[发明专利]一种农田尺度作物水分利用效率遥感评价方法

说明书

本发明公开了一种农田尺度作物水分利用效率遥感评价方法，以遥感反演的作物全生育期蒸散量ET和全生育期总初级生产力GPP为基础，结合有效降雨数据，以作物水分生产率WP为主要控制指标，通过建立作物耗水量‑作物总初级生产力模型和作物耗水量‑水分生产率模型确定了作物全生育期的适宜耗水区间，最终建立了一种农田尺度作物水分利用效率遥感评价方法。本发明有效弥补了田间试验研究结果区域化应用的不足，实现了从空间上对农田尺度用水效果的客观评价。

技术领域

本发明属于定量遥感应用技术领域，具体涉及一种农田尺度作物水分利用效率遥感评价方法的设计。

背景技术

农业属于第一产业，是提供支撑国民经济建设与发展的基础产业，灌溉是补充作物所需水分的技术措施，保证了作物正常生长，以实现高产稳产。客观评价农田作物水分利用效率关系到农业技术和节水灌溉措施的重新定位、生态环境的保护和实现水资源的可持续利用。传统的评价方法主要根据典型区域的监测来实现，存在着无法做到宏观、大面积的评价等局限。遥感技术的发展为区域尺度蒸散发计算、作物分布信息识别及生产力估算提供了一条有效途径，为基于遥感信息的农田尺度作物水分利用效率定量评价奠定了基础。

水分生产率将水分与作物产量直接联系起来，综合评价水的利用效率，它是衡量农业生产水平和农业用水科学性与合理性的综合指标，也是节水灌溉与高效农业发展的重要指标之一，反映了水量的投入产出效率。以作物总初级生产力指标来代替作物产量，结合作物耗水量，计算得出单位作物总初级生产力的水分利用效率，可用来评价作物的水分利用效率。

遥感技术监测蒸散发、总初级生产力等地表要素信息的不断成熟，使得从农田空间尺度上研究区域作物耗水规律、作物总初级生产力与作物耗水的关系成为可能。因此，基于遥感监测农田作物土壤蒸发和植物蒸腾的总耗水量，也称蒸散量(Evapotranspitation，ET)和作物总初级生产力(global primary productivity，GPP)，结合区域农田尺度的作物耗水规律变化，研究区域内作物耗水量与作物总初级生产力、作物耗水量与作物水分生产率的关系，建立基于遥感的作物耗水量-作物总初级生产力模型和作物耗水量-水分生产率模型，开展农田尺度作物水分利用效率遥感评价，能够为构建高效节水灌溉技术模式成为可能，为灌溉用水的精确规划与管理提供重要理论依据。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中田间试验研究结果区域化应用不足的问题，提出了一种农田尺度作物水分利用效率遥感评价方法，实现从空间上对农田尺度用水效果的客观评价。

本发明的技术方案为：一种农田尺度作物水分利用效率遥感评价方法，包括以下步骤：

S1、获取研究区作物全生育期蒸散量ET和全生育期总初级生产力GPP。

S2、根据ET和GPP计算得到作物水分生产率WP。

S3、对WP与ET的关系进行分析，得到作物水分生产率最大时的作物全生育期耗水量ET_min，对GPP与ET的关系进行分析，得到作物总初级生产力最大时的作物全生育期耗水量ET_max，确定ET_min～ET_max区间为作物的适宜耗水区间。

S4、根据ET与ET_min以及ET_max的关系对作物分布区进行区间划分，得到研究区作物评价分类结果。

进一步地，步骤S1包括以下分步骤：

S11、获取研究区作物空间分布栅格数据，确定作物生育期。

S12、下载作物生育期时段内的MODIS MOD16A2HGF蒸散量ET产品和MOD17A2HGF总初级生产力GPP产品，并根据产品导出的质量标识层，在标识有云或质量不佳的区域范围内选择3年内相同时段的同类产品进行最大值合成法处理，得到处理后的作物生育期内的ET和GPP空间分布数据。