[发明专利]一种判别地区间主要粮食作物适水种植的方法

摘要

本发明涉及一种判别地区间主要粮食作物适水种植的方法，包括：划分区域；作物划分；逐旬计算粮食作物需水量；按旬计算粮食作物生长期内有效降雨量；灌溉需水量计算；农作物生产要素特征向量分析；归一化；适水种植评判。本发明是基于虚拟水、水足迹理论，运用层次分析方法建立主要粮食作物适水种植的判别公式，并应用该公式提出了判别地区间主要粮食作物适水种植的方法，客观、全面的反映粮食生产与水资源使用，即有效雨量和灌溉水量，空间特征，为农业水资源的合理化应用，以及主要粮食作物适水种植布局提供科学依据。

主权项

1.一种判别地区间主要粮食作物适水种植的方法，所述方法的步骤如下：划分区域的步骤：按照地形、气候、社会经济发展情况的特点将大范围区域归类划分成若干研究区域；收集各研究区域主要粮食作物生育期、与生育期相关的气象数据、降雨资料；作物划分的步骤：粮食作物划分为i类粮食作物，i为自然数，代表水稻、小麦、玉米、高粱、红薯、白薯、紫薯中的一种；逐旬计算粮食作物需水量的步骤：通过公式计算研究区域逐旬的i类粮食作物蒸散量ET₀：其中：Δ为饱和水汽压‑温度曲线斜率；R_n为输入作物冠层的净辐射；G为增热土壤消耗的能量；γ为湿度计常数；T为平均气温；U₂为2m高风速；e_a为饱和水汽压；e_d为实际观测水汽压；通过公式计算研究区域逐旬的小类粮食作物需水量ET_i：ET_i = ET₀×Kc_i其中：Kc_i为i种粮食作物系数；按旬计算粮食作物生长期内有效降雨量的步骤：以区域内各气象站点的旬降水量为基础，用泰森多边形法计算面雨量，结合旬的作物需水量，计算区域不同粮食作物生育期内的有效降水量：PE_i= f（P）= min（P，PE_i）式中，P为研究区域逐旬降水量值；PE_i为各分区i种粮食作物的有效降水量；灌溉需水量计算的步骤：粮食作物生长首先汲取生长期内的有效雨量，不足部分再由灌溉水量补充：式中，IR_i为各分区第i种粮食作物的灌溉需水量；灌溉水占比计算的步骤：灌溉水在需水量中所占比例的计算： ；其特征在于，农作物生产要素特征向量分析的步骤：以用水量少、投入小、产出大为准则，利用层次分析法对多目标、多准则、无结构性的复杂粮食物生产系统进行综合诊断，按照粮食作物各生产要素之间的类别和层级，进行有机组合和层次划分，建立递进层次结构，采用两级指标判断矩阵群求得综合目标最大，层次分析矩阵：第一级：包括生产需水量、生产投入、生产产出三类指标，对于节约利用水资源、增产增收来讲，一方面期望生产需水量小、产出大，两者相比前者比后者略重要；一方面期望生产投入小、产出大，两者相比重要性相当，判断矩阵A为：；第二级：包括生产需水量、投入、产出三个指标矩阵，采用矩阵群进行分析，需水量矩阵包括粮食生产需水量ET和灌溉水占比两个指标，期望粮食作物生育期ET值小，灌溉水占ET的比例低，随着农业生产用水量的短缺，两个指标的重要程度相当，其判断矩阵为：；投入矩阵包括生产成本、土地成本两个指标，期望生产成本小，土地成本小，指标重要性排序为生产成本稍高于土地成本，其判断矩阵：；对矩阵B₁、B₂进行最大特征根计算，确定其相应的特征向量；归一化的步骤：以需水量少、投入小、产出大为准则选取要素标准值，其中ET、灌溉水占比、生产成本、土地成本以最小值为标准值，用标准值除以各地实际值作为归一化后的标准化值，主产品产量以最高为标准值，用各地实际值除以标准值作为归一化后的标准化值；适水种植评判的步骤：利用如下公式计算多个粮食作物适水种植综合评分V值：式中：为作物i适水种植综合评分；为作物i需水量的标准值；为作物i需水量的实际值；为作物i灌溉水占比的标准值；为作物i灌溉水占比的实际值；为作物i每亩生产成本的标准值；为作物i每亩生产成本的实际值；为作物i每亩土地成本的标准值；为作物i每亩土地成本的实际值；为作物i每亩粮食产量的标准值；为作物i每亩粮食产量的实际值；将多个V值进行排序，分别绘制各V值的递减曲线，根据V值曲线斜率变化区间，结合研究区域粮食作物的实际情况，分析确定研究区域的适水种植组合判别区间。