，均利用基准期的气温数据，种植结构分别利用基准期和变化期的典型年的实际数据，按照步骤4～9计算研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律，得到研究区基准期和变化期的逐月灌溉需水量，比较基准期和变化期的逐月灌溉需水量及各月需水比例，来分析灌溉需水量和灌溉时间节律对种植结构变化的响应。(3)气温和种植结构均分别利用基准期和变化期的典型年的实际数据，按照步骤4～9计算研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律，得到研究区基准期和变化期的逐月灌溉需水量，比较基准期和变化期的逐月灌溉需水量及各月需水比例，来分析研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律对气温变化和种植结构变化的响应。
有益效果：本发明提供的一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，从作物需水机理角度出发，系统识别变化环境下研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律的响应规律。为农户的播种提供科学参考，保障有效灌溉，从而确保粮食安全。同时，为未来研究如何调整种植结构以适应气候变化，缓解研究区水资源供需矛盾提供理论支持。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明研究区的计算结果图，(a)为气温变化下基准期和变化期灌区灌溉需水比例对比；(b)为种植结构变化下基准期和变化期灌区灌溉需水比例对比；(c)为气温和种植结构变化下基准期和变化期灌区灌溉需水比例对比。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
该技术应用在宁蒙引黄灌区，包括宁夏引黄灌区和内蒙古引黄灌区，位处黄河上游的下河沿-头道拐河段。属大陆型气候，雨水少、风沙大、蒸发强烈、气候干燥、日照条件良好，是重要的粮食生产基地，也是黄河上游的灌溉用水大户。
如图1所示，一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，包括如下步骤:
(1)建立研究区自然地理数据集，选取宁蒙引黄灌区典型气象站点，收集其历史实测气象数据，包括近60年的平均气温、日最高气温、日最低气温、平均风速、平均相对湿度、日照时数、降水逐日数据。收集宁蒙引黄灌区近60年的种植结构数据，包括种植面积和各作物比例。
(2)选取宁夏引黄灌区5个气象站点惠农、银川、陶乐、中宁、海原1959～2016年的逐日均温数据和内蒙古引黄灌区5个气象站点包头、呼和浩特、化德、临河、鄂托克旗1957～2016年的逐日均温数据，数据来自中国气象网，计算得年均温序列。先利用有序聚类分析法识别出宁蒙引黄灌区的气温在1996年发生突变，然后利用滑动t法检验突变点的显著性，结果显示为显著。故得结论：对于宁蒙引黄灌区，1959～1995年受气候变化的影响不显著，选为基准期，1996～2016年受气候变化的影响显著，选为变化期。
(3)基于经验公式法，对宁夏引黄灌区，1985年在基准期的年均温序列中排频为76.32％，2000年在变化期的年均温序列中排频为77.27％；对内蒙古引黄灌区，1985年在基准期的年均温序列中排频为67.50％，2000年在变化期的年均温序列中排频为63.64％。1985年与2000年分别在两个灌区的基准期和变化期的气温排频中是近似同频率的，选择1985年和2000年作为基准期和变化期的代表年。
(4)日均温≥7℃的首日是春小麦最适宜播种时间，所以将一年内5日滑动平均气温首次≥7℃的那天作为春小麦的播种日期。其它作物采用相同的方法，根据生育期开始时5日滑动平均气温的临界值，得到各作物的播种时间。
(5)春小麦物候期与积温阈值的关系见表1。
表1春小麦物候期积温阈值
由表1可知，当积温达到102℃时，春小麦开始出苗，将此时间作为出苗期的开始；出苗-分蘖期需要的积温阈值为200℃，因此积温累积达到302℃时，春小麦开始分蘖，将此时间作为分蘖期的开始；同理，分蘖-拔节期、拔节-抽穗期需要的积温阈值分别为295℃、380℃，因此积温累积达到597℃、977℃时，春小麦开始进入拔节期、抽穗期；最后积温累积达到1677℃时，春小麦进入腊熟期。
根据物候期不同阶段的积温阈值，得到春小麦物候期不同阶段的开始时间与结束时间。其它作物采用相同的方法。
(6)对于各作物，利用彭曼公式和作物系数，计算作物在物候期不同阶段的作物需水量；再利用降水逐日数据，计算物候期不同阶段的有效降水量；物候期不同阶段的作物需水量，减去物候期内的有效降水量即为灌溉需水量，进行单位换算可得灌溉需水定额。
春小麦在典型年的物候期、作物需水量及灌溉需水量的计算结果如表2～3所示。
表2宁夏引黄灌区春小麦物候期不同阶段灌溉需水 单位：mm
表3内蒙古引黄灌区春小麦物候期不同阶段灌溉需水 单位：mm
(7)利用灌区的种植结构数据，基于各作物的逐日灌溉需水，计算研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律。
(8)设定基准期和变化期作物的种植结构一样，计算灌区的灌溉需水量和灌溉时间节律对气温变化做出的响应，结果如表4及图2(a)所示；设定基准期和变化期的气温一样，计算灌区的灌溉需水量和灌溉时间节律对种植结构变化做出的响应，结果如表5及图2(b)所示；计算基准期和变化期作物的灌溉需水量和灌溉时间节律对气温和种植结构变化做出的响应，结果如表6及图2(c)所示。
表4气温变化下基准期和变化期灌溉需水对比 单位：亿m3
表5种植结构变化下基准期和变化期灌溉需水对比 单位：亿m3
表6气温和种植结构变化下基准期和变化期灌溉需水对比 单位：亿m3
可得结论：变化期相较基准期，温度明显升高，灌区的灌溉需水在此影响下，有所前移；总种植面积增大，春小麦的种植面积大幅降低，玉米、葵花等其他作物增加，使得灌溉需水总量增多，并有所后延；在总种植面积增大、种植结构改变和气候变化的综合作用下，灌区灌溉需水量大幅增加，但汛前讯后需水比例变化不大。
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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，建立研究区自然地理数据集；
步骤2，对研究区的历史气温序列进行突变点分析，并据此划分基准期和变化期；
步骤3，基于基准期和变化期的年均温序列，选取典型年；
步骤4，由研究区的日均温序列，计算得到5日滑动平均气温序列；查阅农业气象服务手册获得各作物生育期开始时5日滑动平均气温的临界值；选择一年中5日滑动平均气温首次大于等于该临界值的日子作为该作物的播种日期；
步骤5，由研究区的日均温序列，从作物播种日期开始，计算得到积温序列；查阅农业气象服务手册获得作物物候期不同阶段与积温阈值的对应关系；针对积温序列对应的时间，以物候期不同阶段的积温阈值为标准，划分出物候期不同阶段对应的开始时间与结束时间；
步骤6，基于彭曼公式和作物系数，计算作物在物候期不同阶段的日作物需水量；
步骤7，基于降水逐日数据，计算日有效降水量；
步骤8，利用日作物需水量和日有效降水量，计算逐日灌溉需水量；
步骤9，基于各作物的逐日灌溉需水以及研究区的种植结构，得到研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律；
步骤10，基于控制变量法，定量分析研究区的灌溉需水量及灌溉时间节律对自然环境和社会环境变化的响应规律。
2.根据权利要求1所述的一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，其特征在于：所述步骤1中自然地理数据集包括不少于50年的平均气温、日最高气温、日最低气温、平均风速、平均相对湿度、日照时数、降水逐日数据，以及研究区的种植结构数据，包括种植面积和各作物比例。
3.根据权利要求1所述的一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，其特征在于：所述步骤2中突变点分析的具体方法为：先利用有序聚类分析法识别出气温突变时间点，并利用滑动t法检验该气温突变时间点是否合理；步骤2中划分基准期与变化期的具体方法为：气温突变时间点之前时间段作为基准期，气温突变时间点之后时间段作为变化期。
4.根据权利要求1所述的一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，其特征在于：所述步骤3中选择典型年的具体方法为：采用经验公式法，对基准期和变化期的年均温序列分别进行排频计算；选择基准期和变化期中频率相同的年份作为典型年。
5.根据权利要求1所述的一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，其特征在于：所述步骤5中的物候期不同阶段包括：播种-出苗期、出苗-分蘖期、分蘖-拔节期、拔节-抽穗期和抽穗-腊熟期。
6.根据权利要求1所述的一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，其特征在于：所述步骤6中计算日作物需水量的具体方法为：
ETp＝Kc×ET0 (1)
式中：ETp为充分供水条件下的作物需水量，mm/d；Kc为作物系数；ET0为参考作物蒸发量，mm/d；
ET0计算公式为
式中：ET0为参考作物蒸发量，mm/d；Δ为饱和水汽压与温度关系曲线斜率，kPa/℃；Rn为到达作物表面的净辐射，MJ/(m2·d)；G为土壤热通量密度，MJ/(m2·d)；γ为干湿常数，kPa/℃；t为作物冠层2m高处的空气温度，℃；U2为2m高处的风速，m/s；ea为饱和水汽压，kPa；ed为实际水汽压，kPa；
Kc计算公式为
当Kcend(tab)≥0.45时，
当Kcend(tab)＜0.45时，
Kcend＝Kcend(tab) (5)
式中：RHmin为全生育期内日最低相对湿度的平均值，％；Kcmid(tab)和Kcend(tab)为修订前的物候期不同阶段和成熟期的作物系数；Kcmid和Kcend为修订后的物候期不同阶段和成熟期的作物系数；h为物候期不同阶段内作物的平均高度，m；其余符号含义同前。
7.根据权利要求1所述的一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，其特征在于：所述步骤7中计算日有效降水量的具体方法为：
式中：Pe为日有效降水量，mm/d；P为总降水量，mm/d。
8.根据权利要求1所述的一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，其特征在于：所述步骤8中计算逐日灌溉需水量的具体方法为：日作物需水量减去同期的日有效降水量。
9.根据权利要求1所述的一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，其特征在于：所述步骤9的具体操作步骤为：利用步骤4～8得到的各作物的逐日灌溉需水，乘以此种作物的种植面积，再将所有作物的逐日灌溉需水量加和，得到研究区的逐日灌溉需水量；将研究区的逐日灌溉需水量按月加和，得到研究区的灌溉时间节律。
10.根据权利要求1所述的一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，其特征在于：所述步骤10中，变化环境包括自然环境和社会环境两部分，用气温变化来反映自然环境的变化，用种植结构变化来反映社会环境的变化；分别选取基准期和变化期的典型年：(1)设定基准期和变化期作物的种植结构相同，均利用基准期的种植结构数据，气温分别利用基准期和变化期的典型年的实际数据，按照步骤4～9计算研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律，得到研究区基准期和变化期的逐月灌溉需水量，比较基准期和变化期的逐月灌溉需水量及各月需水比例，来分析灌溉需水量和灌溉时间节律对气温变化的响应；(2)设定基准期和变化期的气温一样，均利用基准期的气温数据，种植结构分别利用基准期和变化期的典型年的实际数据，按照步骤4～9计算研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律，得到研究区基准期和变化期的逐月灌溉需水量，比较基准期和变化期的逐月灌溉需水量及各月需水比例，来分析灌溉需水量和灌溉时间节律对种植结构变化的响应；(3)气温和种植结构均分别利用基准期和变化期的典型年的实际数据，按照步骤4～9计算研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律，得到研究区基准期和变化期的逐月灌溉需水量，比较基准期和变化期的逐月灌溉需水量及各月需水比例，来分析研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律对气温变化和种植结构变化的响应。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811194180.6A CN109447426B (zh) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811194180.6A CN109447426B (zh) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109447426A true CN109447426A (zh) | 2019-03-08 |
| CN109447426B CN109447426B (zh) | 2021-09-28 |
Family
ID=65546354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811194180.6A Active CN109447426B (zh) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109447426B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110419415A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-11-08 | 扬州大学 | 一种基于降水预报的大型灌区水稻田灌溉计划优化方法 |
| CN110533346A (zh) * | 2019-09-09 | 2019-12-03 | 中国科学院地理科学与资源研究所 | 一种粮食生产的水资源安全评估方法 |
| CN110580657A (zh) * | 2019-10-12 | 2019-12-17 | 中国水利水电科学研究院 | 农业灌溉需水量预测方法 |
| CN112036022A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-12-04 | 江苏农林职业技术学院 | 一种秧苗需水定量方法、装置及灌溉系统 |
| CN114201561A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-18 | 宋英杰 | 一种节气气候时段的校正方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103886392A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-25 | 中国农业科学院农田灌溉研究所 | 一种基于天气预报信息的冬小麦耗水量预测方法 |
| CN106570627A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-04-19 | 河海大学 | 一种未来气候条件下作物灌溉需水量计算方法 |
-
2018
- 2018-10-12 CN CN201811194180.6A patent/CN109447426B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103886392A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-25 | 中国农业科学院农田灌溉研究所 | 一种基于天气预报信息的冬小麦耗水量预测方法 |
| CN106570627A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-04-19 | 河海大学 | 一种未来气候条件下作物灌溉需水量计算方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ZHOU LI-LI等: "A simulation of winter wheat crop responses to irrigation management using CERES-Wheat model in the North China Plain", 《JOURNAL OF INTEGRATIVE AGRICULTURE》 * |
| 鲍金丽等: "控制灌溉条件下水稻灌溉需水量对气候变化的响应", 《中国农村水利水电》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110419415A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-11-08 | 扬州大学 | 一种基于降水预报的大型灌区水稻田灌溉计划优化方法 |
| CN110419415B (zh) * | 2019-04-29 | 2021-10-12 | 扬州大学 | 一种基于降水预报的大型灌区水稻田灌溉计划优化方法 |
| CN110533346A (zh) * | 2019-09-09 | 2019-12-03 | 中国科学院地理科学与资源研究所 | 一种粮食生产的水资源安全评估方法 |
| CN110580657A (zh) * | 2019-10-12 | 2019-12-17 | 中国水利水电科学研究院 | 农业灌溉需水量预测方法 |
| WO2021068540A1 (zh) * | 2019-10-12 | 2021-04-15 | 中国水利水电科学研究院 | 农业灌溉需水量预测方法 |
| US11209574B2 (en) | 2019-10-12 | 2021-12-28 | China Institute Of Water Resources And Hydropower Research | Method for forecasting an agricultural irrigation water requirement |
| CN112036022A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-12-04 | 江苏农林职业技术学院 | 一种秧苗需水定量方法、装置及灌溉系统 |
| CN112036022B (zh) * | 2020-08-26 | 2022-04-26 | 江苏农林职业技术学院 | 一种秧苗需水定量方法、装置及灌溉系统 |
| CN114201561A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-18 | 宋英杰 | 一种节气气候时段的校正方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109447426B (zh) | 2021-09-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109447426A (zh) | 基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法 | |
| US11617313B2 (en) | Controlling agricultural production areas | |
| Pereira et al. | Soil water balance models for determining crop water and irrigation requirements and irrigation scheduling focusing on the FAO56 method and the dual Kc approach | |
| Grattan et al. | New crop coefficients estimate water use of vegetables, row crops | |
| Allen et al. | Estimating crop coefficients from fraction of ground cover and height | |
| Rodrigues et al. | Assessing economic impacts of deficit irrigation as related to water productivity and water costs | |
| Tan et al. | Dynamic process-based modelling of crop growth and competitive water extraction in relay strip intercropping: Model development and application to wheat-maize intercropping | |
| Xue et al. | Optimizing yield, water requirements, and water productivity of aerobic rice for the North China Plain | |
| AU2023203307A1 (en) | Controlling Agricultural Production Areas | |
| CN110533346A (zh) | 一种粮食生产的水资源安全评估方法 | |
| CN111176238B (zh) | Aipa智慧决策型精准农业系统 | |
| Matthews et al. | CUPPA-Tea: A simulation model describing seasonal yield variation and potential production of tea. 2. Biomass production and water use | |
| San-José et al. | Diurnal patterns of carbon dioxide, water vapour, and energy fluxes in pineapple [Ananas comosus (L.) Merr. cv. Red Spanish] field using eddy covariance | |
| Facchi et al. | Evapotranspiration models for a maize agro-ecosystem in irrigated and rainfed conditions | |
| Fereres | Irrigation scheduling of horticultural crops | |
| Ntshidi et al. | AN ONLINE CROP COEFFICIENTS DATABASE USING FRACTIONAL VEGETATION COVER AND TREE HEIGHT FOR IRRIGATED FRUIT TREE CROPS | |
| Abebe et al. | Determination crop coefficients and water requirement of onion by using lysimeter at Werer, Middle Awash Valley of Ethiopia | |
| Manickam et al. | Water requirements for horticultural crops under micro irrigation | |
| Hang et al. | Evaluation of the effects of climate change to water demand for agriculture in Da Lat city, Lam Dong province | |
| Mishra | Muni Pratap Sahu Vikash Singh Amit Kumar Jha Rajendra Patel Yogendra Kumar Mishra | |
| Bitri et al. | Performance evaluation of AquaCrop model for irrigated field maize in south-eastern Albania | |
| Ruelle et al. | Using NIWASAVE to simulate impacts of irrigation heterogeneity on yield and nitrate leaching when using a travelling rain gun system in a shallow soil context in Charente (France) | |
| Dalezios et al. | Irrigation and Agrometeorology: Innovative Remote Sensing Applications in Crop Monitoring | |
| Popov | Crop monitoring and forecasting | |
| Peschechera | Earth Observation-Based Operational Estimation of Crop Water Requirements in a Mediterranean context |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |