一种基于马铃薯根系时空分布的在地化灌溉方法技术

本发明专利技术属于农业领域，具体涉及一种基于马铃薯根系时空分布的在地化灌溉方法。该在地化灌溉方法包括如下过程：一、在本地选择采用典型生产模式和等量灌溉方案种植的马铃薯作物作为采样对象。二、在不同生长期对马铃薯植株进行根系采样和预处理，并对采集到的根系样本的根系长度和干重进行测量。三、统计出马铃薯的根系时空分布特征，并生成对应的根系时空分布图。四、选择滴灌的灌溉方式，根据根系时空分布图生成对应的精细化灌溉策略。特别地，步骤二中本实施例采用基于深度学习和机器视觉的数字化测量方案。本发明专利技术解决了马铃薯产品灌溉方式不合理导致的水资源浪费和马铃薯产量较低等问题，在一定程度上缓解了当地马铃薯产区的水资源短缺困境。的水资源短缺困境。的水资源短缺困境。

【技术实现步骤摘要】
一种基于马铃薯根系时空分布的在地化灌溉方法


[0001]本专利技术属于农业领域，具体涉及一种基于马铃薯根系时空分布的在地化灌溉方法。

技术介绍

[0002]马铃薯是一种重要的经济作物，马铃薯的淀粉含量丰富，在某些地区也作为人民的主粮食用，是全球第四大重要的粮食作物。马铃薯是一种比较耐旱的作物，因此在我国北方半干旱地区广泛种植，例如内蒙古阴山北麓地区就是我国的一个重要的马铃薯产区。
[0003]内蒙古大部分马铃薯主产区的土壤均属于保水保肥能力差的沙质土壤，为了提高产量，种植户在马铃薯种植周期内通常需要消耗大量的农业用水。在该地区大部分马铃薯产区，由于种植过程中不科学的灌溉方式和过量施用氮肥，导致当地马铃薯水肥利用效率较低。这不仅会严重造成水资源的浪费，土壤盐碱化，也会不断加剧由硝酸盐淋洗导致的地下水污染风险。
[0004]考虑到马铃薯种植区域大多处于水资源并不丰富的半干旱区域，传统的粗放式灌溉方式造成的水资源短缺问题日益成为限制马铃薯产业进一步发展的主要因素之一。在内蒙古马铃薯主产区开展灌溉技术的创新，提高马铃薯的水分利用效率势在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于马铃薯根系时空分布的在地化灌溉方法，其特征在于，其用于以传统灌溉用水量为约束，根据马铃薯不同生长周期对水分的需求以及不同区域的土壤状况设计对应的精细化灌溉策略，以提高灌溉时的水分利用效率；所述在地化灌溉方法包括如下过程：一、采样对象的选择在本地选择采用典型生产模式和等量灌溉方案种植的马铃薯作物作为采样对象，用于获取植株在包含苗期、块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期的全生长周期内的植株根系样本；二、根系的采样与测量在不同生长期对马铃薯植株进行根系采样和预处理，并对采集到的根系样本的根系长度和干重进行测量；其中，根系长度为同一深度范围内所有根系的总长度，并采用基于图像处理的植株根系长度测量方法对马铃薯的根系长度进行测量；三、根系时空分布图的统计基于采集到的不同时期的马铃薯的根系在不同深度范围内的称重和长度测量结果，统计出马铃薯的根系时空分布特征，并生成对应的根系时空分布图；所述根系时空分布图反应了作物的根系在不同土壤深度范围内的根系分布量随生长周期的变化规律；四、灌溉策略的生成选择滴灌的灌溉方式，然后根据上步骤的根系时空分布图生成对应的精细化灌溉策略，具体过程如下：(1)将常规的等量灌溉方案的总灌溉量V
b
作为精细化灌溉策略的总量约束；(2)将根系时空分布图中各时期的80％根系的最大深度作为对应灌溉时期滴灌土壤湿润体的目标深度Z；(3)采用下式的灌溉数学模型计算出每轮灌溉任务中单个滴灌带滴头下对应的出水量V：上式中，V
b
表示当前灌溉轮次中每公顷土地面积的总灌溉量，单位为m3；n为每公顷面积内滴灌系统的滴头数量；Z为滴灌后土壤湿润体的目标深度，单位为m；q是滴灌带的滴头流量，单位为m3/h；K
s
(Z)为一个与目标深度Z相关的表征土壤饱和导水率的函数，单位为m/s；a为灌溉数学模型的一个系统参数，a用于修订灌溉数学模型在不同场景中应用时的模型偏差；(4)根据计算出的每个灌溉轮次下对应的单个滴灌带滴头下对应的出水量V，对马铃薯种植区的滴灌系统的灌溉模式进行调整。2.如权利要求1所述的基于马铃薯根系时空分布的在地化灌溉方法，其特征在于：步骤一中，采样对象要求采用典型生产模式和等量灌溉方案种植，种植过程中需要控制的生产因素包括：植株行间距、种植密度、总灌溉量、灌溉频次、肥料的用法用量，种植期、出苗期和收获期；将采样对象的来源设置为同一产区的不同区域，并在每个区位内选择多处不同样本采
样点，以克服样本的抽样误差。3.如权利要求2所述的基于马铃薯根系时空分布的在地化灌溉方法，其特征在于：采样对象的马铃薯播种行距为90cm，株距为30cm，播种密度为3.7
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104株/hm2；马铃薯整个生长季的总灌溉量为1800m3/hm2，灌溉8次，每7
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8天灌溉一次，灌溉方式为等量灌溉，灌溉量为225m3/hm2；种植所用氮肥为尿素，施用量为300kg/hm2，播种时撒施30％，滴灌追肥70％；磷肥为过磷酸钙，施用量为180kg/hm2，钾肥为硫酸钾，施用量为300kg/hm2，在播种时与磷肥一次性全部撒施；播种期为5月4
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6日，出苗期为6月14
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17日，收获期为9月10
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12日。4.如权利要求1所述的基于马铃薯根系时空分布的在地化灌溉方法，其特征在于：步骤二中，植株根系的采样和预处理方法如下：(1)按照180cm
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90cm的面积选择围合植株的土方开挖区域；并根据植株生长周期选择开挖深度，获取包含植株根系的土方；其中，苗期开挖深度为60cm，其他生育时期开挖深度均为120cm；(2)将土方按照10cm为分层间隔从土表向下依次分层，得到不同层的样本块；(3)将样本块破碎并过20目网筛，收集的根系经人工剔除残余杂质后装入到网袋中；(4)将网袋中各深度处采集到的根系样品用清水清洗后用滤纸吸干水分，并完整展开后均匀放置在背景板上；(5)通过图像采集设备获取背景板的正投影方向上的样本图像；所述样本图像用于测量根系长度；(6)图像采集结束后将不同深度处的根系样品以105℃的温度杀青，并以80℃的温度烘干至恒重，烘干后...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌兰，贾立国，苏力德，秦永林，石晓华，樊明寿，
申请(专利权)人：内蒙古农业大学，
类型：发明
国别省市：