CN112989259B - 盆栽试验作物系数确定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种盆栽试验作物系数确定方法及装置，该方法包括：获取田间试验中样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数，以及盆栽试验中样本作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数；基于田间试验作物系数和盆栽试验作物系数，确定目标生育阶段的作物系数比；基于目标生育阶段的作物系数比和盆栽作物在目标生育阶段的田间试验作物系数参考值，计算盆栽作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数参考值。本申请提供的盆栽试验作物系数确定方法，能够较为准确地测定出盆栽试验作物系数，指导盆栽作物的灌溉用水量，并且具有良好的普适性。
Description
技术领域
本申请涉及农业灌溉技术领域，具体涉及一种盆栽试验作物系数确定方法及装置。
背景技术
作物系数是指在不同生育阶段作物需水量ETC与参考作物蒸腾蒸发量ETo的比值，常用KC表示。其中，作物需水量(ETC)是指作物达到高产潜力值的条件下，棵间土面蒸发、作物叶面蒸腾以及光合作用等生理过程所需要的水量总和。作物需水量是确定灌溉用水定额的基础，在作物需水量难以直接观测和计算时，可利用作物田间耗水量计算作物需水量。作物田间耗水量是指实际消耗的水量，耗水因素包括作物蒸腾、棵间土面蒸发以及深层渗漏等。
作物系数的主要影响因素包括作物本身生物学特性、土壤水分养分因素以及栽培管理措施，因此作物系数具有全生育阶段年际间稳定性、生育阶段不稳定性和地域性的特点，常作为农田灌溉制度制定的重要参考指标。
目前，不同地区主要作物的作物系数计算方法已经趋于成熟，确定作物系数的方法主要包括单作物系数法和双作物系数法。单作物系数法一般用于灌溉规划与设计以及灌溉管理等，双作物系数法用于水平衡分析和灌溉制度的研究等，两者均可计算每日作物需水量变化。现有研究已获得大量的较为准确的不同地区主要田间作物种类的作物系数(KC)参考值，结合联合国粮农组织(Food and Agriculture Organization of the UnitedNations，FAO)推荐的Penman Monteith法计算得到的参考作物蒸腾蒸发量(ETO)，利用公式ETC＝KC×ETO即可计算得到田间作物需水量，以指导田间作物灌水实践。
但是，盆栽试验与田间试验条件差异大，盆栽规格小，边界效应大，盆栽作物的耗水量显著大于田间作物的耗水量。基于田间试验作物系数制定的盆栽试验灌溉制度与实际作物需水量具有较大偏差，进而会造成盆栽试验结果与实际情况偏差较大，因此现有的田间试验作物系数参考值KC难以指导盆栽灌溉制度的制定。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种盆栽试验作物系数确定方法及装置，能够较为准确地测定出盆栽试验作物系数，并且具有良好的普适性。
本申请具体采用如下技术方案：
本申请的一方面是提供了一种盆栽试验作物系数确定方法，所述方法包括：
获取田间试验中样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数，以及盆栽试验中所述样本作物在所述目标生育阶段的盆栽试验作物系数；
基于所述田间试验作物系数和所述盆栽试验作物系数，确定所述目标生育阶段的作物系数比；
基于所述目标生育阶段的作物系数比和盆栽作物在所述目标生育阶段的田间试验作物系数参考值，计算所述盆栽作物在所述目标生育阶段的盆栽试验作物系数参考值。
优选地，所述基于所述目标生育阶段的作物系数比和盆栽作物在目标生育阶段的田间试验作物系数参考值，计算所述盆栽作物在所述目标生育阶段的盆栽试验作物系数参考值，包括：
根据联合国粮农组织推荐的作物系数表，获取所述盆栽作物在所述目标生育阶段的田间试验作物系数参考值；
基于所述目标生育阶段的作物系数比和所述田间试验作物系数参考值，计算所述盆栽试验作物系数参考值。
优选地，所述方法还包括：
确定包括所述目标生育阶段在内的各个生育阶段的作物系数比；
对所述各个生育阶段的作物系数比进行线性拟合。
优选地，每个所述生育阶段的作物系数比为该生育阶段的所述田间试验作物系数与该生育阶段的所述盆栽试验作物系数的比值。
优选地，所述获取田间试验中样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数，包括：
通过土壤含水量实时自动监测系统，获取处于所述目标生育阶段的样本作物所在的试验田块的第一土壤含水率；
基于所述第一土壤含水率，计算所述样本作物的第一实际耗水量；
获取所述试验田块在所述目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量；
基于所述第一实际耗水量和所述参考作物蒸腾蒸发量，计算所述样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数。
优选地，获取盆栽试验中所述样本作物在所述目标生育阶段的盆栽试验作物系数，包括：
通过土壤含水量实时自动监测系统，获取处于所述目标生育阶段的样本作物所在的盆栽桶的第二土壤含水率；
基于所述第二土壤含水率，计算所述样本作物的第二实际耗水量；
获取所述盆栽桶在所述目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量；
基于所述第二实际耗水量和所述参考作物蒸腾蒸发量，计算所述样本作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数。
优选地，所述方法还包括：
在所述样本作物的关键生育阶段，采集所述土壤含水量实时自动监测系统的探头周围的土壤，所述关键生育阶段包括生长初期、生长旺盛期、生长中期和生长后期中的至少一个；
测定所述土壤的实际土壤含水率；
利用所述实际土壤含水率校核所述土壤含水量实时自动监测系统所测定的土壤含水率。
本申请的另一方面是提供了一种盆栽试验作物系数确定装置，所述装置包括：
获取单元，用于获取田间试验中样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数，以及盆栽试验中所述样本作物在所述目标生育阶段的盆栽试验作物系数；
确定单元，用于基于所述田间试验作物系数和所述盆栽试验作物系数，确定每个所述生育阶段的作物系数比；
计算单元，用于基于所述目标生育阶段的作物系数比和盆栽作物在所述目标生育阶段的田间试验作物系数参考值，计算所述盆栽作物在所述目标生育阶段的盆栽试验作物系数参考值。
优选地，所述计算单元包括：
第一获取模块，用于根据联合国粮农组织推荐的作物系数表，获取所述盆栽作物在所述目标生育阶段的田间试验作物系数参考值；
第一计算模块，用于基于所述目标生育阶段的作物系数比和所述田间试验作物系数参考值，计算所述盆栽试验作物系数参考值。
优选地，所述确定单元，还用于确定包括所述目标生育阶段在内的各个生育阶段的作物系数比；
所述装置还包括：
拟合单元，用于对所述各个生育阶段的作物系数比进行线性拟合。
本申请实施例的有益效果至少在于：
在本申请实施例提供盆栽试验作物系数确定方法中，首先是根据对照试验方法对样本作物分别进行田间试验和盆栽试验，获得样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数和盆栽试验作物系数；然后是计算目标生育阶段的作物系数比，该作物系数比反映了盆栽环境相比于田间环境所带来的影响；最后是根据目标生育阶段对应的作物系数比以及现有的盆栽作物的田间试验作物系数参考值，可以确定盆栽作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数参考值，从而为盆栽试验灌溉制度的制定提供了指导。相比于相关技术中直接使用田间试验作物系数参考值实施盆栽试验灌溉的方法，本方法确定的盆栽试验作物系数参考值更加科学和准确，同时具有良好的普适性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种盆栽试验作物系数确定方法的流程图；
图2是本申请实施例提供的另一种盆栽试验作物系数确定方法的流程图；
图3是本申请实施例提供的一种田间棉花种植布置图；
图4是本申请实施例提供的一种盆栽棉花种植布置图。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种盆栽试验作物系数确定方法，该方法可以由计算机设备执行，该计算机设备可以为终端、服务器、处理器或者具备数据处理功能的任一处理装置。
如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤101、获取田间试验中样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数，以及盆栽试验中样本作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数；
步骤102、基于田间试验作物系数和盆栽试验作物系数，确定目标生育阶段的作物系数比；
步骤103、基于目标生育阶段的作物系数比和目标作物在目标生育阶段的田间试验作物系数参考值，计算目标作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数参考值。
可见，在本申请实施例提供盆栽试验作物系数确定方法中，首先是根据对照试验方法对样本作物分别进行田间试验和盆栽试验，获得样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数和盆栽试验作物系数；然后是计算目标生育阶段的作物系数比，该作物系数比反映了盆栽环境相比于田间环境所带来的影响；最后是根据目标生育阶段对应的作物系数比以及现有的盆栽作物的田间试验作物系数参考值，确定盆栽作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数参考值，从而为盆栽试验灌溉制度的制定提供了指导。相比于相关技术中直接使用田间试验作物系数参考值实施盆栽试验灌溉的方法，本方法确定的盆栽试验作物系数参考值更加科学和准确，同时具有良好的普适性。
图2是本申请实施例提供的另一种盆栽试验作物系数确定方法的流程图。如图2所示，该方法可以包括如下步骤：
步骤201、进行田间试验和盆栽试验。
在本申请实施例中，若要实现基于现有的田间试验作物系数参考值获得盆栽试验作物系数参考值，以便于指导盆栽试验灌溉制度的制定，那么需要充分考虑田间试验条件和盆栽试验条件的差异与联系，基于此，对样本作物分别进行田间试验和盆栽试验。为便于说明，定义进行田间试验的样本作物为实验组，进行盆栽试验的样本作物为对照组。
(1)制定田间试验方案。
在进行田间试验时，应当选择土壤质地均匀、适宜作物生长的试验田块来种植样本作物。
在本申请的一些实施例中，在样本作物的各个生育阶段，可以根据联合国粮农组织FAO56推荐的Penman Monteith法计算参考作物蒸腾蒸发量ETO，结合现有的FAO56推荐的不同地区不同作物田间试验作物系数参考值KC计算样本作物需水量ETC，并根据样本作物的耗水特性确定灌溉周期，从而制定适宜的田间作物灌溉制度。
上述的Penman Monteith法计算参考作物蒸腾蒸发量ETO的计算公式为：
式中，ETO为参考作物蒸腾蒸发量，mm/d；Rn为作物表面净辐射，MJ/m2d；G为土壤热通量密度，MJ/m2d；T为2m高处每日平均气温，℃；u2为2m处的风速，m/s；es为饱和水汽压，kPa；ea为实际水汽压，kPa；es-ea为水气压差，kPa；Δ为饱和水汽压曲线的斜率；γ为湿度计常数。
在本申请的另一些实施例中，还可以直接从该地区当日的气象数据中获取参考作物蒸腾蒸发量ETO，这种获取方式更加简单，免于计算。
在获取到参考作物蒸腾蒸发量ETO之后，可以采用下述公式计算作物需水量：
ETC＝KC×ETO
式中，ETC为作物需水量，mm/d；KC为作物系数，KC的取值与作物的生育阶段有关，苗期KC＝0.23，生长旺盛期KC＝0.23～0.88，生长中期KC＝0.88，后期KC＝0.88～0.45；ETO为参考作物蒸腾蒸发量，mm/d。
在本申请实施例中，可以在种植有样本作物试验田块处设置土壤含水量实时自动监测系统，用于监测土壤含水率的实时变化，其中，土壤含水量实时自动监测系统的埋头深度可以根据作物根系层与土壤计划湿润层的深度确定。
为了避免误差，在该次田间试验中可以设置试验条件完全相同的多组实验组，并在后续的计算中以多组实验组的数据平均值作为计算数据。
下面以棉花为例提供一种田间试验方案：
选择具有能代表某一地区的耕层土壤，设置三个试验小区，每个试验小区的规格设置为长8m，宽6.6m。每个试验小区内布置如图3所示：在试验田块5中种植若干株棉花，行内株距为10cm。滴灌带6的布设方式为一膜一管两行，滴灌带6的直径为16mm，滴头间距为20cm，滴头流量3L/h，灌水量为100％ETC。试验田块5内安装有ECH2O土壤水分实时观测系统，该系统具有六个探头3，这六个探头3位于地膜7内且与滴灌带6相距5cm，探头3的埋设深度分别为5cm、15cm、25cm、35cm、45cm、55cm。
(2)制定盆栽试验方案。
在进行盆栽试验时，盆栽桶的规格可以根据样本作物的生长条件确定，而作物种植模式、试验用土以及灌溉制度等其他试验条件，应当与田间试验方案的其他试验条件保持一致。
为了避免误差，在该次盆栽试验中可以设置试验条件完全相同的多组对照组，并在后续的计算中以多组对照组的数据平均值作为计算数据。
下面以棉花为例提供一种与上述田间试验方案相对应的盆栽试验方案：
选择田间试验区土壤进行挖取、混合、风干、过5mm筛备用。选择9个盆栽桶进行盆栽试验，每个盆栽桶采用外径为40cm，高为70cm的PVC桶，桶底用PVC板焊接而成，且桶底开设有3个直径为1.5cm的圆孔。每个盆栽桶内布置如图4所示：在盆栽桶2的桶底铺设10cm厚的反滤层4(自下而上为大石子、小石子和细沙砾)，以便排水和通气。按照田间平均土壤容重(1.50g/cm3)在反滤层上方分层进行填土，每层填土10cm，共60cm。装填过程中，在每个盆栽桶2安装ECH2O土壤水分实时观测系统，具有六个探头3，这六个探头3的位置与滴头1的距离为5cm，探头3的埋设深度分别为5cm、15cm、25cm、35cm、45cm、55cm。每个盆栽桶2种植四株棉花，株距10cm，同时覆膜。滴灌带与田间试验保持一致，灌水量为100％ETC。
步骤202、获取田间试验中样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数。
在样本作物的生长过程中，基于土壤含水量实时自动监测系统的监测数据计算样本作物的每日实际耗水量，并计算样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数。作物的生育阶段主要可以包括苗期、生长旺盛期、生长中期和生长后期，目标生育阶段为上述生育阶段中的一个。
在本申请实施例的一些实现方式中，样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数的获取方法可以包括：
步骤2021、通过土壤含水量实时自动监测系统，获取处于目标生育阶段的样本作物所在的试验田块的第一土壤含水率。
土壤含水量实时自动监测系统可以具有多个探头，多个探头均埋设在滴灌带附近不同深度的土壤中，以测量不同土壤深度下的土壤含水率。示例性地，土壤含水量实时自动监测系统可以具有六个探头，设置在距离滴灌带5cm的位置处，这六个探头的埋设深度可以为10cm、20cm、30cm、40cm，用于实时测定这六个位置处土壤的含水率并进行记录和显示。
步骤2022、基于第一土壤含水率，计算样本作物的第一实际耗水量。
在采集到土壤的含水率之后，可以根据水量平衡方程来计算田间试验样本作物的实际耗水量，即第一耗水量。
在本申请实施例中，水量平衡方程可以为：
式中，ET1-2为时段实际耗水量，mm；i为土壤层次号；n为土壤总层次；Yi为第i层土壤干容重，g/cm3；Hi为第i层土壤厚度，cm；Wi1为第i层土壤在时段始的质量含水率；Wi2为第i层土壤在时段末的质量含水率；M为时段内的灌水量，mm；P为时段内的降雨量，mm；K为时段内的地下水补给量，mm；C为时段内的排水量，mm。
步骤2023、获取试验田块在目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量。
如上文中所提到的，试验田块在目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量可以通过FAO56推荐的Penman Monteith法计算得到，也可以从该地区当日的气象数据中直接获取，此处不再赘述。
步骤2024、基于第一实际耗水量和参考作物蒸腾蒸发量，计算样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数。
样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数可以根据以下公式进行计算：
式中，KC为作物的田间试验作物系数；ET为第一实际耗水量，mm；ETO为参考作物蒸腾蒸发量，mm。
步骤203、获取盆栽试验中样本作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数。
与田间试验相同，在盆栽试验中，也要基于土壤含水量实时自动监测系统的监测数据计算样本作物的每日实际耗水量，并计算样本作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数。
在本申请实施例的一些实现方式中，样本作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数的获取方法可以包括：
步骤2031、通过土壤含水量实时自动监测系统，获取处于目标生育阶段的样本作物所在的盆栽桶的第二土壤含水率。
盆栽桶中的土壤含水量实时自动监测系统的探头数量、布置位置、埋设深度等均与田间试验中的土壤含水量实时自动监测系统的探头一致，此处不再赘述。对于盆栽桶中的土壤含水量实时自动监测系统监测的第二土壤含水率，也进行记录和显示。
步骤2032、基于第二土壤含水率，计算样本作物的第二实际耗水量。
盆栽试验样本作物的实际日耗水量也可以采用步骤2022中提到的水量平衡方程进行计算，此处不再赘述。
步骤2033、获取盆栽桶在目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量。
如上文中所提到的，盆栽桶在目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量可以通过FAO56推荐的Penman Monteith法计算得到，也可以从该地区当日的气象数据中直接获取，此处不再赘述。通常来讲，由于盆栽桶与试验田块一般位于同一地区，因此二者在同一生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量相同。
步骤2034、基于第二实际耗水量和参考作物蒸腾蒸发量，计算样本作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数。
样本作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数也可以采用步骤2024中提到的公式进行计算，此处不再赘述。
上述步骤202和步骤203是相互独立、可以同时进行的两个步骤。
接下来的步骤204-206既适用于田间试验，也适用于盆栽试验，通常是在田间试验和盆栽试验中同时进行，即在田间试验中进行步骤204-206，在盆栽试验中也同时进行步骤204-206。
步骤204、在样本作物的关键生育阶段，采集土壤含水量实时自动监测系统的探头周围的土壤。
在本申请实施例中，作物的关键生育阶段至少包括生长初期、生长旺盛期、生长中期和生长后期中的至少一个。以棉花为例，其关键生育阶段为蕾期(生长旺盛期)、花铃期(生长中期)和吐絮期(生长后期)。
在关键生育阶段内，可以采集试验田块中探头周围的土壤和盆栽桶中探头周围的土壤。例如，对于上述步骤201中距离提供的棉花的田间试验方案和盆栽试验方案而言，可以采集距滴头5cm处、深度为0-10cm、10-20cm、20-30cm、30-40cm、40-50cm、50-60cm的土壤。
步骤205、测定土壤的实际土壤含水率。
以从试验田块中取出的六组土壤为例，首先对这六组土壤进行称重，并依次记录为这六组土壤的湿重；然后将这六组土壤进行烘干，例如可以在105℃下烘干8-12小时，并对烘干后的土壤进行称重，依次记录为这六组土壤的干重。最后，按照下述公式计算这六组土壤的体积含水率：
体积含水率＝质量含水率×土壤干容重
计算出来的六个体积含水率数据即为这六组土壤的实际含水率。
步骤206、利用实际土壤含水率校核土壤含水量实时自动监测系统所测定的土壤含水率。
在计算得到上述六个土壤实际含水率之后，分别将这六个实际土壤含水率数据与土壤含水量实时自动监测系统的六个探头所测定的土壤含水率进行对比。
当土壤含水量实时自动监测系统所测定的土壤含水率与对应的实际土壤含水率之间的差异处于预设误差范围内时，则说明土壤含水量实时自动监测系统的检测较为准确，无需进行调整。其中，预设误差范围由技术人员根据经验设定，例如可以为0.5％。
当土壤含水量实时自动监测系统所测定的土壤含水率与对应的实际土壤含水率之间的差异超出预设误差范围之外时，则说明土壤含水量实时自动监测系统的检测误差较大，此时可以获取实际土壤含水率与土壤含水量实时自动监测系统所测定的土壤含水率之间的对应关系，得到比例系数，再将该比例系数应用到土壤含水量实时自动监测系统所测定的所有土壤含水率数据中，实现对土壤含水量实时自动监测系统的检测精度的校核和调整。
需要说明的是，步骤204-206是一组可选步骤，其目的在于校核土壤含水量实时自动监测系统所测得的土壤含水率，提高该系统测定土壤含水率的准确性。在其他的一些实施例中，当土壤含水量实时自动监测系统的检测精度和检测准确性足够高，或者土壤含水量实时自动监测系统所测的土壤含水率准确度足够满足检测需求时，也可以选择不执行步骤204-206，直接执行步骤207。
步骤207、基于田间试验作物系数和盆栽试验作物系数，确定目标生育阶段的作物系数比。
每个生育阶段的作物系数比为该生育阶段的田间试验作物系数与该生育阶段的盆栽试验作物系数的比值。
在本申请的一些实施例中，在获得各个生育阶段的田间试验作物系数和盆栽试验作物系数之后，可以按照下述公式计算目标生育阶段的作物系数比：
或者，
按照上面的作物系数比计算公式可以得到目标生育阶段的作物系数比，该作物系数比反映了盆栽试验环境相比于田间试验环境所带来的影响，例如盆栽规格小、边界效应大等因素的影响。本申请实施例得到的作物系数比只与生育阶段有关，不同的生育阶段具有不同的作物系数比，而对于处于同一生育阶段的不同作物而言，该作物系数比具有普适性。
步骤208、确定包括目标生育阶段在内的各个生育阶段的作物系数比，并对各个生育阶段的作物系数比进行线性拟合。
多次重复上述步骤202、步骤203和步骤207，从而可以计算出每个生育阶段的作物系数比。在对计算出的各个生育阶段的作物系数比进行线性拟合之后，拟合结果反映了作物的生育阶段和作物系数比的对应关系，这样可以将盆栽作物的每一个生育阶段都带入到该拟合结果中，从而简便、快速地确定每一个生育阶段的作物系数比。
在进行线性拟合时可以采用最小二乘法等常见的线性拟合方法，此处不再赘述。示例性地，拟合结果可以为函数、曲线等。
步骤209、根据FAO推荐的作物系数表，获取盆栽作物在目标生育阶段的田间试验作物系数参考值。
联合国粮农组织FAO推荐了84种作物的标准作物系数和修正公式(FAO-56，1998)，从而形成了作物系数表。盆栽作物在目标生育阶段的田间试验作物系数参考值可以从该作物系数表中获取。
此外，技术人员有能力依据当地气候、土壤、作物和灌溉条件对各个田间试验作物系数参考值进行修正，并将修正后的田间试验作物系数参考值作为盆栽作物在目标生育阶段的田间试验作物系数参考值。
步骤210、基于目标生育阶段的作物系数比和田间试验作物系数参考值，计算盆栽试验作物系数参考值。
在获取到盆栽作物在目标生育阶段的作物系数比和田间试验作物系数参考值之后，则可以根据作物系数比的计算过程，进一步计算盆栽试验作物系数参考值。
示例性地，当作物系数比的计算过程为步骤207中所示的公式(1)时，那么盆栽试验作物系数参考值的计算公式为：
当作物系数比的计算过程为步骤207中所示的公式(2)时，那么盆栽试验作物系数参考值的计算公式为：
盆栽试验作物系数参考值＝作物系数比×田间试验作物系数参考值
步骤211、基于盆栽试验作物系数参考值，计算盆栽作物在目标生育阶段的灌溉用水量。
在本申请实施例中，盆栽作物在目标生育阶段的灌溉用水量可以根据以下公式进行计算：
ETC′＝KC′×ETO
其中，ETC’为盆栽作物在目标生育阶段的灌溉用水量，mm/d；KC’为目标生育阶段的盆栽试验作物系数参考值；ETO为参考作物蒸腾蒸发量，mm/d。
步骤212、按照计算出的灌溉用水量对盆栽作物进行灌溉。
在计算出盆栽作物在目标生育阶段的灌溉用水量之后，可以按照计算出的灌溉用水量来实施灌溉。
举例说明，假设栽种有棉花盆栽的盆栽桶为外径400mm，高700mm的PVC桶棉花盆栽在花铃期的作物系数参考值为0.95，参考作物蒸腾蒸发量为5mm/d，那么棉花盆栽在花铃期的灌溉用水量ETC’应当不少于：
5mm/d×0.95＝4.75mm/d
假设在灌溉棉花盆栽时，采用滴灌的方式，滴头的流量为3L/h，灌水总量为100％ETC’，那么每天的灌水时长为：
3.14×(200mm)2×4.75mm÷3L/h＝0.20h
因此按照本申请实施例提供的方法可以指导盆栽作物的灌溉制度的制定。
综上所述，在本申请实施例提供盆栽试验作物系数确定方法中，首先是根据对照试验方法对样本作物分别进行田间试验和盆栽试验，获得样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数和盆栽试验作物系数；然后是计算目标生育阶段的作物系数比，接下来是根据目标生育阶段对应的作物系数比以及现有的盆栽作物的田间试验作物系数参考值，确定盆栽作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数参考值；最后是根据盆栽试验作物系数参考值计算出盆栽作物在目标生育阶段的需水量，从而为盆栽试验灌溉制度的制定提供了指导。相比于相关技术中直接使用田间试验作物系数参考值实施盆栽试验灌溉的方法，本方法确定的盆栽试验作物系数参考值更加科学和准确。
同时，基于现阶段不同地区田间试验作物系数参考值普适性的特点，本方法得到的盆栽试验作物系数也具有良好的普适性。本方法的应用，可在参照已有的田间试验作物系数基础上，确定盆栽试验作物系数，从而制定适合于当地气候环境下的盆栽试验灌溉制度，能够大幅度减少试验工作量，提高试验精度。此外，本方法对于不同生境下(盐分胁迫或水分胁迫)的作物系数确定具有重要的参考价值。
本申请实施例还提供了一种盆栽试验作物系数确定装置，该装置可以安装在计算机设备上。本申请实施例提供的盆栽试验作物系数确定装置可以包括：
获取单元，用于获取田间试验中样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数，以及盆栽试验中样本作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数；
确定单元，用于基于田间试验作物系数和盆栽试验作物系数，确定目标生育阶段的作物系数比；
计算单元，用于基于目标生育阶段的作物系数比和盆栽作物在目标生育阶段的田间试验作物系数参考值，计算盆栽作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数参考值。
可见，本申请实施例提供的盆栽试验作物系数确定装置通过获取单元分别获取田间试验作物系数和盆栽试验作物系数，然后利用确定单元确定每个生育阶段的作物系数比，最后根据目标生育阶段对应的作物系数比以及现有的盆栽作物的田间试验作物系数参考值，通过计算单元来计算盆栽作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数参考值，从而为盆栽试验灌溉制度的制定提供了指导。
在本申请实施例的一些实现方式中，确定单元，还用于确定包括目标生育阶段在内的各个生育阶段的作物系数比。
盆栽试验作物系数确定装置还包括：
拟合单元，用于对各个生育阶段的作物系数比进行线性拟合。
在本申请实施例的一些实现方式中，计算单元包括：
第一获取模块，用于根据FAO推荐的作物系数表，获取盆栽作物在目标生育阶段的田间试验作物系数参考值；
第一计算模块，用于基于目标生育阶段的作物系数比和田间试验作物系数参考值，计算盆栽试验作物系数参考值。
在本申请实施例的一些实现方式中，获取单元包括：
第二获取模块，用于通过土壤含水量实时自动监测系统，获取处于目标生育阶段的样本作物所在的试验田块的第一土壤含水率；
第二计算模块，用于基于第一土壤含水率，计算样本作物的第一实际耗水量；
第二获取模块，还用于获取试验田块在目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量；
第二计算模块，还用于基于第一实际耗水量和参考作物蒸腾蒸发量，计算样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数。
在本申请实施例的一些实现方式中，获取单元还包括：
第三获取模块，用于通过土壤含水量实时自动监测系统，获取处于目标生育阶段的样本作物所在的盆栽桶的第二土壤含水率；
第三计算模块，用于基于第二土壤含水率，计算样本作物的第二实际耗水量；
第三获取模块，还用于获取盆栽桶在目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量；
第三计算模块，还用于基于第二实际耗水量和参考作物蒸腾蒸发量，计算样本作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数。
综上所述，本申请实施例提供盆栽试验作物系数确定装置可以对田间试验和盆栽试验中的实验数据进行获取和处理，通过获取单元来获取样本作物在目标生育阶段的田间试验作物系数和盆栽试验作物系数；通过计算单元来处理获取单元所获取的数据，计算目标生育阶段的作物系数比；确定单元则根据计算单元输出的计算结果以及现有的FAO推荐的田间试验作物系数参考值，确定盆栽作物在目标生育阶段的盆栽试验作物系数参考值，从而为盆栽试验灌溉制度的制定提供指导。
在本申请中，应该理解到，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的本申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (8)
1.一种盆栽试验作物系数确定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取处于目标生育阶段的样本作物所在的试验田块的第一土壤含水率；
基于所述第一土壤含水率，计算所述样本作物的第一实际耗水量；
计算所述试验田块在所述目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量；
基于所述第一实际耗水量和所述试验田块在所述目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量，计算田间试验中所述样本作物在所述目标生育阶段的田间试验作物系数；
获取处于所述目标生育阶段的样本作物所在的盆栽桶的第二土壤含水率；
基于所述第二土壤含水率，计算所述样本作物的第二实际耗水量；
计算所述盆栽桶在所述目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量；
基于所述第二实际耗水量和所述盆栽桶在所述目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量，计算盆栽试验中所述样本作物在所述目标生育阶段的盆栽试验作物系数；
将所述田间试验作物系数和所述盆栽试验作物系数的比值，或者所述盆栽试验作物系数和所述田间试验作物系数的比值，确定为所述目标生育阶段的作物系数比；
基于所述目标生育阶段的作物系数比和盆栽作物在所述目标生育阶段的田间试验作物系数参考值，计算所述盆栽作物在所述目标生育阶段的盆栽试验作物系数参考值；
其中，所述试验田块或所述盆栽桶在所述目标生育阶段的所述参考作物蒸腾蒸发量从所述样本作物所在地区当日的气象数据中获取，或者按照如下公式计算：
式中，ETO为参考作物蒸腾蒸发量，mm/d；Rn为作物表面净辐射，MJ/m2d；G为土壤热通量密度，MJ/m2d；T为2m高处每日平均气温，℃；u2为2m处的风速，m/s；es为饱和水汽压，kPa；ea为实际水汽压，kPa；es-ea为水气压差，kPa；Δ为饱和水汽压曲线的斜率；γ为湿度计常数；
其中，所述样本作物在所述目标生育阶段的所述田间试验作物系数或所述盆栽试验作物系数按照如下公式计算：
式中，KC为作物的田间试验作物系数；ET为第一实际耗水量，mm；ETO为试验田块在目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量，mm/d；
或者，
式中，KC为作物的盆栽试验作物系数；ET为第二实际耗水量，mm；ETO为盆栽桶在目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量，mm/d。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标生育阶段的作物系数比和盆栽作物在所述目标生育阶段的田间试验作物系数参考值，计算所述盆栽作物在所述目标生育阶段的盆栽试验作物系数参考值，包括：
根据联合国粮农组织推荐的作物系数表，获取所述盆栽作物在所述目标生育阶段的田间试验作物系数参考值；
基于所述目标生育阶段的作物系数比和所述田间试验作物系数参考值，计算所述盆栽试验作物系数参考值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定包括所述目标生育阶段在内的各个生育阶段的作物系数比；
对所述各个生育阶段的作物系数比进行线性拟合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述生育阶段的作物系数比为该生育阶段的所述田间试验作物系数与该生育阶段的所述盆栽试验作物系数的比值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述样本作物的关键生育阶段，采集土壤含水量实时自动监测系统的探头周围的土壤，所述关键生育阶段包括生长初期、生长旺盛期、生长中期和生长后期中的至少一个；
测定所述土壤的实际土壤含水率；
利用所述实际土壤含水率校核所述土壤含水量实时自动监测系统所测定的土壤含水率。
6.一种盆栽试验作物系数确定装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于获取处于目标生育阶段的样本作物所在的试验田块的第一土壤含水率；基于所述第一土壤含水率，计算所述样本作物的第一实际耗水量；计算所述试验田块在所述目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量；基于所述第一实际耗水量和所述试验田块在所述目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量，计算田间试验中所述样本作物在所述目标生育阶段的田间试验作物系数；以及，
获取处于所述目标生育阶段的样本作物所在的盆栽桶的第二土壤含水率；基于所述第二土壤含水率，计算所述样本作物的第二实际耗水量；计算所述盆栽桶在所述目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量；基于所述第二实际耗水量和所述盆栽桶在所述目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量，计算盆栽试验中所述样本作物在所述目标生育阶段的盆栽试验作物系数；
其中，所述试验田块或所述盆栽桶在所述目标生育阶段的所述参考作物蒸腾蒸发量从所述样本作物所在地区当日的气象数据中获取，或者按照如下公式计算：
式中，ETO为参考作物蒸腾蒸发量，mm/d；Rn为作物表面净辐射，MJ/m2d；G为土壤热通量密度，MJ/m2d；T为2m高处每日平均气温，℃；u2为2m处的风速，m/s；es为饱和水汽压，kPa；ea为实际水汽压，kPa；es-ea为水气压差，kPa；Δ为饱和水汽压曲线的斜率；γ为湿度计常数；
其中，所述样本作物在所述目标生育阶段的所述田间试验作物系数或所述盆栽试验作物系数按照如下公式计算：
式中，KC为作物的田间试验作物系数；ET为第一实际耗水量，mm；ETO为试验田块在目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量，mm/d；
或者，
式中，KC为作物的盆栽试验作物系数；ET为第二实际耗水量，mm；ETO为盆栽桶在目标生育阶段的参考作物蒸腾蒸发量，mm/d；
确定单元，用于将所述田间试验作物系数和所述盆栽试验作物系数的比值，或者所述盆栽试验作物系数和所述田间试验作物系数的比值，确定为所述目标生育阶段的作物系数比；
计算单元，用于基于所述目标生育阶段的作物系数比和盆栽作物在所述目标生育阶段的田间试验作物系数参考值，计算所述盆栽作物在所述目标生育阶段的盆栽试验作物系数参考值。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算单元包括：
第一获取模块，用于根据联合国粮农组织推荐的作物系数表，获取所述盆栽作物在所述目标生育阶段的田间试验作物系数参考值；
第一计算模块，用于基于所述目标生育阶段的作物系数比和所述田间试验作物系数参考值，计算所述盆栽试验作物系数参考值。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，
所述确定单元，还用于确定包括所述目标生育阶段在内的各个生育阶段的作物系数比；
所述装置还包括：
拟合单元，用于对所述各个生育阶段的作物系数比进行线性拟合。
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