[发明专利]一种地下水深埋区农业水生产力模拟方法

说明书

本发明公开了一种地下水深埋区农业水生产力模拟方法。它包括如下步骤，步骤一：在区域内选取田间试验区并于试验区内布设典型监测点，采集各测点的土壤颗分与容重数据、作物物候发育数据、墒情监测数据与灌溉数据；步骤二：形成农业水生产力模型；步骤三：确定田间尺度农业水生产力模型的作物参数值与土壤参数值；步骤四：采集气象、灌区、土壤类型、种植结构的空间分布数据，基于空间叠加分析功能划分农业水文响应单元；步骤五：拟定区域尺度各农业水文响应单元的模型参数值，分布式模拟各响应单元的农业水生产力。本发明具有以少量参数、简单结构动态模拟作物生长‑水分运移的互馈效应，改善地下水深埋区农业水生产力模拟效果的优点。

技术领域

本发明涉及灌区水资源配置领域，更具体地说它是一种地下水深埋区农业水生产力模拟方法。

背景技术

传统农业，其发展依赖于农业灌溉。近年来，受气候变化和人类活动的影响，水资源短缺同用水需求之间的矛盾日益加剧，地表水资源不足以满足当地的用水需求，地下水被过度开发利用，还造成了植被退化、土壤盐渍化、土地沙漠化等一系列生态环境问题；为保障农业生产效益与生态环境安全，提高农业水分生产力水平、实现灌区水资源高效配置势在必行；

基于物理过程的农业水生产力模拟技术是估算不同灌溉情景下农业水分利用效率的重要手段，可支撑灌区水资源优化配置；尽管国内外对干旱半干旱灌区的水分生产力模拟技术取得了一定进展，但存在模型参数较多、地下水深埋区模拟精度不足、区域尺度应用困难的缺点；因此，具有简单结构、丰富物理涵义的地下水深埋区农业水分生产力模拟技术值得深入研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种地下水深埋区农业水生产力模拟方法，以少量参数、简单结构动态模拟作物生长-水分运移的互馈效应，改善地下水深埋区农业水生产力的模拟效果，易应用于区域尺度的分布式模拟，地下水深埋区模拟精度高，为灌区水资源高效配置提供技术支撑。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种地下水深埋区农业水生产力模拟方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：选取田间试验区、布设典型监测点以及采集各测点的数据；

在区域内选取田间试验区并于试验区内布设典型监测点，采集各测点的土壤颗分与容重数据、作物物候发育数据、墒情监测数据与灌溉数据；

步骤二：建立适用于地下水深埋区的概念性土壤水文模型，并耦合EPIC作物生长模型，形成农业水生产力模型；

步骤三：利用田间试验数据进行模型率定与验证，确定田间尺度农业水生产力模型的作物参数值与土壤参数值；

步骤四：采集气象、灌区、土壤类型、种植结构的空间分布数据，基于Arcgis的空间叠加分析功能将区域划分为若干个农业水文响应单元；

步骤五：拟定区域尺度各农业水文响应单元的模型参数值，分布式模拟各响应单元的农业水生产力。

在上述技术方案中，在步骤一中，选取田间试验区、布设典型监测点以及采集各测点的数据，具体包括如下步骤：

S11：在区域内选取田间试验区，并在试验区布设多个典型监测点，监测点具有区域代表性，覆盖区域范围主要的土壤类型、作物类型与灌溉制度；

S12：采集各监测点不同深度土层的土壤样本，基于烘干法测得土样容重数据，利用颗粒分析仪获取土样颗分数据；

S13：监测并记录各监测点每次灌溉的日期与灌溉水量数据；

S14：定期监测并记录作物生长指标与土壤墒情数据，其中叶面积指数通过冠层分析仪直接测量，地上部干物质量根据75℃恒温烘干法测量。

在上述技术方案中，在步骤二中，建立适用于地下水深埋区的概念性土壤水文模型，并耦合EPIC作物生长模型，形成农业水生产力模型，具体包括如下步骤：