【案例】如何简单快速地获得作物不同生育期的作物系数?
0 620 楼主 发表于 2018-09-27 17:06:18
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作物系数是指不同发育期中需水量与可能蒸散量的比值,常用Kc表示。


Kc值在作物生长过程中的变化规律是:前期由小到大,在作物生长旺盛时期达到最大值,后期逐渐减小。


作物系数Kc值代表作物类型和作物的发育。根据作物的发育阶段,单一作物可能有好几个Kc值。


在国外农业发达国家,联合国粮农组织的推荐方案中,也仅把作物全生育期的作物系数Kc划分为Kc ini、Kc mid、Kc end三个阶段。


在中国,由于按照作物种类、区域、灌溉方式等组合实验覆盖率极低,所以提供的作物系数稀疏而缺乏实际可利用性。


所以我们需要一种能够面向特定作物、特定区域、特定灌溉方式,基于实测数据提取,代表特定作物耗水量与当地气象之间关系的作物系数,我们把它定义为「真实作物系数rK」,可由公式rK=ETc/ET0计算得出。


那如何计算获得真实作物系数rK?


如果我们可以监测到每一天的作物实际耗水量数据,剔除哪些土壤含水量太高或者过低以及阴天、降雨导致的未能够充分进行土壤蒸发、农作物蒸腾消耗土壤水分的数据,获得作物的日耗水量ETc,则真实作物系数rK=ETc/ET0。


1. 作物日耗水量的获取

作物需水量是在正常生育状况和最佳水、肥条件下,作物整个生育期中,农田消耗于蒸散的水量。一般以可能蒸散量表示,即植株蒸腾量与株间土壤蒸发量之和,以毫米或立方米/亩计。作物需水量是一个理论值,作用是在实际作物耗水量发生之前告知人们理论上需要多少水。

在没有降雨、灌溉、地下水补充的条件下,土壤水分的减少主要由作物蒸发蒸腾导致,ET根系以上的土壤水分变化量则等于作物的日耗水量。

智墒现场工作图


利用智墒(智能土壤水分仪)通过对目标地土壤水分的动态监测,可获知作物根系每天从土壤中吸收了多少毫米的水分。智墒自动选定根系以上的所有土层,对早、晚两个时间点的水分值进行差值汇总计算,即为该日的作物日耗水量(降雨、灌溉除外)。 

典型作物土壤水分曲线图  来源:E生态


如上图典型作物水分曲线可以看出,8月9日0点开始至8月9日24点,10cm土壤水分曲线呈下降趋势,水分含量从25mm降至23.5mm,那么该日该作物10cm位置根系的耗水量为1.5mm;结合智墒分析出的根系深度,进行不同土层的数据汇总,这样便可以得出作物的日耗水量ETc。

作物实时根系深度  来源:E生态


作物不同发育期的需水量差别很大。一般在整个生育期中,前期小,中期达最高峰,后期又减少。作物的关键生育期,往往是需水临界期。如禾谷类作物的孕穗期,对缺水最为敏感,此期缺水,对生长发育极为不利,常造成大幅度减产。


2. 参考作物蒸发蒸腾量ET0的获取


参考蒸发蒸腾量ET0的计算可通过两种简单的方式获取。在东方生态E生态数据平台有从1981年至今37年具体到天的参考蒸发蒸腾量ET0大数据,平台同时提供预测未来七日参考蒸发蒸腾量ET0。

其次,在当地安装天圻(智慧型气象站)实时监测风速、风向、雨量、辐射、大气压力、空气湿度、空气温度等气象信息,根据彭曼公式实测当地ET0。 

如上已知作物需水量ETc、本地的参考蒸发蒸腾量ET0的前提下,根据公式rK=ETc/ET0,就可以计算出作物不同生育期内、不同时间内的真实作物系数rK,即作物需水和参考蒸发蒸腾量的对应关系。

利用这种方法可获取大量、丰富、全面的反映作物特性的作物真实系数rK,这为发现作物真实系数背后的更多规律提供了可能。

目前我们借助智墒实时监测土壤水分的变化,已经实现按天计算作物真实系数rK,形成了以天为单位的作物真实系数rK曲线。



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