[发明专利]一种面向作物水分高效利用的多孔材料优化埋设方法

说明书

本发明提供了一种面向作物水分高效利用的多孔材料优化埋设方法，属于农业环保技术领域。本发明通过埋设不同体积和不同布局的多孔纤维材料，构建DSSAT模型模拟作物生长情况，通过遗传算法得到以作物水分利用效率为目标时的多孔材料埋设方案，为改善农田土壤结构和提高作物水分效率，促进农业可持续发展做出探索，本发明通过探讨多孔材料对于土壤水分的影响，通过植株累积干物质的能力来评价多孔材料对于水分利用效率的影响，并从中优选出最佳方案，为提高农田作物抗旱能力和水分利用效率提供新的方法。

技术领域

本发明属于农业环保技术领域，尤其涉及一种面向作物水分高效利用的多孔材料优化埋设方法。

背景技术

在全球气候变化背景下，气温升高加剧水循环，导致极端水文事件的发生，同时由于气象地理等因素导致我国降雨在时空分布上的不均，更加剧了干旱灾害发生的频率，严重制约农业的发展。

以保水剂为代表的高吸水材料，通过自身结构与土壤水之间的物理化学作用提高水分利用效率，促进作物生长。而多孔纤维材料(岩棉)作为其中的一种，在无土栽培领域岩棉通过自身高孔隙、吸水性和稳定性等优点，大量被应用于作物生长基质来调节作物生长环境，这是因为营养液中的水分和营养物质可以直接通过岩棉抵达作物根部，便于作物直接吸收。但当前岩棉应用主要集中在无土栽培领域，关于探究岩棉布设在自然条件下的土壤水分变化及高效利用的研究较少。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种面向作物水分高效利用的多孔材料优化埋设方法，通过埋设不同体积和不同布局的多孔纤维材料，构建DSSAT模型模拟作物生长情况，通过遗传算法得到以作物水分利用效率为目标时的多孔材料埋设方案，为改善农田土壤结构和提高作物水分效率，促进农业可持续发展做出探索。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种面向作物水分高效利用的多孔材料优化埋设方法，包括以下步骤：

S1、在研究区选取农田进行实验小区设计，并确定各实验小区的多孔材料埋设量以及布局方式；

S2、根据当地经验，确定实验小区的作物种植种类及管理措施；

S3、在土壤有效深度内分层埋设土壤含水量传感器，获取每日土壤含水量数据；

S4、根据作物生长期的需水规律，确定灌溉制度；

S5、基于作物生长过程中的特征变化划分生长期，根据所述每日土壤含水量数据，得到每个生长期内的土壤储水变化量；

S6、在每个生长期末期取植株样品烘干测量植株干质量，并根据所述植株干质量、灌溉制度以及所述土壤储水变化量计算得到不同生长期下的作物水分利用效率；

S7、基于多孔材料埋设量和布局方式，构建DSSAT模型所需的土壤输入文件，以及基于气象观测数据和作物管理措施构建DSSAT模型所需的气象数据输入文件和作物管理输入文件，基于所述作物水分利用效率对DSSAT模型进行参数率定处理；

S8、归一化均方根差作为DSSAT模型参数率定的评价参数，当归一化均方根差大于阈值时，则停止率定，并进入步骤S9；

S9、利用已率定好参数的DSSAT模型，构建基于多孔材料埋设量和布局方式的作物水分利用效率的单目标优化函数，确定约束条件，并利用遗传算法求解单目标优化函数，得到基于多孔材料埋设量和布局方式的作物水分利用效率最优的多孔材料埋设量以及埋设布局，完成面向作物水分高效利用的多孔材料优化埋设。