【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于盐碱农田膜下灌溉的，具体涉及一种考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法。
技术介绍
1、农业发展在中国具有战略性的地位，对国家的经济、社会和生态发展都有着重要的意义。盐碱地的开发可以扩大耕地的面积，增加农业用地，提高农产品产量，增强粮食供应的稳定性。西北旱区拥有丰富的光热资源和土地资源，但降雨稀少、蒸发强烈、地下水矿化度高，土壤盐碱化和水资源短缺一直是制约该地区农业健康发展的重要因素。其中，新疆地区的盐碱化问题尤为突出。新疆是我国盐碱地占有面积最大的省份，其盐碱土面积约为1100万hm2，占全国盐碱地的近1/3。通过从上世纪80年代至今的探索发现，膜下滴灌和暗管排盐的联用是解决这一问题的关键，然而由于灌排模式不配套，膜下滴灌和暗管排盐的应用并未实现节水抑盐分目的。
2、新疆现有的灌溉淋洗方式主要有2种，包括①“干播湿出+头水压盐”；②休耕期集中淋洗(冬灌或者春灌)，生育期则仅考虑作物需水进行经验灌溉。所谓“干播湿出+头水压盐”就是在作物播种前既不进行冬灌也不进行春灌，整地后直接铺膜播种，待气温稳定后随时滴水，实现作物的出苗和压盐。而传统的冬春灌则是在休耕期进行大定额漫灌，从而实现土壤压盐，保证作物生长。但目前的灌排模式主要存在两方面的问题：一方面在作物生育期，实际应用中膜下滴灌仍采用经验灌溉，没有充分考虑作物的动态水分胁迫阈值和耐盐阈值，灌溉中存在过度灌溉或灌溉不足的现象，往往会引起土壤次生盐碱化、水分生产力下降以及作物产量减少；另一方面在冬灌期过于追求排盐目标，未根据作物根层土壤盐分的动态变化考虑按需
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，该方法通过同时考虑作物生育期水盐胁迫阈值以及非生育期淋洗阈值，提出了适用于盐碱地区的“动态控灌+间歇淋洗”灌排协同调控运行模式，该模式可为盐碱地区管理和运行灌排协同调控系统提供科学指导和参考依据。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，包括如下步骤：
4、步骤1：根据作物种类划定作物生育期并且确定作物在各生育期的动态耐盐阈值、水分胁迫阈值，以及确定作物适宜生长的水分区间；
5、步骤2：运用水盐运移与作物生长模拟模型对作物生长过程中的土壤水盐动态变化数据进行模拟，并将模拟结果与步骤1中得到的作物生育期的动态耐盐阈值、水分胁迫阈值以及适宜生长的水分区间进行比较确定灌水量；
6、步骤3：采用水盐运移与作物生长模型模拟定频冬灌并根据模拟结果确定冬灌淋洗的判定深度和淋洗阈值范围；
7、步骤4：根据研究区的地下水位和多年气象条件，结合步骤2得到的生育期动态控灌方法和步骤3得到的淋洗深度和淋洗阈值范围，利用水盐运移和作物生长模型进行长时间序列的模拟得出最优淋洗阈值，从而确定研究区的灌排协同调控运行模式。
8、进一步地，步骤1中划定的作物生育期作包括生长初期、快速生长期、生长中期、生长末期，并确定作物每个阶段对应的主根层深度。
9、进一步地，生长初期的主根层深度为0-20cm，快速生长期的主根层深度为0-40cm，生长中期的主根层深度为0-60cm，生长末期的主根层深度为0-60cm。
10、进一步地，水盐运移与作物生长模拟模型为由hydrus-2d和swap耦合得到h2dswap耦合模型。
11、进一步地，步骤2中，当模拟的土壤含水量高于水分区间下限且含盐量小于作物耐盐阈值时则无需滴灌；当模拟的土壤含水量低于水分胁迫阈值时，则进行滴灌；此外，不管在什么情况下，一旦模拟的土壤含盐量超出该阶段的作物生长耐盐阈值时则进行滴灌淋洗。
12、进一步地，滴灌水量按下式计算确定：
13、
14、式中，q为灌水定额；θrd为根系层土壤含水率；θrd，fc为根系层土壤体积含水量；rd为根系层深度；srd，th为根系层深度下的作物耐盐阈值；srd为根系层土壤含盐量；γ为土壤容重；p为土壤湿润比；k是排盐系数，表示单位体积水量从土壤中带走的盐分；为生育期盐分淋洗系数；β为生育期滴灌定额系数；α为水分下限系数。
15、进一步地，步骤3具体实现方法包括：
16、设置多种不同的地下水位埋深和冬灌频次的组合情景，采用水盐运移与作物生长模型进行模拟得到各种组合的年均灌水量、年均水分生产力、年均排水量、年均排盐量情况，再以年均水分生产力最大为目标筛选出最优组合情景；
17、再对最优组合情景下的土壤剖面的水盐情况采用水盐运移与作物生长模型进行模拟，得到土壤盐分的波动范围以及冬灌发生与否时的土壤各层盐分变化情况，根据土壤盐分的波动范围确定淋洗阈值范围，根据冬灌发生与否时的土壤各层盐分变化情况确定冬灌淋洗的判定深度。
18、进一步地，步骤3中地下水设置4种不同的埋深，分别为1.7m、2.0m、2.5m、和3.0m；冬灌频次设置5种，分别为免冬灌、1年1灌、2年1灌、3年1灌和4年1灌。
19、进一步地，步骤3中在对土壤剖面进行水盐分析时，将土壤剖面范围划定为0-60cm、60-100cm、60cm至地下水位和土壤全剖面进行分析。
20、进一步地，步骤4中具体实现方法为：
21、从淋洗阈值范围内选取多种阈值，根据研究区的地下水位和多年气象条件，利用水盐运移和作物生长模型进行长时间序列的土壤盐分模拟，并提取冬灌淋洗的判定深度范围内土壤盐分均值且将其与淋洗阈值进行比较，当土壤含盐量大于淋洗阈值时则进行冬灌淋洗否则不进行冬灌，其中，冬灌的灌水量按照步骤2生育期动态控灌方法进行；
22、在模拟结束后输出不同淋洗阈值下的水盐动态变化、用水量和水分生产力，最后以水分生产力最大为目标从多种阈值中确定出最优的淋洗阈值大小。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术在作物生育期进行膜下滴灌时通过考虑作物不同生育阶段的动态水盐阈值能够实现作物的“动态控灌”；在非生育期，确立了适宜作为判断是否需要进行淋洗的土壤深度和盐分淋洗阈值从而实现了“间歇淋洗”，将生育期和非生育期的灌溉与淋洗方法进行结合，最终得到了适用于盐碱地区的“动态控灌+间歇淋洗”灌排协同调控运行模式，与现有模式相比，新模式的应用能够解决新疆地区现有灌排模式中存在的生育期灌溉未充分考虑作物的水盐胁迫阈值引起的减产、土壤次生盐碱化以及非生育期每年均进行大水漫灌造成的水资源浪费等问题，极大程度上促进了新疆地区农业增产和农民增收。
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1.一种考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，其特征在于，步骤1中划定的作物生育期作包括生长初期、快速生长期、生长中期、生长末期，并确定作物每个阶段对应的主根层深度。
3.根据权利要求2所述的考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，其特征在于，生长初期的主根层深度为0-20cm，快速生长期的主根层深度为0-40cm，生长中期的主根层深度为0-60cm，生长末期的主根层深度为0-60cm。
4.根据权利要求1所述的考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，其特征在于，水盐运移与作物生长模拟模型为由HYDRUS-2D和SWAP耦合得到的H2DSWAP耦合模型。
5.根据权利要求1所述的考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，其特征在于，步骤2中，当模拟的土壤含水量高于水分区间下限且含盐量小于作物耐盐阈值时则无需滴灌；当模拟的土壤含水量低于水分胁迫阈值时，则进行滴灌；此外，不管在什么情况下，一旦模拟的土壤含盐量超出该阶段的作物生长耐盐阈值时则进行滴
6.根据权利要求5所述的考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，其特征在于，滴灌水量按下式计算确定：
7.根据权利要求1所述的考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，其特征在于，步骤3具体实现方法包括：
8.根据权利要求7所述的考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，其特征在于，步骤3中地下水设置4种不同的埋深，分别为1.7m、2.0m、2.5m、和3.0m；冬灌频次设置5种，分别为免冬灌、1年1灌、2年1灌、3年1灌和4年1灌。
9.根据权利要求7所述的考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，其特征在于，步骤3中在对土壤剖面进行水盐分析时，将土壤剖面范围划定为0-60cm、60-100cm、60cm至地下水位和土壤全剖面进行分析。
10.根据权利要求1所述的考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，其特征在于，步骤4中具体实现方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，其特征在于，步骤1中划定的作物生育期作包括生长初期、快速生长期、生长中期、生长末期，并确定作物每个阶段对应的主根层深度。
3.根据权利要求2所述的考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，其特征在于，生长初期的主根层深度为0-20cm，快速生长期的主根层深度为0-40cm，生长中期的主根层深度为0-60cm，生长末期的主根层深度为0-60cm。
4.根据权利要求1所述的考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，其特征在于，水盐运移与作物生长模拟模型为由hydrus-2d和swap耦合得到的h2dswap耦合模型。
5.根据权利要求1所述的考虑作物水盐动态阈值的灌排协同调控方法，其特征在于，步骤2中，当模拟的土壤含水量高于水分区间下限且含盐量小于作物耐盐阈值时则无需滴灌；当模拟的土壤含水量低于水分胁迫阈值时，则进...
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