[发明专利]一种土壤水分数字化预测与灌溉预警方法

权利要求书

1.一种土壤水分数字化预测与灌溉预警方法，其特征在于：该一种土壤水分数字化预测与灌溉预警方法包括：

步骤1，确定作物种植区的灌溉方式

步骤2，测量作物种植区的土壤水分特征曲线、容重及含水率，获得VG-M模型水力特性参数；

步骤3，设置模型初始条件与边界条件；

步骤4，作物潜在蒸散量估算及划分；

步骤5，建立作物根系吸水模型；

步骤6，利用天气预报信息，通过HYDRUS数值模拟实现土壤水分数字化预测，根据预测结果在达到作物灌水下限时对灌溉提示预警并根据墒情计算所需补灌量。

2.根据权利要求1所述的一种土壤水分数字化预测与灌溉预警方法，其特征在于：步骤1，根据作物所处的气候、土壤、供水等自然条件及农业技术设施确定作物种植区的灌溉方式。

3.根据权利要求1所述的一种土壤水分数字化预测与灌溉预警方法，其特征在于：在步骤2中，测定土壤容重、土壤含水率及土壤水分特征曲线；采用定水头法测定土壤饱和导水率；依据上述参数获得VG-M模型水力特性参数。

4.根据权利要求1所述的一种土壤水分数字化预测与灌溉预警方法，其特征在于：在步骤3中，根据上述步骤2所得基本参数在HYDRUS软件中设定土壤水力特性参数，根据实测土壤含水率在HYDRUS软件中设定不同深度土壤含水率作为初始条件；模型上边界选用HYDRUS已知通量的第二类边界条件，在作物种植区土壤水分预测及灌溉预警期间逐日输入上边界变量值，包括作物潜在蒸腾量、土壤潜在蒸发量、降雨量、灌溉量和植株冠层截留雨量；根据天气及HYDRUS数字化预测，判断上边界条件为灌溉边界、降雨边界还是大气边界；灌溉边界参照选用的灌溉方式设定；下边界条件采用自由排水边界，左右边界采用零通量边界条件。

5.根据权利要求1所述的一种土壤水分数字化预测与灌溉预警方法，其特征在于：在步骤4中，本方法采用作物系数法；使用作物种植区天气预报估算参照作物蒸散量，通过天气预报的信息后，分别计算温度-水汽压曲线斜率，干湿表常数，饱和水汽压差，作物表面净辐射等值，采用修正Penman-Monteith公式计算得到每天的参考作物潜在蒸散量ET₀；天气预报估算得参考蒸散发量乘以作物系数计算作物潜在蒸散量ET_p；在此基础上，利用实测作物叶面积指数(LAI)将ET_p划分成土壤潜在蒸发速率E_p、作物潜在蒸腾速率T_p。

6.根据权利要求1所述的一种土壤水分数字化预测与灌溉预警方法，其特征在于：在步骤5中，作物种植区根系吸水模型选用Feddes模型；确定土壤水分胁迫函数参数；依据作物根系生长特性设定根系吸水分布公式相关参数。

7.根据权利要求1所述的一种土壤水分数字化预测与灌溉预警方法，其特征在于：在步骤6中，利用天气预报信息逐天增加预测天数及根据当天实际天气情况修正当天作物潜在蒸散量，通过上述根系吸水模型对HYDRUS模型进行植物根系进行设定；若天气预测无降雨且未达到灌溉下线，则上边界为大气边界；若天气预测无降雨且预测将要达到灌溉下线，提出灌溉预警并则根据墒情计算得出补灌量，上边界为灌溉边界；若天气预报有降雨现象，则根据实际降雨强度及降雨时间，将上边界设定为降雨边界；若根据天气预报数字化预测得知降雨前已达到灌水下线时，结合天气预报降雨量及墒情进行少量补灌，充分提高降雨利用率；灌溉或降雨结束，上边界条件仍未大气边界；根据上述初始条件、根系吸水及边界条件等并结合天气预报及当天天气实际情况进行HYDRUS设定，并运行HYDRUS软件得出每日土壤水分变化，实现土壤水分数字化预测与灌溉预警。