一種在寬窄行間作的玉米、大豆的產(chǎn)量預(yù)測方法和灌水質(zhì)量的評價方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)種植與農(nóng)田灌溉，是一種新型的種植及灌溉評價方法，屬于農(nóng)業(yè) 工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 為緩解華北干旱半干旱地區(qū)缺水局面，加快農(nóng)田節(jié)水灌溉的節(jié)奏，推動灌區(qū)高效 農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。全面推進節(jié)水型社會建設(shè)，就需要積極變革耕作制度，探索有效的節(jié) 水灌溉方法，大面積推廣抗旱節(jié)水技術(shù)既是有效提高農(nóng)業(yè)灌溉用水利用率，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水 的現(xiàn)實需要，也是引導(dǎo)農(nóng)民轉(zhuǎn)變灌溉觀念，減少水資源浪費，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選 擇。如何在寬窄行間作玉米、大豆進行產(chǎn)量預(yù)測和進行灌水質(zhì)量評價，從而提高農(nóng)業(yè)用水效 益，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收的目標。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種在寬窄行間作的玉米、大豆的產(chǎn)量預(yù)測方法 和灌水質(zhì)量的評價方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：1. 一種在寬窄行間作玉米、大豆產(chǎn)量的預(yù)測方法和灌水 質(zhì)量的評價方法，其特征為：
[0005] 產(chǎn)量的預(yù)測：
[0006] 1)首先把所述寬窄行間作的試驗地塊長度設(shè)定為15m，面積為1680m2;種植玉米 和大豆，供試土壤質(zhì)地為粉砂壤土，同時通過對土壤的理化作用，把所述供試土壤的平均干 容重設(shè)定在1. 34g/cm3~1. 44g/cm3之間，田間持水量為23%~33%之間，土壤有機質(zhì)平均 含量為〇. 86 %~0. 96 %，全氮平均含量0. 0529 %~0. 0609 %，堿解氮平均含量45-60ppm， 速效磷平均含量11. 8ppm~12. 8ppm，速效鉀104. 4ppm~105. 4ppm;根據(jù)影響因子進行玉 米預(yù)測產(chǎn)量S斤和灌水質(zhì)量評價值Index;其中種植兩行玉米、大豆的間距為行距x(單位 cm)、單株之間的間距為株距y(單位cm);
[0007] 2)根據(jù)監(jiān)測設(shè)備測量得到年平均氣溫T°C，多年平均降水量R(單位mm)，平均日照 時數(shù)H(單位h)，無霜期TJ單位天）；
[0008] 3)將測得的以上數(shù)據(jù)通過以下公式計算出在所述寬窄行間作的玉米、大豆產(chǎn)量在 時間上的微分變化，從而求出在所述寬窄行間作的玉米（大豆）產(chǎn)量S的產(chǎn)量；
[0009]
[0010] 式中：ET為作物全生育期耗水量（mm)，a、b、C分別為用于擬合的不同的回歸系 數(shù)；
[0011] 灌水質(zhì)量的評價
[0012] 4)測量灌水有效利用效率A(單位％ )、儲水效率B(單位％ )和灌水均勻度C(單 位％)的二項評價指標；
[0013] 5)將上述三項評價指標求和得出的數(shù)值Sw與上述測得的產(chǎn)量值S相除得到灌水 質(zhì)量評價值Index，所述的Index的值最大即為所述寬窄行間作玉米、大豆的灌水質(zhì)量評價 的最優(yōu)值。
[0014] 根據(jù)以上相關(guān)技術(shù)因素預(yù)測寬窄行間作的玉米（大豆）產(chǎn)量S的擬合值，窄行間 作的玉米（大豆）S的擬合值由作物全生育期耗水量和自然環(huán)境兩部分因素所影響；
[0015] 目前，多采用二次函數(shù)關(guān)系即公式一來表示作物全生育期耗水量與玉米（大豆） 產(chǎn)量S的關(guān)系：
[0016] S=aET2+bET+c(1)
[0017] 式中：ET為作物全生育期耗水量（mm)，a、b、c分別為用于擬合的不同的回歸系 數(shù)；
[0018] 玉米（大豆）產(chǎn)量S出現(xiàn)在dS/dET= 0處，定義dS/dET= 0處的用水量值為 ETmax，代入公式一，則ETmax= _b/2a;
[0019]目前，多采用一次函數(shù)關(guān)系即公式二來描述地理環(huán)境（在窄行間作的試驗地塊的 面積）與窄行間作的玉米（大豆）產(chǎn)量S的關(guān)系：
[0020] S=xyET(2)
[0021] 目前，多采用一次函數(shù)關(guān)系即公式三來描述自然環(huán)境與玉米（大豆）產(chǎn)量S的關(guān) 系：
[0022] S=T〇XH(ETXT-R) (3)
[0023] 根據(jù)公式（1)、公式（2)、公式（3)得到總的產(chǎn)量影響系數(shù)
[0024] A=aET2+bET+c+xyET+TQXH(ETXT_R)，而在生育期里面，S和ET呈時間變化，在 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一個周年，即以時間為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最小單位，可以認為在其時間上為微分可導(dǎo) 性，根據(jù)公式一，得到玉米（大豆）產(chǎn)量的系數(shù)主要在時間刻度上呈ET的平方的系數(shù)而進 行變化，并且得到時間產(chǎn)量微分公;r
[0025] 將公式一、公式二、公式三代入公式四獲得如下產(chǎn)量S的計算公式：
[0026]
[0027] 灌水質(zhì)量評價方法的三項評價指標為溉水有效利用效率A(單位％ )、儲水效率 B(單位％ )和灌水均勻度C(單位％ );田間灌水質(zhì)量的三項評價指標的累加之和Sw與S 相除得到Index為衡量尺度，Index的值最大即為灌水質(zhì)量評價方法的最優(yōu)值。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明的作物全生育期耗水量與玉米（大豆）產(chǎn)量S的關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0029] 為使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚，以下結(jié)合附圖 及實施例，對本發(fā)明進行詳細的敘述。應(yīng)當(dāng)說明的是，此處所描述的具體實施例僅用以解釋 本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明，能實現(xiàn)同樣功能的方案屬于等同替換和改進，均包含在本發(fā) 明的保護范圍之內(nèi)。具體方法如下：
[0030] 本實施例采用的對玉米（大豆）產(chǎn)量S預(yù)測方法（單位斤）和灌水質(zhì)量評價方法 Index(單位％ )是2009年6月~2011年9月，在河南省節(jié)水農(nóng)業(yè)中心試驗田進行，試驗區(qū) 地理位置為北煒33° 35'，東經(jīng)111° 25'，海拔110. 4m，屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季 分明。年平均氣溫14. 5°C，多年平均降水量637. 1mm，平均日照時數(shù)5. 6h，無霜期220d。然 后在這樣的氣候條件下寬窄行間作的試驗地塊長度設(shè)定為15m，面積1680m2;供試土壤質(zhì)地 為粉砂壤土，同時通過對土壤的理化作用，把土壤的平均干容重設(shè)定在1. 34g/cm3~1. 44g/ cm3之間，田間持水量為23 %~33 %之間，土壤有機質(zhì)平均含量為0. 86 %~0. 96 %，全氮 平均含量〇. 0529 %~0. 0609 %，堿解氮平均含量45-60ppm，速效磷平均含量11. 8ppm~ 12. 8ppm，速效鉀104. 4ppm~105. 4ppm;其中田塊地勢平坦，灌排方便。試驗場內(nèi)設(shè)有自動 氣象站，自動檢測空氣溫度與濕度、太陽輻射強度、風(fēng)速等相關(guān)氣象資料。
[0031] 除了根據(jù)灌水，包括有效利用效率、儲水效率和灌水均勻度等評價指標同時使用 才能較全面的評價田間玉米（大豆）產(chǎn)量，此外，年平均氣溫T(單位°C)，多年平均降水量 R(單位_)，平均日照時數(shù)H(單位h)，無霜期T。（單位天）都是缺一不可的原則，并且在確 定不同灌水技術(shù)要素的優(yōu)化組合時，以上3項預(yù)測指標的累加之和為衡量尺度，累加值最 大即為該技術(shù)要素下的最優(yōu)值。
[0032] 玉米、大豆播種方法，是在麥收后隔行點播玉米，玉米行株距為40cm(行 距）X20cm(株距），大豆穴距為40cm(行距）X20cm(穴距），每穴兩株。玉米、大豆間距為 40cm〇
[0033] 灌溉方法，是在作物關(guān)鍵生理時期，在所述行間灌溉農(nóng)田灌溉水，地面上作物依靠 根部吸收地下水分來滿足其水分需求。
[0034] 在所述的寬窄行間作地面上種植兩行玉米，根據(jù)影響因子得到玉米（大豆）產(chǎn)量 S(單位斤）和灌水質(zhì)量評價方法Index(單位％ );
[0035]其中兩行玉米（大豆）的間距為行距x(單位cm)、單株之間的間距為株距y(單位 cm)；