CN117016136A - 一种基于作物模型的水肥施灌动态决策方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于作物模型的水肥施灌动态决策方法，通过判断作物耗水量与土壤储水量的关系进行适时适量灌溉；基于作物模型、实时及历史气象数据计算需肥量进行适量施肥；本发明提供了灌水量、施肥量以及注肥时机决策，实现了科学、精量、高效、动态的水肥施灌决策方法，并实现了水肥在作物生育周期内的高效分配，提高了水肥施灌控制系统的动态决策水平。
Description
技术领域
本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种基于作物模型的水肥施灌动态决策方法。
背景技术
精准农业技术是一项新型农业生产技术，其核心技术包括信息获取技术、地理信息技术、遥感技术和计算机控制技术。精准农业技术不仅可以提高农户收入和农产品的产量、质量，而且能够促进农业高质量、可持续发展。农业信息化也是现代农业发展的主要方向，其中水肥精准管理更是精准农业的主要研究方向之一。
农业生产过程中，如何合理灌溉施肥始终是一项被关注的重要问题。我国农业生产中灌溉施肥不合理导致的水肥资源浪费、土壤及水体环境污染等问题，对农作物的安全生产和农业的高质量、可持续发展带来严峻的挑战，传统的灌溉施肥方式已经不能满足当前农业发展的需要。
大力发展水肥一体化技术是有效提高肥料利用率、解决过量施肥、节约水资源的重要对策。近年来智能农业生产已经成为未来农业发展的大趋势，可实现一定程度的大田农作物精准灌溉施肥，但目前国内使用的众多水肥决策系统及水肥设备仍存在不足，水肥决策系统与作物环境监测耦合程度较低，尚缺少智能水肥动态决策方法。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于作物模型的水肥施灌动态决策方法，解决现有施灌技术中土壤水肥施控与作物生长发育的协同问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于作物模型的水肥施灌动态决策方法，包括以下步骤：
S1、构建待施灌作物的作物模型；
S2、基于作物模型和实时气象信息，确定当前土壤允许耗水量和土壤耗水量的关系，判断是否触发水肥施灌事件；
若否，则进入步骤S3；
若是，则进入步骤S4；
S3、更新土壤耗水量，并返回步骤S2；
S4、基于实时气象信息和历史气象信息，结合作物模型预测下一施灌周期内的需肥量；
S5、基于预测的下一施灌周期内的需肥量，确定本次施灌周期内的施肥量；
S6、根据根系生长发育规律对本次施灌周期内的计划湿润深度进行动态调整，进而确定本次施灌周期内的注肥参数；
S7、重复步骤S2～S6，根据水肥施灌参数进行作物施灌，实现动态决策；
其中，水肥施灌参数包括本次施灌周期的灌水量、施肥量以及注肥参数。
进一步地，所述步骤S1中，作物模型包括用于模拟作物生长发育过程的冠层盖度计算单元、作物蒸腾量计算单元、地上生物量及产量计算单元、灌水量计算单元、以及施肥量计算单元。
进一步地，在所述冠层盖度计算单元中，在非胁迫条件下冠层发育前半部分，当冠层盖度CC<0.5CCx时，冠层盖度的计算公式为：
CC＝CC0eCGC×t
当冠层盖度CC＞0.5CCx，冠层盖度的计算公式为：
CC＝CCx-(CCx-CC0)×e-CGC×t
衰退阶段的冠层盖度的计算公式为：
式中，CC0为初始冠层盖度，CGC为冠层生长系数，CCx为最大冠层盖度，CDC为冠层衰老系数；
在所述作物蒸腾量计算单元中，计算的作物蒸腾量为：
Trx＝CC*×Kctr×ET0
式中，Trx为作物蒸腾量，CC*为调整后的冠层覆盖度，Kctr为最大作物蒸腾量系数，ET0为参考蒸散量，其中，CC*＝1.72×CC-CC2+0.30×CC3，Kctr根据作物生长发育过程通过不同的调整因子模拟；
在所述地上生物量及产量计算单元中，计算的地上生物量m为：
式中，Ksb为温度调节系数，fWP为可收获器官和营养器官化学组成之间的差异调节系数，WP*为归一化的水分生产力；
计算的作物产量Y为：
Y＝B×HI
式中，B为地上总生物量，HI为收获指数；
在所述灌水量计算单元中，根据作物生长发育不同阶段的有效根系深度Zt计算当前土壤允许耗水量，以及当前土壤耗水量；其中，有效根系深度Zt为：
式中，Zini为播种深度，Zx为最大有效根系深度，t0为95％出苗率时的播种天数，tx为达到最大有效根深时的播种天数，n为形状系数；
在施肥量计算单元中，将触发本次水肥施灌事件时预测的下一施灌周期内的需肥量，作为本次施灌周期内施肥量的基础值，并对照本次施灌周期内的地上生物量模拟值与实际值计算本次施灌周期内的施肥量。
进一步地，所述步骤S2中，在灌水量计算单元中，当当前土壤耗水量大于土壤允许耗水量时，触发水肥施灌事件；
其中，当前土壤允许耗水量的计算公式为：
Wdel，t＝(FC-PWP)×at×zt
式中，Wdel，t为播种第t天的土壤允许耗水量，FC为田间持水量，PWP为永久凋萎点，at为土壤水分允许亏缺比例，zt为有效根系深度；
当前土壤耗水量的计算公式为：
式中，Wat为播种第t天的土壤耗水量，Kctr，t为待施灌作物播种第t天的作物系数，ET0，t为播种第t天的参考蒸散量，tT-1为最近一次灌水时作物的播种天数，t为当日的播种天数，tT-1＜t，t＝1，2，3，......。
进一步地，所述步骤S4中，根据实时气象信息和历史气象信息，逐日计算土壤允许耗水量的预测值Wdel，ft和土壤耗水量的预测值Waft，直到Wdel，ft≤Waft，将tT+1为下一次施灌日期的预测值；
在施肥计算单元中，预测的下一施灌周期内的需肥量FN，T+1为：
FN，T+1＝mf，T+1×QN×(1-fS，N)/fF，N
mf，T+1＝f(ETOf，t，......)
式中，mf，T+1为第T+1个施灌周期内地上生物量预测值，ETOf，t为参考蒸散量预测值，f(ETOf，t，……)为地上生物量计算函数，QN为单位干物质的养分含量，fS，N为土壤供养率，fF，N为肥料利用率。
进一步地，所述步骤S5中，计算的当期施肥量FT的计算公式为：
FT＝FNt+FN，T+1-∑F
式中，FNt为播种第t日单位干物质养分含量对应的需肥量，FN，T+1为预测的下一施灌周期内累积的地上生物量对应的需肥量，∑F为已施肥料的总量，其中，FNt为：
FNt＝mt×QN×(1-fS，N)/TF，N
式中，mt为播种第t日地上生物量，QN为单位干物质的养分含量，fS，N为土壤供养率，fF，N为肥料利用率。
进一步地，所述步骤S6中，有效根系深度、有效根系的区域与计划湿润深度的关系式为：
式中，h为有效根系深度值的中位数，hu为有效根系深度的上边界，hl为有效根系深度的下边界，H为计划湿润深度，Hmin为有效根系深度值中位数的最小值，hmax为有效根系区域深度值中位数的最大值，Hmax为入渗深度的最大值，Hmin为入渗深度的最小值，m、n分别为有效根系范围的最大值和最小值。
进一步地，所述步骤S6中的注肥参数包括注肥时长、注肥开始时间、注肥结束时间以及注肥流量，其计算公式分别为：
式中，TF为注肥时长，TFstart为注肥开始时间，TFend为注肥结束时间，T为总渗入时间，A为小区面积，γ为溶肥比例。
进一步地，所述步骤S7中，在作物施灌施灌过程中，当灌水使土壤湿润深度Zf达到Zf＝hu时，按照注肥参数开始注肥，当Zf达到Zf＝hl，结束注肥。
本发明的有益效果为：
本发明提供的一种水肥施灌动态决策方法，包含了注肥时机决策，实现了科学、精量、高效、动态的水肥施灌决策方法，并实现了水肥在作物生育周期内的高效分配，提高了水肥施灌控制系统的动态决策水平。
附图说明
图1为本发明提供的基于作物模型的水肥施灌动态决策方法流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
本发明实施例提供了一种基于作物模型的水肥施灌动态决策方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、构建待施灌作物的作物模型；
S2、基于作物模型和实时气象信息，确定当前土壤允许耗水量和土壤耗水量的关系，判断是否触发水肥施灌事件；
若否，则进入步骤S3；
若是，则进入步骤S4；
S3、更新土壤耗水量，并返回步骤S2；
S4、基于实时气象信息和历史气象信息，结合作物模型预测下一施灌周期内的需肥量；
S5、基于预测的下一施灌周期内的需肥量，确定本次施灌周期内的施肥量；
S6、根据根系生长发育规律对本次施灌周期内的计划湿润深度进行动态调整，进而确定本次施灌周期内的注肥参数；
S7、重复步骤S2～S6，根据水肥施灌参数进行作物施灌，实现动态决策；
其中，水肥施灌参数包括本次施灌周期的灌水量、施肥量以及注肥参数。
在本发明实施例的步骤S1中，作物模型包括用于模拟作物生长发育过程的冠层盖度计算单元、作物蒸腾量计算单元、地上生物量及产量计算单元、灌水量计算单元、以及施肥量计算单元；
具体地，在本实施例中，冠层是作物的重要特征，他的发育、成熟、老化决定了水分的消耗量，同时又决定了生物量的积累。用冠层盖度(土壤表面被植物叶片所覆盖的比例)代替叶面积指数来描述作物冠层的生长发育状态，冠层盖度的变化过程从播种时的0(即冠层覆盖土壤表面积的0％)到达生育期后期完全覆盖(即100％的土壤表面被冠层覆盖)时的最大值1，再随着作物接近成熟冠层发育进入衰退阶段，冠层盖度开始下降直到完全成熟。
基于此，在冠层盖度计算单元中，在非胁迫条件下冠层发育前半部分，当冠层盖度CC＜0.5CCx时，冠层盖度的计算公式为：
CC＝CC0eCGC×t
当冠层盖度CC＞0.5CCx，冠层盖度的计算公式为：
CC＝CCx-(CCx-CC0)×e-CGC×t
随着作物接近成熟，冠层盖度进入衰退阶段，衰退阶段的冠层盖度的计算公式为：
式中，CC0为初始冠层盖度(幼苗出苗90％时的冠层盖度，通过将植株密度与90％出苗时平均幼苗冠层大小相乘计算)，CGC为冠层生长系数，CCx为最大冠层盖度，CDC为冠层衰老系数。
在本实施例中，需要说明的是，在充分施灌条件下不考虑水肥胁迫对作物冠层生长发育的影响。
在本实施例中，在灌水充足的条件系啊，通过将参考蒸散量(ET0)乘以作物系数(Kctr)来计算作物蒸腾量。作物系数与冠层覆盖度(CC)成正比，因此根据模拟的冠层覆盖度来计算作物蒸腾量，计算的作物蒸腾量为：
Trx＝CC*×Kctr×ET0
式中，Trx为作物蒸腾量，CC*为调整后的冠层覆盖度(AquaCrop作物模型中定义的冠层盖度，为了表达冠层盖度与蒸腾量之间更精确的关系)，Kctr为最大作物蒸腾量系数，ET0为参考蒸散量，其中，CC*＝1.72×CC-CC2+0.30×CC3，Kctr根据作物生长发育过程通过不同的调整因子模拟。
在本实施例中，Kctr到达CCx后且冠层开始衰老之前，冠层开始缓慢老化，蒸腾作用和光合能力逐渐减少，Kctr通过一个调整因子(fage)来模拟，每天将Kctr降低一个固定且很小的比例(0.15％)。当冠层衰老时，叶片的蒸腾作用和光合能力随着时间的推移显著下降，通过将Kctr，adj与另一个调整因子fsen相乘来模拟，其表达式为：
在本实施例中，对于地上生物量及产量计算单元，作物产生的地上生物量与作物蒸腾量的累积量∑Tr成正比，比例因子称为生物量水分生产力(WP＝21)，得到计算的地上生物量m为：
式中，Ksb为温度调节系数，fWP为可收获器官和营养器官化学组成之间的差异调节系数，WP*为归一化的水分生产力，与二氧化碳浓度有关，其表达式为：
WP*＝fco2×WP
式中，Ca，o为二氧化碳参考浓度，Ca为二氧化碳浓度。
在本实施例中，地上生物量及产量计算单元模拟的地上生物量整合了作物在生育期内所有吸收的光合产物，作物产量(Y)是通过使用收获指数(HI)从总地上生物量(B)中获得的，实际的收获指数在模拟的过程中通过调整参考收获指数(HI0)和胁迫效益的调整因子获得的，其计算公式为：
Y＝B×HI
式中，B为地上总生物量，HI为收获指数；其中，收获指数从开花开始随着时间线性增加，在作物收获时达到最大值。
在本实施例中，在所述灌水量计算单元中，根据作物生长发育不同阶段的有效根系深度Zt计算当前土壤允许耗水量，以及当前土壤耗水量；其中，作物根系深度随着作物的生长发育逐渐变深，在不同的生育阶段，作物对不同深度的土壤水分利用率有所不同；基于此，播种第t天的有效根系深度Zt为：
式中，Zini为播种深度(0.05m)，Zx为最大有效根系深度(0.6m)，t0为95％出苗率时的播种天数(t0＝6)，tx为达到最大有效根深时的播种天数(tx＝117)，n为形状系数(n＝1)。
在本实施例中，作物对土壤水分亏缺的敏感程度也与蒸腾作用的强弱有关，蒸腾作用越强，作物对土壤水分亏缺的敏感程度越强，土壤允许耗水量越小；蒸腾作用越弱，作物对土壤水分亏缺的敏感程度越弱，土壤允许耗水量越大，蒸腾作用的大小与土壤允许耗水量之间的关系如下表1所示：
表1：允许亏缺比例与最大日蒸散量的关系
在本实施例中，根据作物发育的特征，地上生物量的累积量与植物养分累积量成正比；基于此，在施肥计算单元中，在施肥量计算单元中，将触发本次水肥施灌事件时预测的下一施灌周期内的需肥量，作为本次施灌周期内施肥量的基础值，并对照本次施灌周期内的地上生物量模拟值与实际值计算本次施灌周期内的施肥量。
在本发明实施例的步骤S2中，在灌水量计算单元中，当当前土壤耗水量大于土壤允许耗水量时，触发水肥施灌事件；
基于前面灌水量计算时考虑的各种因素，本实施例中，当前土壤允许耗水量的计算公式为：
Wdel，t＝(FC-PWP)×at×zt
式中，Wdel，t为播种第t天的土壤允许耗水量，FC为田间持水量(40％VWC)，PWP为永久凋萎点(15％VWC)，at为土壤水分允许亏缺比例(最大日蒸腾量取10日内蒸腾量最大值)，zt为有效根系深度；
当前土壤耗水量的计算公式为：
式中，Wat为播种第t天的土壤耗水量，Kctr，t为待施灌作物播种第t天的作物系数，ET0，t为播种第t天的参考蒸散量，tT-1为最近一次灌水时作物的播种天数，t为当日的播种天数，tT-1＜t，t＝1，2，3，......；当Wat≥Wdel，t时，触发灌溉，第T次灌水量为Wat。
在本发明实施例的步骤S3中，当Wat＜Wdel，t时，不触发施灌事件，此时更新土壤耗水量为Wat＝∑Tr。
在本发明实施例的步骤S4中，根据实时气象信息和历史气象信息，逐日计算土壤允许耗水量的预测值Wdel，ft和土壤耗水量的预测值Waft，直到Wdel，ft≤Waft，将tT+1为下一次施灌日期的预测值；
在本实施例中，土壤允许耗水量的预测值Wdel，ft和土壤耗水量的预测值Waft的计算公式分别为：
Wdel，ft＝(FC-PWP)×aft×zft
Waft为土壤水分允许亏缺比例预测值(最大日蒸腾量取10日内蒸腾量最大值)，zft为有效根系深度预测值。
在本实施例中，在预测下一施灌周期内的需肥量时，以天气预报信息为基础对下一个灌水周期进行预测，其计算公式为：
FN，T+1＝mf，T+1×QN×(1-fS，N)/fF，N
mf，T+1＝f(ETOf，t，......)
式中，mf，T+1为第T+1个施灌周期内地上生物量预测值，ETOf，t为参考蒸散量预测值，f(ETOf，t，……)为地上生物量计算函数，QN为单位干物质的养分含量，fS，N为土壤供养率，fF，N为肥料利用率。
基于需肥量的预测值，在本实施例步骤S5中，计算的当期施肥量FT的计算公式为：
FT＝FNt+FN，T+1-∑F
式中，FNt为播种第t日单位干物质养分含量对应的需肥量，FN，T+1为预测的下一施灌周期内累积的地上生物量对应的需肥量，∑F为已施肥料的总量，其中，FNt为：
FNt＝mt×QN×(1-fS，N)/fF，N
式中，mt为播种第t日地上生物量，QN为单位干物质的养分含量，fS，N为土壤供养率(土壤供养量/作物需养量)，fF，N为肥料利用率；其中，施肥量决策参数如表2所示：
表2：施肥量决策参数
在本实施例的步骤S6中，注肥参数需要根据作物根系生长发育的规律进行动态调整，使土壤水肥湿润区与作物有效根系分布区实现空间匹配，在施灌过程中通常需要确定计划湿润深度，而计划湿润深度随着根系的发育不断加深，其计算公式为：
式中：H为计划湿润深度，Hmax为最大湿润深度(0.6m)，Hmin为最小湿润深度(0.2m)，Zmax为最大根系深度(0.8m)、Zmin为最小根系深度(0.2m)
在本发明实施例中，土壤中水肥的合理分布不仅与植物根系的吸收和消耗有密切的关系，而且对土壤中水肥的高效利用具有重要作用。根系作为冬小麦吸收水肥的重要器官，不仅具有固定支撑植株的作用，更重要的是，作为吸收水分和矿质元素的主要器官保证了植株的正常生长发育。春小麦根系不同耕层对土壤养分的利用率具有显著差异，灌溉方式对根系发育也有一定影响，滴灌方式下作物有效根系主要集中在土壤耕层的10～40cm，随着作物的生长发育，有效根系深度逐渐变深，有效根系的区域逐渐扩大；基于此，本发明实施例步骤S6中，有效根系深度、有效根系的区域与计划湿润深度的关系式为：
式中，h为有效根系深度值的中位数，hu为有效根系深度的上边界，hl为有效根系深度的下边界，H为计划湿润深度，Hmin为有效根系深度值中位数的最小值(0.1)，hmax为有效根系区域深度值中位数的最大值(0.25)，Hmax为入渗深度的最大值，Hmin为入渗深度的最小值，m、n分别为有效根系范围的最大值和最小值(m＝0.2，n＝0.05)。
在本发明实施例的步骤S6中的注肥参数包括注肥时长、注肥开始时间、注肥结束时间以及注肥流量，其计算公式分别为：
式中，TF为注肥时长，TFstart为注肥开始时间，TFend为注肥结束时间，T为总渗入时间，A为小区面积，γ为溶肥比例。
具体地，在本实施例中，为了计算湿润深度与灌水时间、灌水量之间的关系，引入Green-Ampt入渗模型，该模型假定在入渗时存在明显的水平湿润锋面，将湿润和未湿润的区域截然分开。入渗时间与灌水量的关系用下式表示：
其中，Ks为饱和导水率；t`为入渗时间；I为入渗水量；M为积水深度，滴灌时H取值为0；Sf为湿润锋处的土壤水吸力；θs为饱和含水率；θi为初始含水率。入渗水量与入渗深度可用下式计算：
I＝(θs-θi)Zf
式中，Zf为湿润深度，当Zf＝hu时，注肥开始时的灌水量为Iu为：
Iu＝(θs-θi)hu
则注肥开始时间TFstart又可以表示为：
同理，当Zf＝hl时可计算注肥结束时的灌水量Il及注肥结束时间TFend。
总入渗时间T用下式计算(TFend＜T)：
式中，T为总渗入时间，即依次灌水持续时间，m′为毛灌水定额，Se为灌水器间距，Sl为毛管布置间距，qd为灌水器设计流量，η为灌溉利用系数。
由注肥开始时间及注肥结束时间计算注肥TF＝TFend-TFstart；
在本发明实施例步骤S7中，基于前述注肥参数确定过程，在作物施灌施灌过程中，当灌水使土壤湿润深度Zf达到Zf＝hu时，按照注肥参数开始注肥，当Zf达到Zf＝hl，结束注肥。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于作物模型的水肥施灌动态决策方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、构建待施灌作物的作物模型；
S2、基于作物模型和实时气象信息，确定当前土壤允许耗水量和土壤耗水量的关系，判断是否触发水肥施灌事件；
若否，则进入步骤S3；
若是，则进入步骤S4；
S3、更新土壤耗水量，并返回步骤S2；
S4、基于实时气象信息和历史气象信息，结合作物模型预测下一施灌周期内的需肥量；
S5、基于预测的下一施灌周期内的需肥量，确定本次施灌周期内的施肥量；
S6、根据根系生长发育规律对本次施灌周期内的计划湿润深度进行动态调整，进而确定本次施灌周期内的注肥参数；
S7、重复步骤S2～S6，根据水肥施灌参数进行作物施灌，实现动态决策；
其中，水肥施灌参数包括本次施灌周期的灌水量、施肥量以及注肥参数。
2.根据权利要求1所述的基于作物模型的水肥施灌动态决策方法，其特征在于，所述步骤S1中，作物模型包括用于模拟作物生长发育过程的冠层盖度计算单元、作物蒸腾量计算单元、地上生物量及产量计算单元、灌水量计算单元、以及施肥量计算单元。
3.根据权利要求2所述的基于作物模型的水肥施灌动态决策方法，其特征在于，在所述冠层盖度计算单元中，在非胁迫条件下冠层发育前半部分，当冠层盖度CC<0.5CCx时，冠层盖度的计算公式为：
CC＝CC0eCGC×t
当冠层盖度CC>0.5CCx，冠层盖度的计算公式为：
CC＝CCx-(CCx-CC0)×e-CGC×t
衰退阶段的冠层盖度的计算公式为：
式中，CC0为初始冠层盖度，CGC为冠层生长系数，CCx为最大冠层盖度，CDC为冠层衰老系数；
在所述作物蒸腾量计算单元中，计算的作物蒸腾量为：
Trx＝CC*×Kctr×ET0
式中，Trx为作物蒸腾量，CC*为调整后的冠层覆盖度，Kctr为最大作物蒸腾量系数，ET0为参考蒸散量，其中，CC*＝1.72×CC-CC2+0.30×CC3，Kctr根据作物生长发育过程通过不同的调整因子模拟；
在所述地上生物量及产量计算单元中，计算的地上生物量m为：
式中，Ksb为温度调节系数，fWP为可收获器官和营养器官化学组成之间的差异调节系数，WP*为归一化的水分生产力；
计算的作物产量Y为：
Y＝B×HI
式中，B为地上总生物量，H1为收获指数；
在所述灌水量计算单元中，根据作物生长发育不同阶段的有效根系深度Zt计算当前土壤允许耗水量，以及当前土壤耗水量；其中，有效根系深度Zt为：
式中，Zini为播种深度，Zx为最大有效根系深度，t0为95％出苗率时的播种天数，tx为达到最大有效根深时的播种天数，n为形状系数；
在施肥量计算单元中，将触发本次水肥施灌事件时预测的下一施灌周期内的需肥量，作为本次施灌周期内施肥量的基础值，并对照本次施灌周期内的地上生物量模拟值与实际值计算本次施灌周期内的施肥量。
4.根据权利要求3所述的基于作物模型的水肥施灌动态决策方法，其特征在于，所述步骤S2中，在灌水量计算单元中，当当前土壤耗水量大于土壤允许耗水量时，触发水肥施灌事件；
其中，当前土壤允许耗水量的计算公式为：
Wdel，t＝(FC-PWP)×at×zt
式中，Wdel，t为播种第t天的土壤允许耗水量，FC为田问持水量，PWP为永久凋萎点，at为土壤水分允许亏缺比例，zt为有效根系深度；
当前土壤耗水量的计算公式为：
式中，Wat为播种第t天的土壤耗水量，Kctr，t为待施灌作物播种第t天的作物系数，ET0，t为播种第t天的参考蒸散量，tT-1为最近一次灌水时作物的播种天数，t为当日的播种天数，tT-1＜t，t＝1，2，3，......。
5.根据权利要求4所述的基于作物模型的水肥施灌动态决策方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据实时气象信息和历史气象信息，逐日计算土壤允许耗水量的预测值Wdel，ft和土壤耗水量的预测值Waft，直到Wdel，ft≤Waft，将tT+1为下一次施灌日期的预测值；
在施肥计算单元中，预测的下一施灌周期内的需肥量FN，T+1为：
FN，T+1＝mf，T+1×QN×(1-fS，N)/fF，N
mf，T+1＝f(ETOf，t，.....)
式中，mf，T+1为第T+1个施灌周期内地上生物量预测值，ETOf，t为参考蒸散量预测值，f(ETOf，t，……)为地上生物量计算函数，QN为单位干物质的养分含量，fS，N为土壤供养率，TF，N为肥料利用率。
6.根据权利要求5所述的基于作物模型的水肥施灌动态决策方法，其特征在于，所述步骤S5中，计算的当期施肥量FT的计算公式为：
FT＝FNt+FN，T+1-∑F
式中，FNt为播种第t日单位干物质养分含量对应的需肥量，FN，T+1为预测的下一施灌周期内累积的地上生物量对应的需肥量，∑F为已施肥料的总量，其中，FNt为：
FNt＝mt×QN×(1-fS，N)/TF，N
式中，mt为播种第t日地上生物量，QN为单位干物质的养分含量，fS，N为土壤供养率，fF，N为肥料利用率。
7.根据权利要求6所述的基于作物模型的水肥施灌动态决策方法，其特征在于，所述步骤S6中，有效根系深度、有效根系的区域与计划湿润深度的关系式为：
式中，h为有效根系深度值的中位数，hu为有效根系深度的上边界，hl为有效根系深度的下边界，H为计划湿润深度，Hmin为有效根系深度值中位数的最小值，hmax为有效根系区域深度值中位数的最大值，Hmax为入渗深度的最大值，Hmin为入渗深度的最小值，m、n分别为有效根系范围的最大值和最小值。
8.根据权利要求7所述的基于作物模型的水肥施灌动态决策方法，其特征在于，所述步骤S6中的注肥参数包括注肥时长、注肥开始时间、注肥结束时间以及注肥流量，其计算公式分别为：
式中，TF为注肥时长，TFstart为注肥开始时间，TFend为注肥结束时间，T为总渗入时间，A为小区面积，γ为溶肥比例。
9.根据权利要求8所述的基于作物模型的水肥施灌动态决策方法，其特征在于，所述步骤S7中，在作物施灌施灌过程中，当灌水使土壤湿润深度Zf达到Zf＝hu时，按照注肥参数开始注肥，当Zf达到Zf＝hl，结束注肥。
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