【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及节水农业效益评价方法，具体为一种农业用水效率和生态环境效应的统一评价方法。
技术介绍
1、中国是农业大国以及灌溉大国。农业用水占比不断下降，但仍然占据60％以上，大力发展节水农业，提高农业灌溉的节水水平是解决我国水制约因素，实现农业可持续发展的必然选择。发展节水农业涉及相关技术设备的投入、农业生产成本的增加，给农业生产技术和当地管理部门带来一系列的挑战，这不仅是一个技术问题，更是一个社会经济问题。因此，有必要建立科学适用的评价指标体系，尤其是在干旱、荒漠缺水地区，通过对节水农业效益评价，可对周边生态环境的改善发挥积极的作用，对该区域内植被的维护、水源的涵养、水土流失的抑制、风沙威胁减轻等方面都有十分有利的影响。对节水农业综合效益进行科学评价，有利于了解节水状态，对节水农业发展方向具有一定的指导意义，也为提高粮食产量作出贡献。
2、农业用水效率和生态环境效应的统一评价方法通常涉及跨学科的分析，结合了水资源管理、农业工程、环境科学和生态学等领域的知识。创建这样一个统一的评价方法，不仅需要对农业用水的直接效益进行量化，还需要考虑用水活动对生态系统的长远影响。农业用水效率和生态环境效应是两个关键领域，它们在可持续农业和水资源管理中具有重要作用。以下是这两个领域的概述及其评价方法：农业用水效率涉及在最小化水资源消耗的同时最大化农业产出的概念。灌溉系统输送水到作物根部的效率，通常通过灌溉水的实际使用量与理论需求量之比来衡量。经济水生产力：每立方米用水产生的经济价值。但是目前的模型的普适性有限，可能需要针对不同地区和
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种农业用水效率和生态环境效应的统一评价方法，解决了模型的普适性有限的问题。
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种农业用水效率和生态环境效应的统一评价方法，包括以下步骤：
5、s1、明确模型的应用场景、需要解决的问题，并根据所需要的目标选定量化指标，并构建指标公式，wpi的表示公式：
6、
7、bi的模型公式：
8、
9、其中，pi是物种i在总物种中所占的比例，s是物种总数；
10、s2、收集用于计算所选指标数据，对收集的数据进行数据清洗、异常值处理、缺失值插补，使用统计方法如回归分析来估计缺失的数据，将不同来源的数据进行整合到，构建一个多源数据平台，使用gis和遥感技术来提升数据的空间分辨率和应用价值；
11、s3、首先建立水量平衡模型来描述水资源在系统内的分布和变化，通过以下方程表示：p+i+r＝et+t+d+δs；
12、s4、其次使用系统动力学建立作物生长、水能利用和生态影响之间的相互作用模型；
13、s5、再将水量平衡模型与生态模型集成，形成水-作物-生态相互作用的综合模型；
14、s6、用历史数据对模型进行验证，比对模型预测结果和实际观测数据，评估模型的准确性和可靠性；
15、s7、通过灵敏度分析和不确定性分析来确定模型对参数变化的响应，以及预测的可靠性。
16、优选的，所述需要解决的问题包括提高灌溉效率、保护和改善水质、维持或提升生物多样性，所述量化指标包括水的生产力指数：wp i、生物多样性指数：b i，水的生产力指数表示水利效率，生态环境效果由生物多样性指数表示。
17、优选的，所述指标数据包括气象、土壤、灌溉、作物产量、生物多样性记录，所述其中p、i、r、et、t、d、δs分别代表降水、灌溉输入、地表径流、蒸散发、作物耗水、深层渗透和土壤水储量的变化。
18、优选的，所述多源数据平台的数据来源包括气象站点记录、卫星遥感、土壤测试、田间观测、统计年鉴。
19、优选的，所述多源数据平台的具体构建步骤为：a.数据融合、b.数据存储、c.数据分析、d.数据可视化。
20、优选的，所述作物生长、水能利用和生态影响之间的相互作用模型使用系统动力学软件vens im进行模拟。
21、优选的，所述水-作物-生态相互作用的综合模型的具体步骤为：
22、e.使用水量平衡模型；
23、f.建立集成作物生长模型：g＝f(w,t1,l)，其中g：作物生长率、w：可用水量、t1：温度、l：光照强度；
24、g.整合生态效应模型：e＝f(δs,d1,m)，其中e：生态效应、δs：土壤水分变化、d1：生物多样性变化、m：微生物活性变化。
25、优选的，所述灵敏度分析和不确定性分析来确定模型对参数变化的响应的具体步骤为利用蒙特卡洛方法，重复运行模型多次。
26、(三)有益效果
27、本专利技术提供了一种农业用水效率和生态环境效应的统一评价方法。具备以下有益效果：
28、通过设计水-作物-生态相互作用的综合模型的整体性分析，能够综合考虑作物生长、水资源分配、灌溉效率和生态影响之间的相互关系，提供系统的全景视图，反映了随时间变化的过程，可以模拟长期的动态变化，预测未来的趋势和结果，可以确定模型中哪些参数是关键因素，增加普适性。
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1.一种农业用水效率和生态环境效应的统一评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种农业用水效率和生态环境效应的统一评价方法，其特征在于：所述需要解决的问题包括提高灌溉效率、保护和改善水质、维持或提升生物多样性，所述量化指标包括水的生产力指数：WPI、生物多样性指数：BI。
3.根据权利要求1所述的一种农业用水效率和生态环境效应的统一评价方法，其特征在于：所述指标数据包括气象、土壤、灌溉、作物产量、生物多样性记录，所述其中P、I、R、Et、T、D、ΔS分别代表降水、灌溉输入、地表径流、蒸散发、作物耗水、深层渗透和土壤水储量的变化。
4.根据权利要求1所述的一种农业用水效率和生态环境效应的统一评价方法，其特征在于：所述多源数据平台的数据来源包括气象站点记录、卫星遥感、土壤测试、田间观测、统计年鉴。
5.根据权利要求1所述的一种农业用水效率和生态环境效应的统一评价方法，其特征在于：所述多源数据平台的具体构建步骤为：a.数据融合、b.数据存储、c.数据分析、d.数据可视化。
6.根据权利要求1所述的一种农
7.根据权利要求1所述的一种农业用水效率和生态环境效应的统一评价方法，其特征在于：所述水-作物-生态相互作用的综合模型的具体步骤为：
8.根据权利要求1所述的一种农业用水效率和生态环境效应的统一评价方法，其特征在于：所述灵敏度分析和不确定性分析来确定模型对参数变化的响应的具体步骤为利用蒙特卡洛方法，重复运行模型多次。
...【技术特征摘要】
1.一种农业用水效率和生态环境效应的统一评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种农业用水效率和生态环境效应的统一评价方法，其特征在于：所述需要解决的问题包括提高灌溉效率、保护和改善水质、维持或提升生物多样性，所述量化指标包括水的生产力指数：wpi、生物多样性指数：bi。
3.根据权利要求1所述的一种农业用水效率和生态环境效应的统一评价方法，其特征在于：所述指标数据包括气象、土壤、灌溉、作物产量、生物多样性记录，所述其中p、i、r、et、t、d、δs分别代表降水、灌溉输入、地表径流、蒸散发、作物耗水、深层渗透和土壤水储量的变化。
4.根据权利要求1所述的一种农业用水效率和生态环境效应的统一评价方法，其特征在于：所述多源数据平台的数据来源包括气象站点记录、卫星遥感、土壤测试...
【专利技术属性】
技术研发人员：高芸，马春芽，李平，
申请(专利权)人：中国农业科学院农田灌溉研究所，
类型：发明
国别省市：
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