全文总字数:9061字
摘 要:为了使农业灌溉更加高效合理、更加节约水资源,合理的灌溉决策至关重要。同时,研究一款可以实现灌溉决策的APP可以带来很多帮助,如让农民可以随时随地了解种植土壤和作物的各项参数,更加科学地对农民进行灌溉指导。本文概述了现在的农业发展现状和一些常用的灌溉方式,重点介绍了基于作物系数法和Penman-Monteith模型的灌溉策略,其中基于双作物系数法的灌溉方式使用更广,其分别考虑土地蒸发和作物蒸腾来估算作物蒸散量,制定基于蒸散量的灌溉决策,即当田间蒸发蒸腾总量大于土壤中可供作物利用水分时进行灌溉,灌溉量为上次灌溉后总蒸散量。同时,还介绍了现代农业的信息化程度,重点分析了灌溉决策APP开发应用现状,实现实时显示田间气象数据、田间含水量等数据,同时远程推送相关的灌溉决策对农民进行指导,以达到节约用水、节约人力、高效灌溉的目的。
关键词:双作物系数法、蒸散量、灌溉决策、决策软件
引言
农业是我国各项经济发展的基础,发展现代化农业可以提高农民生活水平,改善人民生活质量,推动各行各业更全面协调地发展,实现全体人民共同富裕的伟大目标。目前,我国农业发展大多还处于初级阶段,农业生产机械化、自动化程度还很低,灌溉水平不高,常常造成水资源的浪费,还不能满足作物的生长需要。高效合理的灌溉不仅有助于作物的生长,还可以节约成本节约水资源。
在制定灌溉决策中,蒸散量是决定灌溉的一个重要参数。蒸散(Evapotranspiration, ET)是土壤和植物向大气中挥发水分的过程,其中包括蒸发和蒸腾。蒸发和蒸腾分别是指由土壤和植物向大气输送水分的过程。估算植物的蒸散量有利于制定适合植物生长的灌溉量和灌溉时间。通过不同方法计算出蒸散量,进而做出合理的灌溉决策,适合应用于种植在不同环境的植物。
如今智能手机已经普及,通过手机控制对作物生长状态监测和灌溉越来越普遍。国内外已经有基于ET做出灌溉决策的手机软件,人们通过手机软件就能了解作物和土壤的各项参数,根据专家给出的建议,选择合适的灌溉时间和灌溉量。配套远程通讯技术,在田间安装相关控制器和执行器,通过手机就能实现远程控制灌溉。
本课题拟以温室大棚种植圣女果为对象,研究双作物系数法准确估算蒸散量,制定合理高效的灌溉方案,并开发相关的App执行软件,实现远程监控、信息推送和灌溉决策。本课题通过研究基于双作物系数法的灌溉决策,探索远程控制技术,为实现农业自动化和信息给出一种实行方案,对农民进行灌溉指导,有着广阔的发展前景。
2 国内外研究现状
蒸散量计算
计算模型
蒸散量在农业水平衡中有着重要的地位,农业的合理高效灌溉离不开对ET的估算。在各种蒸散量估算模型中,美国粮农组织(Food and Agriculture Organization, FAO)提出的Penman-Monteith公式被认为是目前计算参考作物蒸散量 (ET0)的标准公式[1],其计算公式为:
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