喜湿怕涝作物的精准灌溉方法与流程

本发明涉及农业灌溉，尤其涉及一种喜湿怕涝作物的精准灌溉方法。

背景技术：

1、喜湿怕涝作物是一类对土壤水分环境要求较为特殊的作物，其生长既需充足土壤水分维持正常生理代谢，又难以耐受根系层积水导致的缺氧环境，适宜土壤含水率区间狭窄，水分管理难度较大。传统田间灌溉与排水通常相互独立运行，灌溉装置与排水装置分别按照固定阈值或人工经验启停控制，缺乏基于历史灌排数据的动态决策机制和以土壤含水率为反馈输入的闭环调控手段。受降雨时空分布不均、蒸发蒸腾速率波动、作物不同生育期需水规律差异大、土壤持水能力及渗透性空间异质、地下水位动态波动以及地势低洼排水不畅等外界因素的综合影响，传统方法无法基于预定时间内的灌溉量与积水排放量差值动态判断灌溉时机，亦难以确定排水需求及精确排水量，致使喜湿怕涝作物易受涝渍或干旱胁迫，灌溉精准性难以满足该类作物精细化的水分管理需求。

2、中国专利公开号cn120827075a，公开了一种玉米涝渍损伤降低方法，在玉米田内设置排水系统，获取未来时间内的天气数据；基于未来时间预测降水量，调整玉米田的非降水时土壤含水率；在降水时，实时获取玉米田的排水需求；在玉米田的排水需求为真时，获取玉米田土壤的含水率增长率，并获取给排水系统的排水速度等级；基于给排水系统的排水速度等级，实时调整给排水系统的降水期间排水速度等级；降水结束，且给排水系统排水时，实时获取降水后土壤含水率，并对玉米田土壤进行排水。解决了现有技术中无法实现从降水前到降水后的全流程玉米田土壤含水率调整，进而实现降低玉米涝渍损伤的问题，从而通过合理的玉米田给排水，降低涝渍损伤。

3、由此可见，现有技术存在以下问题：

4、现有难以确定排水需求及精确排水量，且缺少灌溉量验证机制，致使喜湿怕涝作物易受涝渍或干旱胁迫，灌溉精准性不足，难以满足该类作物精细化的水分管理需求。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种喜湿怕涝作物的精准灌溉方法，用以克服现有技术喜湿怕涝作物易受涝渍或干旱胁迫，并且由于土壤持水能力和渗透性差异以及作物需水差异致使灌溉控制精准度低的问题。

2、为实现所述目的，本发明提供了一种喜湿怕涝作物的精准灌溉方法，包括：

3、将目标喜湿怕涝作物区域设置灌溉装置和排水水泵；

4、获取历史周期内目标作物区域的灌溉量和积水排放量；

5、基于预定时间内的所述灌溉量与积水排放量的差值确定是否启动灌溉装置；

6、响应于启动灌溉装置，采集对应时间内的土壤含水率；

7、基于所述土壤含水率与预定的土壤含水率阈值确定是否启动排水水泵；

8、若启动排水水泵，则基于土壤含水率与预定的土壤含水率阈值的差值确定排水装置的排水量；

9、用户端上传待验证目标作物的灌溉量，采集对应目标作物的土壤含水率，基于所述土壤含水率确定灌溉装置的灌溉量，并基于土壤含水率与预定的土壤含水率阈值的比值确定灌溉量的调节幅度。

10、进一步地，确定是否启动灌溉装置的过程包括：

11、提取预定时间内的所述灌溉量与积水排放量的差值；

12、若所述差值大于预定的灌溉排放差值阈值，则确定启动灌溉装置。

13、进一步地，确定是否启动排水水泵的过程包括：

14、获取对应时间内的土壤含水率；

15、若所述土壤含水率大于预定的土壤含水率阈值，则确定启动排水水泵。

16、进一步地，灌溉装置包括含有贯通孔的管道、供水水库以及水泵。

17、进一步地，排水水泵与所述管道相连，用以通过设置有贯通孔的管道进行排水。

18、进一步地，确定排水装置的排水量的过程包括：

19、获取土壤含水率与预定的土壤含水率阈值的差值；

20、若所述差值大于预定的土壤含水变化差值，则确定调节排水装置的排水量。

21、进一步地，确定调节排水装置的排水量的过程还包括：

22、获取历史周期的排水装置的排水量以及预定的排水量阈值；

23、基于所述排水量与预定的排水量阈值的差值确定排水量的调节幅度；

24、其中，所述排水量的调节幅度与排水量与预定的排水量阈值的差值呈正相关。

25、进一步地，确定灌溉装置的灌溉量的过程包括：

26、获取对应目标作物的土壤含水率以及预定的土壤含水率阈值；

27、若所述土壤含水率小于预定的土壤含水率阈值，则确定灌溉装置的灌溉量的增加幅度。

28、进一步地，确定灌溉量的增加幅度基于预定的土壤含水率阈值与土壤含水率的比值确定。

29、本发明还提供了一种喜湿怕涝作物的精准灌溉系统，包括：

30、排水水泵单元，其包括排水水泵，用以在涝渍时排水并记录历史周期内的排水数据；

31、灌溉装置单元，其包括灌溉装置，用以在干旱时灌溉并记录历史周期的灌溉数据；

32、土壤采集单元，其用以采集历史周期内以及实际对应时间内的土壤含水率并记录历史周期的土壤含水率阈值；

33、分析单元，其用以分析土壤含水率与预定的土壤含水率阈值的差值；以及分析土壤含水率与预定的土壤含水率阈值的比值；

34、验证单元，其用以获取用户端上传待验证目标作物的灌溉量，确定灌溉装置的灌溉量；

35、调节单元，其用以基于土壤含水率与预定的土壤含水率阈值的比值确定灌溉量的调节幅度。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过目标喜湿怕涝作物区域设置灌溉装置和排水水泵；获取历史周期内目标作物区域的灌溉量和积水排放量；基于预定时间内的所述灌溉量与积水排放量的差值确定是否启动灌溉装置；响应于启动灌溉装置，采集对应时间内的土壤含水率；基于所述土壤含水率确定是否启动排水水泵；若启动排水水泵，则确定排水装置的排水量；用户端上传待验证目标作物的灌溉量，采集对应目标作物的土壤含水率，确定灌溉装置的灌溉量，并确定灌溉量的调节幅度。本发明克服了现有技术中喜湿怕涝作物易受涝渍或干旱胁迫，并且由于土壤持水能力和渗透性差异以及作物需水差异致使灌溉控制精准度低的问题。

37、尤其，本发明通过提取预定时间内目标作物区域的灌溉量与积水排放量的差值，并将其与预定的灌溉排放差值阈值进行比较，当差值大于阈值时确定启动灌溉装置，实现了灌溉时机的动态精准判断。通过历史灌排数据为依据，通过灌排差值综合反映田块水分的净收支状态：当灌溉量显著大于积水排放量时，表明田间水分净累积不足、土壤水分出现亏缺，应及时启动灌溉予以补充；反之则表明田间水分充足，无需灌溉。与传统依赖人工经验或固定时间启停灌溉的方式相比，本实施例减少了灌溉时机判断的主观性与滞后性，降低了因过早或过晚灌溉引发的旱涝风险，提高了灌溉的及时性与精准性。同时，判断机制与后续基于土壤含水率的排水控制及灌溉量调节环节相互衔接，形成历史数据预判与实时反馈相结合的闭环控制体系，实现灌溉与排水协同联动，减少水资源浪费，改善喜湿怕涝作物的生长环境，具有节水、增产、降低涝渍与干旱胁迫的显著效果。

38、尤其，本发明通过采集对应时间内的土壤含水率，并将其与预定的土壤含水率阈值进行比较，当土壤含水率大于阈值时确定启动排水水泵进行排水，实现了排水控制的主动化与精准化。实施例以实时土壤含水率为直接依据，能够真实反映灌溉后或降雨后根系层土壤的实际水分状态：当含水率超过阈值时，表明田间水分已超出作物适宜范围，存在涝渍胁迫风险，需及时启动排水水泵将多余水分排出；反之则表明土壤水分适宜，无需排水。与传统依赖人工观察或固定时间排水的方式相比，本实施例将排水控制由被动式转为主动式，依据实时含水率动态响应，减少了排水滞后或过度排水，降低根系缺氧窒息风险，保护作物根系健康。同时，该判断机制与前序基于灌排差值判断灌溉时机、后序确定排水量的环节相互衔接，实现按需灌溉、超限排水的闭环联动，提高灌排协同的精准性，改善喜湿怕涝作物根系层水分环境，具有防涝、保根、促生长的显著效果。

39、尤其，本发明通过灌溉装置由含有贯通孔的管道、供水水库以及水泵构成，且排水水泵与上述管道相连，使同一套管道既可通过贯通孔灌溉出水，又可作为排水通道将田间积水经贯通孔吸入排出，实现了灌溉与排水的一体化集成。灌溉时，水泵将供水水库中的水输送至管道，水流经贯通孔均匀渗出，对目标作物区域进行灌溉；排水时，田间积水在排水水泵作用下经贯通孔进入管道，被抽排至田外。与传统灌溉管路与排水渠道分设两套系统相比，本实施例以单一管道同时承担灌排功能，省去了独立排水设施的建设与维护成本，节省占地空间，降低了系统复杂度与工程造价；同时，贯通孔的均匀布设使灌溉水沿管道多点渗出，减少了局部集中冲刷与灌溉不均，改善了灌溉均匀性。此外，灌排一体结构与前序基于灌排差值判断灌溉时机、基于土壤含水率控制排水的机制相配合，可实现灌溉与排水在同一管路系统中的快速切换与协同联动，缩短调控响应时间，提升灌排作业效率，为喜湿怕涝作物提供精准、高效的水分管理保障。

40、尤其，本发明通过获取土壤含水率与预定土壤含水率阈值的差值，并在该差值大于预定的土壤含水变化差值时确定调节排水装置的排水量，实现了排水量的按需定量调节。以含水率偏离适宜范围的程度作为调节依据：偏差越大，表明田间水分超量越多，需相应加大排水量。与传统仅具启停功能的排水方式相比，本实施例将排水控制升级减少排水不足或过度排水，使排水量与实际积水程度精准匹配，提高排水效率，降低能耗，防止涝渍胁迫，保障喜湿怕涝作物根系健康生长。

41、尤其，本发明通过获取历史周期的排水装置排水量及预定的排水量阈值，基于二者差值确定排水量调节幅度，且调节幅度与该差值呈正相关，实现了调节幅度的定量化、自适应确定。排水量与阈值的偏差越大，表明实际排水与目标需求差距越大，需以更大幅度调节以快速纠正偏差；偏差越小则小幅调节即可。与传统固定幅度或人工设定调节量的方式相比，本实施例使调节幅度随偏差大小自适应变化，减少了调节过度造成系统震荡或调节不足导致响应迟缓，提升了排水控制的稳定性与响应速度，确保排水量迅速收敛至适宜范围，有效保障喜湿怕涝作物根系水分环境的平稳。