一种地下微咸水咸淡一体自动化滴灌灌水方法技术

本发明专利技术属于微咸水灌溉技术领域，公开了一种地下微咸水咸淡一体自动化滴灌灌水方法，实现微咸水淡化过程与淡化水和微咸水的协同组合灌溉自动一体化，为作物提供充分的水分，并保证主根区土壤盐分在一定范围内，减小盐分胁迫，达到节约淡水的效果，省时省力，节水增产，高效用水。并且在每次灌溉中能按次序完成微咸水灌溉后淡化水灌溉，达到淡化水按需制水，按需储水，按需灌水，实现精准的微咸水淡化量的计算，储存与灌溉。储存与灌溉。储存与灌溉。

【技术实现步骤摘要】
一种地下微咸水咸淡一体自动化滴灌灌水方法


[0001]本专利技术涉及微咸水灌溉
，具体为一种地下微咸水咸淡一体自动化滴灌灌水方法。

技术介绍

[0002]盐碱地是我国的重要国土资源，占国土面积的9913万公顷。盐碱地的治理和合理利用是我国农业发展的关键问题。其中，不少地区的盐碱地是没有科学合理的灌溉管理造成的，一些浅地下水地区过度的灌溉造成了土壤的盐碱化。然而，随着淡水资源的稀缺问题日益突出，微咸水灌溉已然成为农业灌溉中的重要组成部分。用微咸水和淡化水协同灌溉的方法既能节约淡水又能降土壤盐分，是解决盐渍化浅地下水地区土壤盐渍化的重要技术。
[0003]微咸水和咸水淡化水协同灌溉是一种统筹地下水和咸水淡化水资源的灌溉方式，同时解决地表水的不足与地下水超采问题，防止地下水春季返盐。据已有研究统计，咸水淡化水的利用可以增加产量18％。然而：联合使用微咸水和淡化水时，难以掌握灌溉时间以及灌溉水量，且灌溉不及时会使作物产生水分胁迫，淋洗不及时会使盐分对作物生长产生胁迫，另外，精细化的操作需要投资更多的人力物力和时间。因此，对于微咸水储量丰富的地区提出一种微咸水和淡化水自动一体化滴灌方法，不仅提高了灌水效率，而且避免了土壤盐渍化的发生，还能提高作物产量。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种地下微咸水咸淡一体自动化滴灌灌水方法，实现微咸水和咸水淡化水自动灌水，为作物提供充分的水分，并保证主根区土壤盐分在一定范围内，轻松掌握灌溉时间以及灌溉水量，减小盐分胁迫，极小程度的使用淡水，达到节约淡水的效果，省时省力，节水增产，高效用水。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0008]一种地下微咸水咸淡一体自动化滴灌灌水方法，其特征在于：
[0009]包括如下步骤：
[0010]S1、建立基础数据库：收集数据，建立多年种植模式数据库、多年种植面积数据库、多年灌溉模式数据库、多年地下水质数据库、多年地下水位数据库、不同作物水分胁迫阈值数据库、不同作物盐分胁迫阈值数据库、多年土壤质地数据库、多年气象数据库、不同作物不同生育期根系分布特征数据库、不同作物计划湿润层数据库；
[0011]S2、选择微咸水淡化设备规模：根据多年种植模式数据库、多年种植面积数据库、多年灌溉模式数据库、多年地下水质数据库、多年地下水位数据库、多年土壤质地数据库、多年气象数据库，计算年需水量和月需水量，用年需水量的月均值与月需水量比较，取最大
值初步计算微咸水淡化设备规模；
[0012]S3、计算储水罐和废水灌的数量：在选择储水罐和废水罐时，还需要计算出各月的最小需水量，根据步骤S2中采用的数据库，计算年需水量和月需水量，用年需水量的月均值与月需水量比较，取最小值为基本单位选择储水罐和废水罐的规格，按照倍数级，选择储水罐和废水罐数量，有小数位数都进1，保留整数；
[0013]S4、安装地下微咸水咸淡一体自动化滴灌系统：所述微咸水咸淡一体自动化滴灌系统包括微咸水淡化系统和滴灌系统，地下水源经水泵抽出，在水泵出水口处分出两条线路，一条连接微咸水淡化系统，水净化后储存在储水罐和废水罐内，储水罐和废水罐并联连接，储水罐接入灌溉系统，一条直接连接滴灌系统，通过接入电磁阀控制各关键部位的启闭；
[0014]S5、种植作物：选择具有一定耐盐性的作物，保证作物能正常出苗生长；
[0015]S6、安装监测设备：安装土壤水盐传感器、地下水位和水质自动监测仪、气象监测仪、淡化水水位和水质监测仪，播种前测量数据包括不同深度土壤粒径、容重、田间持水量，播种后采用监测设备连续监测地下水位、地下水质、气象数据、土壤含水率、土壤电导率、淡化水储水灌中水位和水质；
[0016]S7、控制灌溉：采用决策系统进行决策，
[0017]A1、判断是否达到土壤含水率下限，如果否，不进行灌溉，如果是，进行步骤A2；
[0018]A2、判断是否达到减少作物产量的土壤盐分上限(减产25％)，如果否，进行步骤A3，如果是，进行步骤A4；
[0019]A3、计算灌水定额，灌溉水量计算为将当前土壤盐分(作物减产25％时所对应的盐分水平)降低到作物减产10％时所对应的盐分水平，计算完成后，打开地下微咸水咸淡一体自动化滴灌系统进行微咸水灌溉；
[0020]其中，执行步骤A3时，根据土壤水盐实时监测数据、地下水位数据、地下水质数据与考虑作物根系的作物减产量与土壤水盐含量建立的函数关系进行决策微咸水灌溉水量；
[0021]微咸水灌溉水量计算公式为：
[0022]其中，EC
bw
为灌溉微咸水的电导率(dSm
‑1)，EC
e
为作物减产量达到10％时所对应的土壤电导率(dSm
‑1)。
[0023]A4、计算灌溉水量，灌溉水量包括作物主根区盐分达到灌溉水对应盐分时所需的微咸水量和淡化水淋洗水量(土壤盐分上限降至作物减产0％时对应盐分)，计算完成后打开微咸水灌溉系统和微咸水淡化系统，主根区盐分达到微咸水所对应盐分时停止微咸水灌溉，进行淡化水灌溉；
[0024]其中，执行步骤A4时，根据土壤水盐实时监测数据、地下水位数据、地下水质数据与考虑作物根系的作物减产量与土壤水盐含量建立的函数关系进行决策微咸水灌溉水量和淡化水淋洗水量；
[0025]微咸水灌水量与淡化水淋洗水量计算公式为：
[0026][0027]作物减产量与考虑作物根系生长的函数关系式为：
[0028][0029]其中，EC
bw
为微咸水灌溉水电导率(dSm
‑1)；EC
ethreshold
为按照考虑作物根系生长的函数关系式计算出作物减产量为0％时对应的盐分；EC
w
为微咸水淡化水电导率(dSm
‑1)，其范围为按照考虑作物根系生长的函数关系式计算出作物减产量为0％时对应的盐分胁迫阈值到2dSm
‑1(微咸水和淡水划分的临界值)；Y
a
/Y
m
为减产量；rld
ij
为不同位置不同生育期的根长密度(cmcm
‑3)；EC
eij
为根长密度对应位置和对应生育期的土壤电导率(dS m
‑1)；RLD
j
为不同生育期0
‑
100cm根长密度(cmcm
‑3)，RLD为作物不同生育期0
‑
100cm根长密度之和(cmcm
‑3)；i表示不同位置；j表示不同生育期。
[0030]优选的，步骤S2中，
[0031]年需水量计算公式为：ET
年max
＝I
年
+P
年
+G
年
‑
ΔW
年
‑
R
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下微咸水咸淡一体自动化滴灌灌水方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、建立基础数据库：收集数据，建立多年种植模式数据库、多年种植面积数据库、多年灌溉模式数据库、多年地下水质数据库、多年地下水位数据库、不同作物水分胁迫阈值数据库、不同作物盐分胁迫阈值数据库、多年土壤质地数据库、多年气象数据库、不同作物不同生育期根系分布特征数据库、不同作物计划湿润层数据库；S2、选择微咸水淡化设备规模：根据多年种植模式数据库、多年种植面积数据库、多年灌溉模式数据库、多年地下水质数据库、多年地下水位数据库、多年土壤质地数据库、多年气象数据库，计算年需水量和月需水量，用年需水量的月均值与月需水量比较，取最大值初步计算微咸水淡化设备规模；S3、计算储水罐和废水灌的数量：在选择储水罐和废水罐时，还需要计算出各月的最小需水量，根据步骤S2中采用的数据库，计算年需水量和月需水量，用年需水量的月均值与月需水量比较，取最小值为基本单位选择储水罐和废水罐的规格，按照倍数级，选择储水罐和废水罐数量，有小数位数都进1，保留整数；S4、安装地下微咸水咸淡一体自动化滴灌系统：所述微咸水咸淡一体自动化滴灌系统包括微咸水淡化系统和滴灌系统，地下水源经水泵抽出，在水泵出水口处分出两条线路，一条连接微咸水淡化系统，水净化后储存在储水罐和废水罐内，储水罐和废水罐并联连接，储水罐接入灌溉系统，一条直接连接滴灌系统，通过接入电磁阀控制各关键部位的启闭；S5、种植作物：选择具有一定耐盐性的作物，保证作物能正常出苗生长；S6、安装监测设备：安装土壤水盐传感器、地下水位和水质自动监测仪、气象监测仪、淡化水水位和水质监测仪，播种前测量数据包括不同深度土壤粒径、容重、田间持水量，播种后采用监测设备连续监测地下水位、地下水质、气象数据、土壤含水率、土壤电导率、淡化水储水灌中水位和水质；S7、控制灌溉：采用决策系统进行决策，A1、判断是否达到土壤含水率下限，如果否，不进行灌溉，如果是，进行步骤A2；A2、判断是否达到减少作物产量的土壤盐分上限(减产25％)，如果否，进行步骤A3，如果是，进行步骤A4；A3、计算灌水定额，灌溉水量计算为将当前土壤盐分(作物减产25％时所对应的盐分水平)降低到作物减产10％时所对应的盐分水平，计算完成后，打开地下微咸水咸淡一体自动化滴灌系统进行微咸水灌溉；其中，执行步骤A3时，根据土壤水盐实时监测数据、地下水位数据、地下水质数据与考虑作物根系的作物减产量与土壤水盐含量建立的函数关系进行决策微咸水灌溉水量；微咸水灌溉水量计算公式为：其中，EC
bw
为灌溉微咸水的电导率(dSm
‑1)，EC
e
为作物减产量达到10％时所对应的土壤电导率(dSm
‑1)；A4、计算灌溉水量，灌溉水量包括作物主根区盐分达到灌溉水对应盐分时所需的微咸水量和淡化水淋洗水量(土壤盐分上限降至作物减产0％时对应盐分)，计算完成后打开微咸水灌溉系统和微咸水淡化系统，主根区盐分达到微咸水所对应盐分时停止微咸水灌溉，
进行淡化水灌溉；其中，执行步骤A4时，根据土壤水盐实时监测数据、地下水位数据、地下水质数据与考虑作物根系的作物减产量与土壤水盐含量建立的函数关系进行决策微咸水灌溉水量和淡化水淋洗水量；微咸水灌水量与淡化水淋洗水量计算公式为：作物减产量与考虑作物根系生长的函数关系式为：其中，EC
bw
为微咸水灌溉水电导率(dSm
‑1)；EC
ethreshold
为按照考虑作物根系生长的函数关系式计算出作物减产量为0％时对应的盐分；EC
w
为微咸水淡化水电导率(dSm
‑1)，其范围为按照考虑作物根系生长的函数关系式计算出作物减产量为0％时对应的盐分胁迫阈值到2dSm
‑1(微咸水和淡水划分的临界值)；Y
a
/Y
m
为减产量；rld
ij
为不同位置不同生育期的根长密度(cm cm
‑3)；EC
eij
为根长密度对应位置和对应生育期的土壤电导率(dS m
‑1)；RLD
j
为不同生育期0
‑
100cm根长密度(cm cm
‑3)，RLD为作物不同生育期0
‑
100cm根长密度之和(cm cm
‑3)；i表示不同位置；j表示不同生育期。2.根据权利要求1所述的一种地下微咸水咸淡一体自动化滴灌灌水方法，其特征在于：步骤S2中，年需水量计算公式为：ET
年max
＝I
年
+P
年
+G
年
‑
ΔW
年
‑
R
年
，其中，I
年
为多年最大灌水量，P
年
为多年平均降雨量，G
年

【专利技术属性】
技术研发人员：李仙岳，张月红，陈宁，胡琦，王军，佟长福，闫建文，史海滨，甄致新，郭淑豪，杨威，高晓瑜，
申请(专利权)人：内蒙古农业大学，
类型：发明
国别省市：