[发明专利]基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法

说明书

本发明公开了一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，基于各作物的逐日灌溉需水以及研究区的种植结构，得到研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律；用气温变化来反映自然环境的变化，用种植结构变化来反映社会环境的变化；灌溉需水量和灌溉时间节律的变化两层含义；来分析研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律对气温变化和种植结构变化的响应。本发明从作物需水机理角度出发，系统识别变化环境下研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律的响应规律，具有合理性和可操作性。为农户的播种提供科学参考，保障有效灌溉，从而确保粮食安全。同时，为未来研究如何调整种植结构以适应气候变化，缓解研究区水资源供需矛盾提供理论支持。

技术领域

本发明涉及一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，属于农业灌溉技术领域。

背景技术

目前，气候变化对水资源的影响与适应对策是国际上普遍关注的全球性问题，也是中国可持续发展面临的重大战略问题。受气候变化影响最为敏感的是农业生产，因为作为作物生长的决定性气候因子，热量、日照、辐射、降水等的改变将直接影响作物的生长状况。气温是作物生长的必需条件，其代表的热量决定着作物的物候期不同阶段以及整个生育期的开始时间及长度。随着气候变化的进行，气温发生突变性、趋势性、周期性的变化，必然会引起作物需水量和需水时间节律的改变，从而引起当地农业灌溉制度的改变。随着气候变化和社会经济发展，种植面积、种植结构亦随之调整。

气候变化影响下，作物的需水量和需水时间节律会发生变化，对此的研究多从两个方面展开：一是假设不同的气候情景来对作物需水量的变化进行预测，二是研究气候因子和作物需水量的相关关系。这些研究的问题在于一是没能结合气候变化下作物物候期和生育期的变化，研究气候变化对需水总量和需水过程的综合影响；二是在计算需水量时，多是采用单纯的灌溉定额乘以作物生长面积，没有能从需水机理的角度计算灌溉定额的变化。基于此，本技术从作物需水机理角度出发，系统识别变化环境下研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律的响应规律。为农户的播种提供科学参考，保障有效灌溉，从而确保粮食安全。同时，为未来研究如何调整种植结构以适应气候变化，缓解研究区水资源供需矛盾提供理论支持。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于作物需水机理的灌溉需水对变化环境的响应分析方法，包括如下步骤：

步骤1，建立研究区自然地理数据集；

步骤2，对研究区的历史气温序列进行突变点分析，并据此划分基准期和变化期；

步骤3，基于基准期和变化期的年均温序列，选取典型年；

步骤4，由研究区的日均温序列，计算得到5日滑动平均气温序列；查阅农业气象服务手册获得各作物生育期开始时5日滑动平均气温的临界值；选择一年中5日滑动平均气温首次大于等于该临界值的日子作为该作物的播种日期。

步骤5，由研究区的日均温序列，从作物播种日期开始，计算得到积温序列；查阅农业气象服务手册获得作物物候期不同阶段与积温阈值的对应关系；针对积温序列对应的时间，以物候期不同阶段的积温阈值为标准，划分出物候期不同阶段对应的开始时间与结束时间。

步骤6，基于彭曼公式和作物系数，计算作物在物候期不同阶段的日作物需水量；

步骤7，基于降水逐日数据，计算日有效降水量；

步骤8，利用日作物需水量和日有效降水量，计算逐日灌溉需水量；

步骤9，基于各作物的逐日灌溉需水以及研究区的种植结构，得到研究区的灌溉需水量和灌溉时间节律；

步骤10，基于控制变量法，定量分析研究区的灌溉需水量及灌溉时间节律对自然环境和社会环境变化的响应规律。