[发明专利]一种树脂包膜氮肥施用下冬小麦生长模拟方法及系统

说明书

本发明公开了一种树脂包膜氮肥施用下冬小麦生长模拟方法及系统。本发明通过设计田间试验、构建养分释放模型、结合APSIM机理模型、GLUE算法优化模型参数，来实现树脂包膜氮肥施用下冬小麦生长的准确模拟，有利于未来冬小麦产量的准确预测。

技术领域

本发明涉及冬小麦生长领域，特别是涉及一种树脂包膜氮肥施用下冬小麦生长模拟方法及系统。

背景技术

树脂包膜氮肥可一次性施入农田，在水-热耦合作用下，养分的释放能够与作物氮素吸收基本同步，有利于作物生长和产量的提高，可提高氮肥利用率、降低劳动成本和减少化肥的污染与浪费。

为了准确预测农作物的产量，机理模型得到了广泛的应用，如APSIM、DSSAT、DNDC等可根据不同的农田管理措施和气象数据来预测作物的生长。但目前，农作物模型还都无法较好地对树脂包膜氮肥的养分释放进行逐日模拟，将影响模型对作物生长以及最终产量的准确估算。

目前养分释放模型多为室内试验得到的理论模型，田间作物条件下土壤温度和水分复杂多变，理论模型难以真正反映田间条件下养分释放的真实状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种树脂包膜氮肥施用下冬小麦生长模拟方法及系统，通过设计田间试验、构建养分释放模型、结合APSIM机理模型、GLUE算法优化模型参数，来实现树脂包膜氮肥施用下冬小麦生长的准确模拟，有利于未来冬小麦产量的准确预测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种树脂包膜氮肥施用下冬小麦生长模拟方法，包括：

设置三个冬小麦田间试验，为第一田间试验、第二田间试验以及第三田间试验；

基于所述第一田间试验构建树脂包膜氮肥养分释放模型；

采用GLUE算法对所述树脂包膜氮肥养分释放模型的参数进行优化；

通过所述第二田间试验的试验数据，采用GLUE算法对APSIM模型中的作物参数和土壤水分温度参数进行优化；

基于优化后的树脂包膜氮肥养分释放模型以及优化后的APSIM模型构建更新后的APSIM模型；

通过所述第三田间试验的试验数据，采用GLUE算法对所述更新后的APSIM模型中的养分释放参数、作物参数和优化后的土壤水分温度参数进行优化，得到优化后的参数；

基于所述优化后的参数、预设管理数据和气象数据进行冬小麦产量预测。

可选地，所述树脂包膜氮肥养分释放模型的构建如下：

N_t＝N₀[1-exp[-k_SW，T(t-t_lag)]]

其中，N_t为t时间养分释放率，N₀为养分的最大释放率，t为时间，k_SW,T为养分释放速率常数，SW为土壤体积含水量，T为土壤绝对温度，t_lag为养分释放滞后期，k_B为玻尔兹曼常数K，E_B和E_b分别为k_SW,T和t_lag中的激活能，A、C、a、c皆为树脂包膜氮肥养分释放模型的参数。

可选地，所述第二田间试验的试验数据包括生物量、产量、开花期、成熟期、土壤温度和土壤体积含水量。

可选地，所述第三田间试验的试验数据包括生物量、产量、开花期、成熟期、土壤温度和土壤体积含水量。

可选地，所述GLUE算法如下：