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一種指導棉花灌溉量預警的方法技術

技術編號:18378848 閱讀:14 留言:0更新日期:2018-07-07 12:06
本發明專利技術公開了一種指導棉花灌溉量預警的方法,旨在利用TRS

A method to guide the early warning of the amount of cotton irrigation

The invention discloses a method for guiding the early warning of cotton irrigation quantity, which aims to use TRS.

【技術實現步驟摘要】
一種指導棉花灌溉量預警的方法
:本專利技術屬于棉花灌溉量預警
,具體涉及一種指導棉花灌溉量預警的方法。
技術介紹
:近些年,我國針對農業綜合開發而引起水土不平衡的問題,引進和大面積安裝了噴、滴灌系統。這些先進的灌溉方式的引進,在節水和提高農作物產量方面發揮了較大的作用。在擁有了大量的、先進的灌溉設施的同時,顯現出了缺乏與之相配套的精準灌溉預警技術,灌溉量和灌溉時間的確定仍憑人為的經驗進行。這不僅造成水資源的浪費,而且在棉花的主要時期不能夠及時灌水,造成不可低估的減產。缺乏與灌溉設施相配套的精準灌溉指導技術,是灌概設施不能發揮其技術優勢進而造成生產效益差的主要原因。解決這一問題的關鍵就在于如何科學地把握灌溉的適時適量的尺度,改變以往傳統實施灌溉的方法。目前通用的土壤水分測定方法為烘干稱重法,即利用土鉆將濕土的樣品進行稱量,然后放入供箱內,使其在105~110℃條件下進行烘干,時間以6—8h為宜,一直到恒重為準,那么,濕土與烘干土的重量之差就是土壤中含水量。這種土壤水分的測定方法簡便易行,不需要太高的專業技術,結果真實可靠;但是此種方法耗時耗力,綜合費用高,還會由于土壤取樣對土壤結構造成損壞,深層進行取樣的難度也比較大,而取樣換位還會由于定點測量的技術局限性而使數據出現誤差,很多取樣位置不能固定,不適合長期進行監測,土壤的空間變異性影響也是比較大的。從上面的分析可以看出,傳統的土壤墑情測量法已經不適應現代化農業的發展,現代農業需要一種自動化程度高,操作簡便、數據可靠度高的連續定位土壤水分測定法。傳感器技術、數據處理技術、計算機技術、網絡通訊技術、人工智能技術都是農業信息技術的重要組成部分,在這些技術共同發展的情況下,具有針對性的多元化應用價值的棉花生產精準指導技術噴涌而出,這一技術也必將在農田土壤水分的實時采集、傳輸等方面發揮舉足輕重的作用。本專利技術便是利用土壤水勢實時監測,針對棉田土壤水分的動態變化,標定土壤水分特征曲線,通過土壤水分特征曲線方程把動態監測到的不同深度土壤水勢值轉化為土壤相對含水量,來指導棉花生產中的灌溉。從根本上減少灌溉決策的盲目性和片區性,為棉花進行合理灌溉制度的制訂提供科學依據。現有技術中存在一種基于冠層高光譜指數的小麥植株水分監測方法的專利文獻,參見圖1所示,該專利文獻利用兩年2個品種、4個不同水分處理下的兩年小麥池栽試驗數據,采用減量精細采樣法,分析350~2500mm波段范圍內原始光譜和倒數光譜的任意兩兩波段組合而成的高光譜指數與小麥植株含水量和葉層含水量的定量關系,結果發現基于光譜NDVI(R863,R793)和RVI(RC837,RC793)可以監測小麥植株水分含量,基于原始光譜NDVI(R1100,R700)和RVI(R893,R805)可以監測小麥葉層水分含量。該專利文獻研究結論為利用高光譜數據快速無損監測小麥水分狀況提供新的波段組合和理論依據。但該專利文獻具有如下缺點:(1)利用高光譜測定,其測定時間有限制,只能在天氣晴朗的時候進行測定。因此,其測定不夠方便,而且難以滿足水勢的實時監測的要求。(2)利用高光譜測定,容易受外界環境的影響。因此,影響了其測量結果的準確度。(3)高光譜儀器成本較高,不適用于大田生產實際。
技術實現思路
:針對現有作物水分監測方法成本高、易受外界環境和土壤質地影響等問題,本專利技術提供了一種利用土壤水勢來指導棉花灌溉量預警的新方法。通過把動態監測到的水勢值轉化為土壤相對含水量,來指導棉花生產中的灌溉量和灌溉時間,從而提高農田灌溉用水調度的準確性和靈活性,使得推薦結果實用性更強。本專利技術解決其技術問題所采用的方案是:一種指導棉花灌溉量預警的方法,包括以下步驟,第1步,土壤水勢值的測定:使用TRS-II土壤水勢儀進行棉花干旱脅迫實驗,對各小區棉田土壤深度范圍在0~20cm和20~40cm各生育時期土壤水勢分別進行測定;使用前將水勢探頭(陶瓷頭)在水中浸泡3小時以上;水勢探頭埋入濕潤土壤1小時,干燥土壤數小時后即可進行土壤水勢的測定,計算公式如下:土壤水勢(KPa)=水勢讀數-探頭水柱高(cm)/10.2。公式中:10.2是指厘米水柱高轉換為千帕斯卡(KPa)的轉換系數。探頭水柱高:是指水勢探頭的橡皮塞下邊緣到陶瓷頭中心高度。土壤水勢值單位是巴(bar,1bar=100kPa)土壤水分飽和,水勢為零;含水量低于飽和狀態,水勢為負值,土壤越干旱,負值越大。一般植物的生存范圍是0到-15巴(-1500kPa)。土壤水勢測定過程中不受各種土壤性質的影響,測定結果可直接用于灌溉指標,克服了土壤水分溫度計測定過程中考慮不同土壤性質的弊端。第2步,土壤含水量的測定:采用烘干法,首先用土鉆取土,用鋁盒收集,在105℃的烘箱內烘24h至恒重,根據公式:土壤含水量=(W鋁烘干前-W鋁烘后)/(W鋁烘干后-W鋁),即測得土壤含水量。第3步,建立土壤水分特征曲線:通過標定土壤水分特征曲線,在得出土壤相對含水量和土壤水勢關系的基礎上,判斷出土壤的水分狀況,在播種之前對試驗地隨機定點,用環刀法對A、B和C三個不同取樣點的0~20cm和20~40cm的土壤進行取樣,進行容重的測定,分別得出對應取樣點土壤水分的不同指標XA1、XA2、XB1、XB2、XC1和XC2;利用EXCEL進行數據回歸分析,求得土壤水分特征曲線;在0~20cm的土壤水分特征曲線方程采用Y=-63.318Ln(X)+303.63;在20~40cm的土壤水分特征曲線方程采用Y=-72.724Ln(X)+342.25。第4步,確定棉花灌溉上限和下限:根據壤土0~20cm水分特征曲線Y=-63.318Ln(X)+303.63來確定棉花在各個時期面所需要的土壤水勢的上限和下限;根據壤土20~40cm水分特征曲線Y=-72.724Ln(X)+342.25來確定棉花在各個時期面所需要的土壤水勢的上限和下限。第5步,通過實驗設計,對不同灌溉量與籽棉產量進行差異性分析,得出棉花各生育時期適宜灌溉指標。第6步,最終通過把動態監測到的水勢值轉化為土壤相對含水量,來指導棉花生產中的灌溉量和灌溉時間。第1步中,測定時在水勢探頭的塑料管內注滿冷開水,塞緊橡皮塞,在安裝水勢探頭的指定位置用大于水勢探頭直徑1~3mm的土鉆打孔成洞,水勢探頭根據地勢高低分別設置深度在20cm和40cm,向洞底倒入5ml泥漿,把水勢探頭插入洞中,將水勢探頭的塑料管周圍的土壤搗實。第4步中,苗期灌溉的上限是相對持水量的65%,下限是相對持水量的55%;蕾期的灌溉量上限和下限應控制在75%和65%;鈴期灌溉的上限和下限應該是相對含水量的85%和60%;吐絮期灌溉的上限和下限應該是相對含水量的70%和50%。棉花產量的測定:在棉花收獲季節進行測產,不同試驗點分別取樣10個重復樣品,每個重復樣品按照100株的產量為標準。本專利技術的有益效果:本專利技術主要是針對規模化生產條件下的滴灌農田灌溉管理過程中,提出一種新的棉花灌溉臨界值指導方法,利用TRS-土壤水勢測定儀對土壤水勢進行動態監控,通過標定土壤水分特征曲線,得出土壤相對含水量和土壤水勢的關系;然后通過實驗設計,對不同灌溉量與籽棉產量進行差異性分析,得出棉花各生育時期適宜灌溉指標。最終通過把動態監測到的水勢值轉化本文檔來自技高網
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一種指導棉花灌溉量預警的方法

【技術保護點】
1.一種指導棉花灌溉量預警的方法,其特征在于,包括以下步驟,第1步,土壤水勢值的測定:使用TRS?II土壤水勢儀進行棉花干旱脅迫實驗,對各小區棉田土壤深度范圍在0~20cm和20~40cm各生育時期土壤水勢分別進行測定;使用前將水勢探頭在水中浸泡3小時以上;水勢探頭埋入濕潤土壤1小時,干燥土壤數小時后即可進行土壤水勢的測定,計算公式如下:土壤水勢=水勢讀數?探頭水柱高/10.2公式中:10.2是指厘米水柱高轉換為千帕斯卡的轉換系數;探頭水柱高:是指水勢探頭的橡皮塞下邊緣到陶瓷頭中心高度;第2步,土壤含水量的測定:采用烘干法,首先用土鉆取土,用鋁盒收集,在105℃的烘箱內烘24?h至恒重,根據公式:土壤含水量=(W鋁烘干前?W鋁烘后)/(W鋁烘干后?W鋁),即測得土壤含水量;第3步,建立土壤水分特征曲線:通過標定土壤水分特征曲線,在得出土壤相對含水量和土壤水勢關系的基礎上,判斷出土壤的水分狀況,在播種之前對試驗地隨機定點,用環刀法對A、B和C三個不同取樣點的0~20cm和20~40cm的土壤進行取樣,進行容重的測定,分別得出對應取樣點土壤水分的不同指標XA1、XA2、XB1、XB2、XC1和XC2;利用EXCEL進行數據回歸分析,求得土壤水分特征曲線;在0~20cm的土壤水分特征曲線方程采用Y=?63.318Ln(X)+?303.63;在20~40?cm的土壤水分特征曲線方程采用Y=???72.724Ln(X)+?342.25;第4步,確定棉花灌溉上限和下限:根據壤土0~20cm水分特征曲線Y=?63.318Ln(X)+?303.63來確定棉花在各個時期面所需要的土壤水勢的上限和下限;根據壤土20~40cm水分特征曲線Y=??72.724Ln(X)+342.25來確定棉花在各個時期面所需要的土壤水勢的上限和下限。...

【技術特征摘要】
1.一種指導棉花灌溉量預警的方法,其特征在于,包括以下步驟,第1步,土壤水勢值的測定:使用TRS-II土壤水勢儀進行棉花干旱脅迫實驗,對各小區棉田土壤深度范圍在0~20cm和20~40cm各生育時期土壤水勢分別進行測定;使用前將水勢探頭在水中浸泡3小時以上;水勢探頭埋入濕潤土壤1小時,干燥土壤數小時后即可進行土壤水勢的測定,計算公式如下:土壤水勢=水勢讀數-探頭水柱高/10.2公式中:10.2是指厘米水柱高轉換為千帕斯卡的轉換系數;探頭水柱高:是指水勢探頭的橡皮塞下邊緣到陶瓷頭中心高度;第2步,土壤含水量的測定:采用烘干法,首先用土鉆取土,用鋁盒收集,在105℃的烘箱內烘24h至恒重,根據公式:土壤含水量=(W鋁烘干前-W鋁烘后)/(W鋁烘干后-W鋁),即測得土壤含水量;第3步,建立土壤水分特征曲線:通過標定土壤水分特征曲線,在得出土壤相對含水量和土壤水勢關系的基礎上,判斷出土壤的水分狀況,在播種之前對試驗地隨機定點,用環刀法對A、B和C三個不同取樣點的0~20cm和20~40cm的土壤進行取樣,進行容重的測定,分別得出對應取樣點土壤水分的不同指標XA1、XA2、XB1、XB2、XC1和XC2;利用EXCEL進行數據回歸分析,求得土壤水分特征曲線;在0~20cm的土壤水分特征曲線方程采用Y=-63.318Ln(X)+303.63;在20~40cm的土壤水分特征曲線方程采用Y=-72.724Ln(X)+342.25;第4步,確定棉花灌溉上限和下限:根據壤土0~20c...

【專利技術屬性】
技術研發人員:張桃花梁孔賢
申請(專利權)人:周芳
類型:發明
國別省市:甘肅,62

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