CN114238843B - 一种养殖肥水农田安全施用的测算方法 - Google Patents

一种养殖肥水农田安全施用的测算方法 Download PDF

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CN114238843B CN202210164595.9A CN202210164595A CN114238843B CN 114238843 B CN114238843 B CN 114238843B CN 202210164595 A CN202210164595 A CN 202210164595A CN 114238843 B CN114238843 B CN 114238843B
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Abstract

本发明涉及一种养殖肥水农田安全施用的测算方法，根据区域作物养分需求量以及肥水养分含量的供需关系，构建了养殖肥水农田安全施用的模型，同时根据需肥约束、灌水量约束、肥水供肥约束、重金属含量约束和肥水含量约束等对模型进行约束，在通过收集区域内土壤和种植作物的相关信息，计算养殖肥水农田安全施用的用量以及肥水供应管的供肥时间。本发明能够准确计算出养殖肥水农田安全施用的用量以及肥水供应管的供肥时间，为养殖场与农民仅能凭借经验对肥水的科学使用提供指导，同时经过计算使用肥水进行供肥，能够使土壤生产达到最大化，并促进了养殖场肥水的使用。

Description

一种养殖肥水农田安全施用的测算方法
技术领域
本发明属于农业环境保护领域，尤其是一种养殖肥水农田安全施用的测算方法。
背景技术
近年来，我国畜牧养殖发展迅速，特别是以牛奶、鸡蛋、肉猪为主的养殖业更是发展迅猛，这些养殖都呈现了一个共同的特点就是：养殖密度大、集群化饲养程度高、养殖污染物排放量大，都是当代农村，农民增收致富的主要方式。
同时，国内外相关研究结果表明，将养殖粪水经过处理后转变为肥水资源循环利用是处理养殖废弃物的最佳途径之一，与常规施肥相比，猪场肥水施用玉米-小麦农田，农田地表径流化学需氧量、总磷和可溶性磷年流失负荷显著增加，氨氮年流失负荷显著减少；肥水施用土壤后能影响土壤物理化学性质和微生物活性，改善土壤特性，养殖肥水替代化肥50%-75%，作物产量不降低。但是现有技术中，尚未出现对于养殖肥水农田安全施用的测算方法，导致养殖场与农民仅能凭借经验对肥水进行使用，既不能达到土壤生产最大化，也限制了养殖场肥水的使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种养殖肥水农田安全施用的测算方法，能够准确的测算出养殖肥水农田安全施用的用量，并通过肥水输出流速计算得到供肥时间，为养殖场与农民合理使用肥水提供了参考，同时达到了土壤生产的最大化，促进了养殖场肥水的使用。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种养殖肥水农田安全施用的测算方法，包括以下步骤：
步骤1、构建养殖肥水农田安全施用的模型，并构建其约束条件；
步骤2、收集区域内土壤和种植作物的相关信息；
步骤3、将步骤2的数据导入模型中，得到养殖肥水农田安全施用的用量以及肥水供应管的供肥时间。
而且，所述步骤1构建养殖肥水农田安全施用的模型包括以下步骤：
步骤1.1、根据区域作物种类，计算区域作物养分需求量；
步骤1.2、根据作物目标产量和步骤1.1区域作物养分需求量，计算单位土地养分需求量；
步骤1.3、根据施肥供给养分占比和步骤1.2单位土地养分需求量、粪肥施肥比例和粪肥当季利用效率，计算单位土地粪肥养分需求量；
步骤1.4、根据粪肥养分浓度和步骤1.3单位土地粪肥养分需求量，计算单位土地肥水需求量；
步骤1.5、根据肥水供应管管口的肥水输出流速和步骤1.4单位土地肥水需求量，计算供肥时间。
而且，所述步骤1.1中区域作物养分需求量包括氮元素需求量和磷元素需求量，其计算公式为：
Figure 536877DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 860542DEST_PATH_IMAGE002
为区域作物养分氮元素需求量，
Figure 437017DEST_PATH_IMAGE003
为区域作物养分磷元素需求量，
Figure 238751DEST_PATH_IMAGE004
为作物总面积，
Figure 584281DEST_PATH_IMAGE005
为单位作物产量氮元素需求量，
Figure 813269DEST_PATH_IMAGE006
为单位作物产量磷元素需求量。
而且，所述步骤1.2中单位土地养分需求量包括氮元素需求量和磷元素需求量，其技术公式为：
Figure 611460DEST_PATH_IMAGE007
其中，
Figure 544781DEST_PATH_IMAGE008
为单位作物产量氮元素需求量，
Figure 620185DEST_PATH_IMAGE009
为单位作物产量磷元素需求量，
Figure 144707DEST_PATH_IMAGE010
为单位土地作物目标产量，
Figure 571140DEST_PATH_IMAGE011
为单位作物产量氮元素需求量，
Figure 839310DEST_PATH_IMAGE012
为单位作物产量磷元素需求量。
而且，所述步骤1.3中单位土地粪肥养分需求量包括肥料氮元素供给量和肥料磷元素供给量，其计算公式为：
Figure 769220DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 730223DEST_PATH_IMAGE014
为肥料氮元素供给量，
Figure 375444DEST_PATH_IMAGE015
为肥料磷元素供给量，
Figure 181726DEST_PATH_IMAGE016
为单位土地作物氮元素需求量，
Figure 559617DEST_PATH_IMAGE017
为单位土地作物磷元素需求量，
Figure 301308DEST_PATH_IMAGE018
为施氮肥供给养分占比，
Figure 826968DEST_PATH_IMAGE019
为施磷肥供给养分占比，
Figure 312307DEST_PATH_IMAGE020
为肥水占肥料比例，
Figure 341443DEST_PATH_IMAGE021
为肥水中氮元素当季利用率，
Figure 519614DEST_PATH_IMAGE022
为肥水中磷元素当季利用率。
而且，所述步骤1.4中单位土地肥水需求量的计算公式为：
Figure 204673DEST_PATH_IMAGE023
其中，
Figure 618337DEST_PATH_IMAGE024
为以氮元素计算的肥水需求量，
Figure 377346DEST_PATH_IMAGE025
为以磷元素计算的肥水需求量，
Figure 116632DEST_PATH_IMAGE026
为肥料氮元素供给量，
Figure 961091DEST_PATH_IMAGE027
为肥料磷元素供给量，
Figure 912866DEST_PATH_IMAGE028
为肥料氮元素浓度，
Figure 119857DEST_PATH_IMAGE029
为肥料磷元素浓度。
而且，所述步骤1.5的供肥时间具体计算方法：
Figure 639831DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 96220DEST_PATH_IMAGE031
为供肥时间，
Figure 992632DEST_PATH_IMAGE032
为肥水供给量，
Figure 585287DEST_PATH_IMAGE033
为肥水供应管管口的肥水输出流速。
而且，所述步骤1的约束条件包括：需肥约束、灌水量约束、肥水供肥约束、重金属含量约束和肥水含量约束；
需肥约束：通过任意元素进行肥水的计算时，肥水中其他元素的含量小于作物对对应元素含量的需求；
灌水量约束：通过任意元素进行肥水的计算时，肥水中水含量小于土壤的水最大承载量；
肥水供肥约束：通过任意元素进行肥水的计算时，肥水与肥料的比例约束为：需肥约束条件下，肥水占比大于40%；灌水量约束条件下，肥水占比按实际供应肥水计。
重金属含量约束：通过任意元素进行肥水的计算时，肥水中重金属小于土壤重金属标准；
肥水总量约束：通过任意元素进行肥水的计算时，计算得到的肥水总量小于产生肥水总量。
而且，所述步骤2中相关信息包括：作物类型、作物品种、作物种植总面积、土地作物目标产量、施氮肥供给养分占比、施磷肥供给养分占比、肥水占肥料比例和肥水管口流速。本发明的优点和积极效果是：
本发明根据区域作物养分需求量以及肥水养分含量的供需关系，构建了养殖肥水农田安全施用的模型，同时根据需肥约束、灌水量约束、肥水供肥约束、重金属含量约束和肥水含量约束等对模型进行约束，在通过收集区域内土壤和种植作物的相关信息，计算养殖肥水农田安全施用的用量以及肥水供应管的供肥时间。本发明能够准确计算出养殖肥水农田安全施用的用量以及肥水供应管的供肥时间，为养殖场与农民仅能凭借经验对肥水的科学使用提供指导，同时经过计算使用肥水进行供肥，能够使土壤生产达到最大化，并促进了养殖场肥水的使用。
具体实施方式
以下对本发明做进一步详述。
一种养殖肥水农田安全施用的测算方法，包括以下步骤：
步骤1、构建养殖肥水农田安全施用的模型，并构建其约束条件。
步骤1.1、根据区域作物种类，计算区域作物养分需求量。
区域内各类植物的氮元素或磷元素需求量作物总面积×单位土地养分需求量（亩）：
Figure 273233DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 420181DEST_PATH_IMAGE002
为区域作物养分氮元素需求量，千克；
Figure 979338DEST_PATH_IMAGE003
为区域作物养分磷元素需求量，千克；
Figure 567445DEST_PATH_IMAGE004
为作物总面积，亩；
Figure 288277DEST_PATH_IMAGE005
为单位作物产量氮元素需求量，kg千克/100kg 100千克；
Figure 860203DEST_PATH_IMAGE006
为单位作物产量磷元素需求量， kg千克/100kg 100千克。
步骤1.2、根据作物目标产量和步骤1.1区域作物养分需求量，计算单位土地养分需求量。
单位作物产量养分需求量是指产出100kg作物需要向土壤吸收的氮元素和磷元素含量，单位土地作物养分需求量=单位作物产量养分需求量×作物目标产量之间。
Figure 957472DEST_PATH_IMAGE007
其中，
Figure 665665DEST_PATH_IMAGE008
为单位作物产量氮元素需求量，kg千克/mu亩；
Figure 760660DEST_PATH_IMAGE009
为单位作物产量磷元素需求量，kg千克/mu亩；
Figure 678938DEST_PATH_IMAGE010
为单位土地作物目标产量，
Figure 455264DEST_PATH_IMAGE034
为单位作物产量氮元素需求量，kg千克/100kg 100千克；
Figure 142597DEST_PATH_IMAGE012
为单位作物产量磷元素需求量，kg千克/100kg 100千克。
不同作物单位产量（单位面积）适宜氮（磷）元素需求量可以通过分析该区域的土壤养分和田间试验获得。
作物目标产量依据当地不同地块土质条件，不同作物在使用常规复合肥过程中历年可达到的产量为依据。
步骤1.3、根据施肥供给养分占比和步骤1.2单位土地养分需求量、粪肥施肥比例和粪肥当季利用效率，计算单位土地粪肥养分需求量。
Figure 346177DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 486171DEST_PATH_IMAGE014
为肥料氮元素供给量，kg千克；
Figure 394084DEST_PATH_IMAGE015
为肥料磷元素供给量，kg千克；
Figure 811290DEST_PATH_IMAGE016
为单位土地作物氮元素需求量，kg千克/mu亩；
Figure 310404DEST_PATH_IMAGE017
为单位土地作物磷元素需求量，kg千克/mu亩；
Figure 78640DEST_PATH_IMAGE018
为施氮肥供给养分占比，%；
Figure 321403DEST_PATH_IMAGE019
为施磷肥供给养分占比，%；
Figure 921011DEST_PATH_IMAGE020
为肥水占肥料比例，%；
Figure 299401DEST_PATH_IMAGE021
为肥水中氮元素当季利用率，
Figure 413988DEST_PATH_IMAGE035
为肥水中磷元素当季利用率，%。
施肥供给养分占比根据土壤中氮（磷）元素确定，根据项目区土壤养分监测得到；不同区域的粪肥占施肥比例根据当地实际情况确定；粪肥中氮元素当季利用率和磷元素当季利用率具体根据当地实际情况确定。
步骤1.4、根据粪肥养分浓度和步骤1.3单位土地粪肥养分需求量，计算单位土地肥水需求量。
肥水的供给量关系到肥料向农田输入氮（磷）元素的数量，与肥料中氮（磷）元素的浓度直接相关，肥料氮（磷）元素浓度需要通过实验室或现场快速检测设备测定。
Figure 70228DEST_PATH_IMAGE023
其中，
Figure 852239DEST_PATH_IMAGE024
为以氮元素计算的肥水需求量，m³立方；
Figure 568523DEST_PATH_IMAGE025
为以磷元素计算的肥水需求量，m³立方；
Figure 170405DEST_PATH_IMAGE026
为肥料氮元素供给量，kg千克；
Figure 630337DEST_PATH_IMAGE027
为肥料磷元素供给量，kg千克；
Figure 204537DEST_PATH_IMAGE028
为肥料氮元素浓度，mg毫克/L升；
Figure 216356DEST_PATH_IMAGE029
为肥料磷元素浓度，mg毫克/L升。
步骤1.5、根据肥水供应管管口的肥水输出流速和步骤1.4单位土地肥水需求量，计算供肥时间。
Figure 915321DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 303577DEST_PATH_IMAGE031
为供肥时间，m分钟；
Figure 404389DEST_PATH_IMAGE032
为肥水供给量，m³立方；
Figure 587108DEST_PATH_IMAGE033
为肥水供应管管口的肥水输出流速，m³立方/h小时；由设备测定。
综合步骤1.1至1.5，得到供肥时间的计算总式为：
Figure 304529DEST_PATH_IMAGE036
农户家自有农田面积以S计，则土地总供肥时间
Figure 230896DEST_PATH_IMAGE037
，
其中，
Figure 186214DEST_PATH_IMAGE038
为某农户供肥总时间，m分钟；
Figure 8676DEST_PATH_IMAGE039
为农户家自有农田面积，亩。
约束条件包括：需肥约束、灌水量约束、肥水供肥约束、重金属含量约束和肥水含量约束；
需肥约束：通过任意元素进行肥水的计算时，肥水中其他元素的含量小于作物对对应元素含量的需求；
灌水量约束：通过任意元素进行肥水的计算时，肥水中水含量小于土壤的水最大承载量；
肥水供肥约束：通过任意元素进行肥水的计算时，肥水与肥料的比例约束为：需肥约束条件下，肥水占比大于40%；灌水量约束条件下，肥水占比按实际供应肥水计。
重金属含量约束：通过任意元素进行肥水的计算时，肥水中重金属小于土壤重金属标准；
肥水总量约束：通过任意元素进行肥水的计算时，计算得到的肥水总量小于产生肥水总量。
步骤2、收集区域内土壤和种植作物的相关信息。
本步骤中相关信息包括：作物类型、作物品种、作物种植总面积、土地作物目标产量、施氮肥供给养分占比、施磷肥供给养分占比、肥水占肥料比例和肥水管口流速。
步骤3、将步骤2的数据导入模型中，得到养殖肥水农田安全施用的用量以及肥水供应管的供肥时间。
根据上述一种养殖肥水农田安全施用的测算方法，对某地的养殖场以及种植品种进行测试计算，并得到结果，进而验证本发明的效果。
某地污资源化利用主要采用“厌氧+农业利用”模式，厌氧采用水力滞留期大于等于180天的全封闭式黑膜储存-厌氧一体化发酵池，实现猪场粪污的序批式厌氧动态发酵。充分厌氧发酵后的养殖肥水通过增压泵输送到农田进行肥料化利用，消纳粪污的种植品种主要有玉米、核桃、红枣、苹果和谷子5种作物。
不同作物单位产量（单位面积）适宜氮（磷）元素需求量可以通过分析该区域的土壤养分和田间试验获得，无参考数据的可参考表1确定。
表1 不同植物形成100kg产量需要吸收氮磷量推荐值（
Figure 806868DEST_PATH_IMAGE040
）
Figure 409363DEST_PATH_IMAGE041
作物目标产量依据当地不同地块土质条件，不同作物在使用常规复合肥过程中历年可达到的产量为依据，无实测数据时可参考表2。
表2 常规施肥建议施肥方案或相近配方
Figure 343821DEST_PATH_IMAGE042
施肥供给养分占比根据土壤中氮磷养分确定，土壤不同氮磷养分水平下的施肥比例见表3所示，根据项目区土壤养分监测，土壤全氮为0.40g/kg-1.52g/kg，均值在0.99g/kg；不同区域的粪肥占施肥比例根据当地实际情况确定，推荐40%-60%，过量替代会造成减产；粪肥中氮素当季利用率取值范围推荐值为25%-30%，磷素当季利用率取值范围推荐值为30%-35%，具体根据当地实际情况确定。
表3土壤不同氮磷养分水平下施肥供给养分占比推荐值
Figure 9289DEST_PATH_IMAGE043
肥水的供给量关系到肥料向农田输入氮磷的数量，与肥料中氮磷的浓度直接相关，肥料氮磷浓度需要通过实验室或现场快速检测设备测定，如果临时不具备实验条件的施肥点位，可参考前期台账数据确定肥料浓度。2021年对各养殖场取样检测的平均结果见表4所示。
表4 各场黑膜池前后进出水有机质含量
Figure 560356DEST_PATH_IMAGE044
每组设备的开启供肥时间决定了对应农田的供肥量，而肥料供应量与管口的液肥输出流速相关，对服务于各储存池的供水水泵额定流量进行了统计，见表5所示，结合2021年7月对现场流量实测，南流A1 54.44 m³/h，南流A2 41.85 m³/h，梁坪北为35.2 m³/h，梁坪万头场为47 m³/h，对比其额定流量，各点位肥水的实际输出量为额定量的44%-68%。
表5 各储存池提升泵参数表
Figure 703892DEST_PATH_IMAGE045
注：泵的实际流量随泵的使用时间、电压、物料浓度和机械故障等因素的影响会发生变化，每次泵更换或维修后都要进行一次流量修正，平时灌溉要记录泵的流量台账，以便保证灌溉肥料的准确性。
根据实际情况，约束条件中灌水量约束为：
粪肥的施肥比例需要依据土地的灌水定额约束下的粪肥用量和经验灌水限量共同确定，据当地土肥站的专家经验，当地土壤玉米地的耕层在25-30cm，果园地耕层在6-8cm，田间持水能力差异较大，玉米地灌溉限量在60-100m³，果园灌溉限量在50-60m³。
Figure 758436DEST_PATH_IMAGE046
其中，
Figure 594805DEST_PATH_IMAGE047
——实际灌水量，m³立方米；
Figure 305272DEST_PATH_IMAGE048
为灌水限值，m³立方米；
需肥约束为：黑膜池内猪场粪水发生的主要是厌氧反应，有机质降解后，转化为作物可利用的氮素主要是铵态氮，因此本标准以氨氮为氮供给测算依据。如表6所示，以年亩产大于650公斤的玉米田为例进行测算用肥基准。由表4和表6推导出表7，计算公式为：肥水施肥量=
Figure 377133DEST_PATH_IMAGE049
，由表7可以看出，以磷计进行施肥，用肥量远超出以氮计用肥量的最高限值，会造成氮素过剩，因此本标准选择以氮素为用肥量的核算标准，肥水中磷肥不足的部分通过化肥补充。
表6 当地施肥用量表
Figure 427129DEST_PATH_IMAGE050
表7 全量粪肥用量表
Figure 559033DEST_PATH_IMAGE051
经计算该地区肥水施用只能以氮计，以磷计用水量会严重超出当地土壤可接纳灌水量，在此前提下，分别以玉米和红枣的用肥量核算进行假设性推算。
以玉米为例：
该农户田块依据上年的产出，今年拟获得1000斤亩产（A），单位作物产量氮需求量为2.57千克（
Figure 694479DEST_PATH_IMAGE052
），施肥供给氮素养分占比选45%（
Figure 304452DEST_PATH_IMAGE053
），粪肥占肥料比例70%（
Figure 208954DEST_PATH_IMAGE054
），管口流速44立方/小时（
Figure 449443DEST_PATH_IMAGE055
），肥料氮素浓度500mg/L（
Figure 196819DEST_PATH_IMAGE056
），粪肥中氮素当季利用率30%（
Figure 485849DEST_PATH_IMAGE057
），种植该作物农户自有农田面积5.5亩（
Figure 635071DEST_PATH_IMAGE058
），则可计算得到，单位土地肥料供给量26.99立方/亩，土地总供肥量148.42立方/亩，供肥时间202分钟。同时我们已知玉米每千克作物产量磷需求量为0.86千克（
Figure 981214DEST_PATH_IMAGE059
），施肥供给磷素养分占比选55%（
Figure 950307DEST_PATH_IMAGE060
），肥料中磷素浓度测得55mg/L（
Figure 777448DEST_PATH_IMAGE061
），粪肥中磷素当季利用率35%（
Figure 781177DEST_PATH_IMAGE062
），那么通过计算还可得到，肥水替代氮素74.21千克，该农户农田还需要追加氮肥31.8千克，肥水替代磷肥8.16千克，还需要追加磷肥17.85千克，需要追加钾肥16.5千克，其中：每亩地肥水替代氮素13.49千克，每亩地需要追加氮肥5.78千克，每亩地肥水替代磷肥1.48千克，每亩地需要追加磷肥3.25千克，每亩地需要追加钾肥3千克。
以红枣为例：
该农户田块依据上年的产出，今年拟获得1000斤亩产（A），单位作物产量氮需求量为5千克（
Figure 363468DEST_PATH_IMAGE052
），施肥供给氮素养分占比选45%（
Figure 695223DEST_PATH_IMAGE053
），粪肥占肥料比例70%（
Figure 716269DEST_PATH_IMAGE054
），管口流速48立方/小时（
Figure 449869DEST_PATH_IMAGE055
），肥料氮素浓度500mg/L（
Figure 265379DEST_PATH_IMAGE056
），粪肥中氮素当季利用率25%（
Figure 84430DEST_PATH_IMAGE057
），种植该作物农户自有农田面积5.6亩（
Figure 378008DEST_PATH_IMAGE058
），则可计算得到，单位土地肥料供给量63立方/亩，土地总供肥量352.8立方/亩，供肥时间441分钟。同时我们已知玉米每千克作物产量磷需求量为3千克（
Figure 294012DEST_PATH_IMAGE059
），施肥供给磷素养分占比选45%（
Figure 155788DEST_PATH_IMAGE060
），肥料中磷素浓度测得25mg/L（
Figure 586770DEST_PATH_IMAGE061
），粪肥中磷素当季利用率35%（
Figure 824984DEST_PATH_IMAGE062
），那么通过计算还可得到，肥水替代氮素176.4千克，该农户农田还需要追加氮肥75.6千克，肥水替代磷肥8.82千克，还需要追加磷肥36.54千克，需要追加钾肥25.2千克，其中：每亩地肥水替代氮素31.5千克，每亩地需要追加氮肥13.5千克，每亩地肥水替代磷肥1.58千克，每亩地需要追加磷肥6.53千克，每亩地需要追加钾肥4.5千克。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种养殖肥水农田安全施用的测算方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、构建养殖肥水农田安全施用的模型，并构建其约束条件；
步骤1.1、根据区域作物种类，计算区域作物养分需求量；
步骤1.2、根据作物目标产量和步骤1.1区域作物养分需求量，计算单位土地养分需求量；
步骤1.3、根据施肥供给养分占比和步骤1.2单位土地养分需求量、粪肥施肥比例和粪肥当季利用效率，计算单位土地粪肥养分需求量；
步骤1.4、根据粪肥养分浓度和步骤1.3单位土地粪肥养分需求量，计算单位土地肥水需求量；
步骤1.5、根据肥水供应管管口的肥水输出流速和步骤1.4单位土地肥水需求量，计算供肥时间；
约束条件包括：需肥约束、灌水量约束、肥水供肥约束、重金属含量约束和肥水含量约束；
需肥约束：通过任意元素进行肥水的计算时，肥水中其他元素的含量小于作物对对应元素含量的需求；
灌水量约束：通过任意元素进行肥水的计算时，肥水中水含量小于土壤的水最大承载量；
肥水供肥约束：通过任意元素进行肥水的计算时，肥水与肥料的比例约束为：需肥约束条件下，肥水占比大于40%；灌水量约束条件下，肥水占比按实际供应肥水计；
重金属含量约束：通过任意元素进行肥水的计算时，肥水中重金属小于土壤重金属标准；
肥水总量约束：通过任意元素进行肥水的计算时，计算得到的肥水总量小于产生肥水总量；
步骤2、收集区域内土壤和种植作物的相关信息；相关信息包括：作物类型、作物品种、作物种植总面积、土地作物目标产量、施氮肥供给养分占比、施磷肥供给养分占比、肥水占肥料比例和肥水管口流速；
步骤3、将步骤2的数据导入模型中，得到养殖肥水农田安全施用的用量以及肥水供应管的供肥时间。
2.根据权利要求1所述的一种养殖肥水农田安全施用的测算方法，其特征在于：所述步骤1.1中区域作物养分需求量包括氮元素需求量和磷元素需求量，其计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为区域作物养分氮元素需求量，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为区域作物养分磷元素需求量，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为作物总面积，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为单位土地作物氮元素需求量，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为单位土地作物磷元素需求量。
3.根据权利要求1所述的一种养殖肥水农田安全施用的测算方法，其特征在于：所述步骤1.2中单位土地养分需求量包括氮元素需求量和磷元素需求量，其技术公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为单位土地作物氮元素需求量，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为单位土地作物磷元素需求量，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
为单位土地作物目标产量，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为单位作物产量氮元素需求量，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
为单位作物产量磷元素需求量。
4.根据 权利要求1所述的一种养殖肥水农田安全施用的测算方法，其特征在于：所述步骤1.3中单位土地粪肥养分需求量包括肥料氮元素供给量和肥料磷元素供给量，其计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE026
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE028
为肥料氮元素供给量，
Figure DEST_PATH_IMAGE030
为肥料磷元素供给量，
Figure DEST_PATH_IMAGE032
为单位土地作物氮元素需求量，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
为单位土地作物磷元素需求量，
Figure DEST_PATH_IMAGE036
为施氮肥供给养分占比，
Figure DEST_PATH_IMAGE038
为施磷肥供给养分占比，
Figure DEST_PATH_IMAGE040
为肥水占肥料比例，
Figure DEST_PATH_IMAGE042
为肥水中氮元素当季利用率，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
为肥水中磷元素当季利用率。
5.根据权利要求1所述的一种养殖肥水农田安全施用的测算方法，其特征在于：所述步骤1.4中单位土地肥水需求量的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE046
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
为以氮元素计算的肥水需求量，
Figure DEST_PATH_IMAGE050
为以磷元素计算的肥水需求量，
Figure DEST_PATH_IMAGE052
为肥料氮元素供给量，
Figure DEST_PATH_IMAGE054
为肥料磷元素供给量，
Figure DEST_PATH_IMAGE056
为肥料氮元素浓度，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
为肥料磷元素浓度。
6.根据权利要求1所述的一种养殖肥水农田安全施用的测算方法，其特征在于：所述步骤1.5的供肥时间具体计算方法：
Figure DEST_PATH_IMAGE060
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE062
为供肥时间，
Figure DEST_PATH_IMAGE064
为肥水供给量，
Figure DEST_PATH_IMAGE066
为肥水供应管管口的肥水输出流速。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112471011A (zh) * 2020-12-08 2021-03-12 通威股份有限公司 一种适宜盐碱地区域的立体化水产养殖方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108377705A (zh) * 2018-06-01 2018-08-10 中国科学院兰州化学物理研究所 马铃薯淀粉加工分离汁水提取蛋白质后有机肥水的还田施用方法
CN110495280A (zh) * 2019-08-20 2019-11-26 广西壮族自治区农业科学院 一种提高辣木园土壤中有效硒含量的方法
WO2021144988A1 (ja) * 2020-01-17 2021-07-22 株式会社ナイルワークス ドローンの薬剤散布フライト制御方法及び情報処理端末
CN111557159B (zh) * 2020-05-20 2021-08-24 安徽农业大学 一种带有农作物养分需求分析功能的水肥一体机控制系统及其控制方法
CN112042350B (zh) * 2020-08-20 2021-12-31 新疆农垦科学院 一种养殖场肥水用于滴灌系统的方法
CN112700035B (zh) * 2020-12-25 2024-04-26 中国农业大学 一种区域尺度农作物分区水肥管理模式的优化方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112471011A (zh) * 2020-12-08 2021-03-12 通威股份有限公司 一种适宜盐碱地区域的立体化水产养殖方法

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