本發(fā)明屬于農(nóng)田作物管理，尤其涉及一種農(nóng)田作物灌溉水生產(chǎn)力分布式提升方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、規(guī)?；芾淼霓r(nóng)田在當(dāng)今中國發(fā)展迅速，它具備個體農(nóng)戶分散管理所不具備的高度機械化和節(jié)約勞動力的特點。而在實際的農(nóng)田作物管理中一直遵循均一且粗放的管理模式，并未考慮存在的土壤空間異質(zhì)性而導(dǎo)致農(nóng)田內(nèi)作物產(chǎn)量存在變異性，同時也導(dǎo)致了作物灌溉水生產(chǎn)力低下。因此，如何“因地制宜”地對作物進行分布式管理，對不同區(qū)域施行各異的管理模式，在穩(wěn)產(chǎn)的前提下提升灌溉水生產(chǎn)力，是目前亟待解決的問題。

2、農(nóng)田內(nèi)作物灌溉水生產(chǎn)力主要受土壤物理性質(zhì)、養(yǎng)分和水肥管理等因素的影響。國內(nèi)外學(xué)者用不同方法分析了不同土壤指標(biāo)作物產(chǎn)量、灌溉水生產(chǎn)力的影響，進行了多種水肥制度優(yōu)選的單點實驗，但對于作物灌溉水生產(chǎn)力的區(qū)域性分布式綜合提升方案的研究較少。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何制定作物區(qū)域性分布式綜合提升方案，提供一種農(nóng)田作物灌溉水生產(chǎn)力分布式提升方法和裝置。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

3、一種農(nóng)田作物灌溉水生產(chǎn)力分布式提升方法，其特征在于，包括：

4、步驟s1、獲取土壤物理指標(biāo)和養(yǎng)分指標(biāo)；

5、步驟s2、基于土壤物理指標(biāo)和養(yǎng)分指標(biāo)，使用模糊聚類法對農(nóng)田進行管理區(qū)劃分；在各管理分區(qū)內(nèi)使用偏最小二乘判別分析法對各土壤指標(biāo)對作物灌溉水生產(chǎn)力的貢獻率進行排序，獲得作物灌溉水生產(chǎn)力的驅(qū)動因子；使用邊界線分析法確定各管理區(qū)內(nèi)作物灌溉水生產(chǎn)力驅(qū)動因子的調(diào)控閾值；

6、步驟s3、計算各管理區(qū)作物實際階段性耗水量，建立灌溉制度優(yōu)化模型，應(yīng)用遺傳算法對灌溉制度優(yōu)化模型進行多目標(biāo)優(yōu)化求解，得到優(yōu)化灌溉制度；將作物灌溉水生產(chǎn)力驅(qū)動因子的調(diào)控閾值和優(yōu)化灌溉制度結(jié)合，得到農(nóng)田分布式作物管理方案。

7、作為優(yōu)選，步驟s2中，在各管理分區(qū)內(nèi)使用偏最小二乘判別分析法，依據(jù)變量投影重要性vip量化各土壤指標(biāo)對作物灌溉水生產(chǎn)力的貢獻率并進行排序，篩選出vip值大于1的指標(biāo)作為作物灌溉水生產(chǎn)力的驅(qū)動因子。

8、作為優(yōu)選，土壤物理指標(biāo)包括：土壤機械組成、土壤容重；土壤養(yǎng)分指標(biāo)包括：土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀。

9、作為優(yōu)選，步驟s3中，建立作物水分生產(chǎn)函數(shù)，以灌溉總水量和階段性灌溉水量為約束條件，設(shè)置作物灌溉水生產(chǎn)力最大和產(chǎn)量最大兩個等權(quán)重的目標(biāo)函數(shù)，得到灌溉制度優(yōu)化模型；采用遺傳算法對灌溉制度優(yōu)化模型進行多目標(biāo)優(yōu)化求解，得到優(yōu)化灌溉制度。

10、本發(fā)明還提供一種農(nóng)田作物灌溉水生產(chǎn)力分布式提升裝置，包括：

11、第一處理模塊，用于獲取土壤物理指標(biāo)和養(yǎng)分指標(biāo)；

12、第二處理模塊，用于基于土壤物理指標(biāo)和養(yǎng)分指標(biāo)，使用模糊聚類法對農(nóng)田進行管理區(qū)劃分；在各管理分區(qū)內(nèi)使用偏最小二乘判別分析法對各土壤指標(biāo)對作物灌溉水生產(chǎn)力的貢獻率進行排序，獲得作物灌溉水生產(chǎn)力的驅(qū)動因子；使用邊界線分析法確定各管理區(qū)內(nèi)作物灌溉水生產(chǎn)力驅(qū)動因子的調(diào)控閾值；

13、第三處理模塊，用于計算各管理區(qū)作物實際階段性耗水量，建立灌溉制度優(yōu)化模型，應(yīng)用遺傳算法對灌溉制度優(yōu)化模型進行多目標(biāo)優(yōu)化求解，得到優(yōu)化灌溉制度；將作物灌溉水生產(chǎn)力驅(qū)動因子的調(diào)控閾值和優(yōu)化灌溉制度結(jié)合，得到農(nóng)田分布式作物管理方案。

14、作為優(yōu)選，第二處理模塊，用于在各管理分區(qū)內(nèi)使用偏最小二乘判別分析法，依據(jù)變量投影重要性vip量化各土壤指標(biāo)對作物灌溉水生產(chǎn)力的貢獻率并進行排序，篩選出vip值大于1的指標(biāo)作為作物灌溉水生產(chǎn)力的驅(qū)動因子。

15、作為優(yōu)選，土壤物理指標(biāo)包括：土壤機械組成、土壤容重；土壤養(yǎng)分指標(biāo)包括：土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀。

16、作為優(yōu)選，第三處理模塊，用于建立作物水分生產(chǎn)函數(shù)，以灌溉總水量和階段性灌溉水量為約束條件，設(shè)置作物灌溉水生產(chǎn)力最大和產(chǎn)量最大兩個等權(quán)重的目標(biāo)函數(shù)，得到灌溉制度優(yōu)化模型；采用遺傳算法對灌溉制度優(yōu)化模型進行多目標(biāo)優(yōu)化求解，得到優(yōu)化灌溉制度。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明充分考慮土壤物理、養(yǎng)分指標(biāo)的空間異質(zhì)性來劃分作物管理分區(qū)，并在各分區(qū)內(nèi)量化各指標(biāo)對作物灌溉水生產(chǎn)力的貢獻率和最優(yōu)調(diào)控閾值，同時基于不同管理區(qū)內(nèi)作物實際耗水量優(yōu)化灌溉制度，得到農(nóng)田作物分布式管理方案，達到作物灌溉水生產(chǎn)力分布式提升的目的。

技術(shù)特征：

1.一種農(nóng)田作物灌溉水生產(chǎn)力分布式提升方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的農(nóng)田作物灌溉水生產(chǎn)力分布式提升方法，其特征在于，步驟s2中，在各管理分區(qū)內(nèi)使用偏最小二乘判別分析法，依據(jù)變量投影重要性vip量化各土壤指標(biāo)對作物灌溉水生產(chǎn)力的貢獻率并進行排序，篩選出vip值大于1的指標(biāo)作為作物灌溉水生產(chǎn)力的驅(qū)動因子。

3.如權(quán)利要求2所述的農(nóng)田作物灌溉水生產(chǎn)力分布式提升方法，其特征在于，土壤物理指標(biāo)包括：土壤機械組成、土壤容重；土壤養(yǎng)分指標(biāo)包括：土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀。

4.如權(quán)利要求3所述的農(nóng)田作物灌溉水生產(chǎn)力分布式提升方法，其特征在于，步驟s3中，建立作物水分生產(chǎn)函數(shù)，以灌溉總水量和階段性灌溉水量為約束條件，設(shè)置作物灌溉水生產(chǎn)力最大和產(chǎn)量最大兩個等權(quán)重的目標(biāo)函數(shù)，得到灌溉制度優(yōu)化模型；采用遺傳算法對灌溉制度優(yōu)化模型進行多目標(biāo)優(yōu)化求解，得到優(yōu)化灌溉制度。

5.一種農(nóng)田作物灌溉水生產(chǎn)力分布式提升裝置，其特征在于，包括：

6.如權(quán)利要求5所述的農(nóng)田作物灌溉水生產(chǎn)力分布式提升裝置，其特征在于，第二處理模塊，用于在各管理分區(qū)內(nèi)使用偏最小二乘判別分析法，依據(jù)變量投影重要性vip量化各土壤指標(biāo)對作物灌溉水生產(chǎn)力的貢獻率并進行排序，篩選出vip值大于1的指標(biāo)作為作物灌溉水生產(chǎn)力的驅(qū)動因子。

7.如權(quán)利要求6所述的農(nóng)田作物灌溉水生產(chǎn)力分布式提升裝置，其特征在于，土壤物理指標(biāo)包括：土壤機械組成、土壤容重；土壤養(yǎng)分指標(biāo)包括：土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀。

8.如權(quán)利要求7所述的農(nóng)田作物灌溉水生產(chǎn)力分布式提升裝置，其特征在于，第三處理模塊，用于建立作物水分生產(chǎn)函數(shù)，以灌溉總水量和階段性灌溉水量為約束條件，設(shè)置作物灌溉水生產(chǎn)力最大和產(chǎn)量最大兩個等權(quán)重的目標(biāo)函數(shù)，得到灌溉制度優(yōu)化模型；采用遺傳算法對灌溉制度優(yōu)化模型進行多目標(biāo)優(yōu)化求解，得到優(yōu)化灌溉制度。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種農(nóng)田作物灌溉水生產(chǎn)力分布式提升方法和裝置，包括：獲取土壤物理指標(biāo)和養(yǎng)分指標(biāo)；基于土壤物理指標(biāo)和養(yǎng)分指標(biāo)，使用模糊聚類法對農(nóng)田進行管理區(qū)劃分；在各管理分區(qū)內(nèi)使用偏最小二乘判別分析法對各土壤指標(biāo)對作物灌溉水生產(chǎn)力的貢獻率進行排序，獲得作物灌溉水生產(chǎn)力的驅(qū)動因子；使用邊界線分析法確定各管理區(qū)內(nèi)作物灌溉水生產(chǎn)力驅(qū)動因子的調(diào)控閾值；計算各管理區(qū)作物實際階段性耗水量，建立灌溉制度優(yōu)化模型，應(yīng)用遺傳算法對灌溉制度優(yōu)化模型進行多目標(biāo)優(yōu)化求解，得到優(yōu)化灌溉制度；將作物灌溉水生產(chǎn)力驅(qū)動因子的調(diào)控閾值和優(yōu)化灌溉制度結(jié)合，得到農(nóng)田分布式作物管理方案，提升作物灌溉水生產(chǎn)力。

技術(shù)研發(fā)人員：陳世超,張洪航,梁傳彬,張文歆,杜太生
受保護的技術(shù)使用者：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28