本发明涉及一种平原区农田作物排水关键生育阶段的确定方法，包括：给定作物种类及土壤类型；确定农作物的各个生长时段；观测和判断，并统计涝渍状态；确定作物排水的关键生育阶段。本发明考虑作物不同生育期的耐淹耐渍特性及土壤的水动力学特性，根据水量平衡原理计算土壤含水量，结合作物适宜的地下水埋深及作物各生长阶段允许最大涝渍天数，提出了平原区作物排水关键生育阶段的确定方法。所述方法实现了考虑作物不同生育阶段耐淹耐渍特性及土壤水动力学特性的作物排水关键生育阶段确定方法，为排蓄工程体系的设计及管理提供技术指导。
1.一种平原区农田作物排水关键生育阶段的确定方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：给定农作物种类及土壤类型的步骤：确定作为实验对象的农作物和农作物实验区域的农田，并收集所述农作物的各种参数，包括所述农作物的生育天数N、生育阶段数k、各生育阶段包含的天数mj，其中j=1，……，k，所述农田的土壤类型，所述农作物的不同生育阶段在所述农田的土壤中适宜的土壤水含量范围Wmin~ Wmax、所述农作物适宜的地下水埋深Hs、所述农作物的涝渍状态天数最大值Mkmax；
确定农作物的各个生长时段的步骤：根据以往的经验或实验数据，确定所述农作物整个生育过程中的各个生长时段；
观测和判断的步骤：对所述农作物从播种第一天开始直到成熟收割，每天观测记录实验参数，包括：所述农作物根区土壤内储存的水分、所述农田的降雨量、灌水量、腾发量、排水量、地下水埋深；并根据记录通过公式计算所述农作物生长各个时段中的根区土壤内储存的水分：Ws2= Ws1+ P+ I－E－D
其中，Ws1为时段初所述农作物根区土壤内储存的水分；Ws2为时段末所述农作物根区土壤内储存的水分；P 为时段内降雨量；I 为时段内的灌水量；E 为时段内的腾发量；D 为时段内的排水量；
根据水量平衡原理计算土壤水含量，结合观测的地下水埋深，判断农作物是否处于涝渍状态；
如果时段初农田农作物根区土壤水分处于适宜土壤水含量下限Wmin，若此时段内有降雨，使得农田水分上升到适宜土壤水含量上限Wmax，则农作物处于涝水状态，需进行排水作业；
同时，如果地下水位过高，农作物就会受到渍害而减产；
在农作物生育期的任何一个时段t内，农田地下水埋深应满足：H≥Hs
其中，H为农田某一时段内的地下水埋深；Hs为农作物适宜的地下水埋深；
如果时段初农田地下水埋深H1大于农作物适宜的地下水埋深Hs，若此时段内有降雨，使得农田地下水埋深H2小于农作物适宜的地下水埋深Hs，则农作物处于渍水状态；
统计涝渍状态的步骤：对所述农作物的每个生育阶段处于涝渍状态的天数进行统计，计算所述农作物各生育阶段处于涝渍状态的天数Lk，过程如下：从i=1即所述农作物生长的第一天开始直到i=k，则有：
当m1＜i≤m1＋m2，所述农作物处于第二个生育阶段；
当m1＋m2＜i≤m1＋m2＋m3，所述农作物处于第三个生育阶段；
直到：m1＋……＋mk-1＜i≤m1＋……＋mk，所述农作物处于第k个生育阶段；
如果：Wkmin＜W≤Wkmax，且有：H≥Hsk，则处于非涝渍状态，不需要排水，其中：Wkmin为在k生育阶段的适宜土壤水含量下限；Wkmax在k生育阶段的适宜土壤水含量下限；
如果：W＞Wkmax，且有：H≥Hsk，则处于涝渍状态，其中：W为土壤水含量；Hsk为在k生育阶段的地下水埋深；
如果：W＞Wkmax，且有：H＜Hsk，则处于涝渍状态；
统计各个生育阶段的涝渍状态，得到各个生育阶段处于涝渍状态的天数Lk；
确定农作物排水关键生育阶段的步骤：首先计算各个生育阶段处于涝渍状态的天数Lk与各个生育阶段农作物的涝渍状态天数最大值Mkmax的差值Tk，即Tk=Lk-Mkmax，比较各个生育阶段的Tk，并求出Tk的最大值Tm，即：Tm=max(T1，T2，……Tk)，将其对应的农作物生育阶段m确定为农作物的排水关键生育阶段。
一种平原区农田作物排水关键生育阶段的确定方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种平原区农田作物排水关键生育阶段的确定方法，是一种水资源利用和农业科学相结合的研究方法，是一种农田排灌建设的研究方法。
背景技术
[0002] 对于作物生长来说，农田排水具有和灌溉同等重要的作用，良好的排水条件和设施，可以保证农作物在全生育期内免受涝渍灾害，正常生长。反之，不适当的排水措施则会引起农田地表水、地下水及土壤水的流失，进而造成田间养分流失和农田环境污染。
[0003] 在降水量丰沛的湿润地区，农田工程必须满足排涝要求，及时排除田间积水，减少作物的淹水时间以及降低淹水深度，保证作物的正常生长。否则，如果超出作物允许的淹水时间和淹水深度，影响作物的正常生长，轻者招致减产，重者甚至死亡。田间积水引起土壤水分过饱和，淹水时间过长，。所产生的乙醇导致作物根系缺氧长期缺氧，无法正常呼吸，从而导致作物中毒死亡。在干旱地区，由于地下水位过高，作物易受到渍害而减产，田间排水工程也必须满足防渍的要求。农作物受淹减产情况和允许的淹水时间与作物的种类、生育阶段有关，如何减少涝渍水对作物生长的影响，特别是作物关键生育期的影响，有必要明确作物排水的关键生育期，进而为农田排灌提供有效的技术支持。
发明内容
[0004] 为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种平原区农田作物排水关键生育阶段的确定方法。所述的方法基于农作物不同生育阶段，适宜的土壤水含量、地下水埋深，以及允许的最大涝渍天数，确定作物排水关键生育阶段，旨在为农田排蓄工程的设计提供技术支撑。
[0005] 本发明的目的是这样实现的：一种平原区农田作物排水关键生育阶段的确定方法，所述的方法包括如下步骤：
[0006] 给定作物种类及土壤类型的步骤：确定作为实验对象的农作物和农作物实验区域的农田，并收集所述农作物的各种参数，包括所述农作物的生育天数N、生育阶段数k、各生育阶段包含的天数mi，其中i=1，……，k，所述农田的土质，所述农作物的不同生育阶段在所述农田的土壤中适宜的土壤水含量范围Wmin~ Wmax、所述农作物适宜的地下水埋深Hs、所述农作物的涝渍状态天数最大值Mkmax；
[0007] 确定农作物的各个生长时段的步骤：根据以往的经验或实验数据，确定所述农作物整个生育过程中的各个生长时段；
[0008] 观测和判断的步骤：对所述农作物从播种第一天开始直到成熟收割，每天观测记录实验参数，包括：所述农作物根区土壤内储存的水分、所述农田的降雨量、灌水量、腾发量、排水量、地下水埋深；并根据记录通过公式计算所述农作物生长各个时段中的根区土壤内储存的水分：
[0009] Ws2= Ws1+ P+ I－E－D
[0010] 其中，Ws1为时段初所述农作物根区土壤内储存的水分；Ws2为时段末所述农作物根区土壤内储存的水分；P 为时段内降雨量；I 为时段内的灌水量；E 为时段内的腾发量；D 为时段内的排水量；
[0011] 根据水量平衡原理计算土壤水含量，结合观测的地下水埋深，判断农作物是否处于涝渍状态；
[0012] 如果时段初农田农作物根区土壤水分处于适宜土壤水含量下限Wmin，若此时段内有降雨，使得农田水分上升到适宜土壤水含量上限Wmax，则农作物处于涝水状态，需进行排水作业；
[0013] 同时，如果地下水位过高，农作物就会受到渍害而减产；
[0014] 在农作物生育期的任何一个时段t内，农田地下水埋深应满足：
[0015] H≥Hs
[0016] 其中，H为农田某一时段内的地下水埋深；Hs为农作物适宜的地下水埋深；
[0017] 如果时段初农田地下水埋深H1大于农作物适宜的地下水埋深Hs，若此时段内有降雨，使得农田地下水埋深H2小于农作物适宜的地下水埋深Hs，则农作物处于渍水状态；
[0018] 统计涝渍状态的步骤：对所述农作物的每个生育阶段处于涝渍状态的天数进行统计，计算所述农作物各生育阶段处于涝渍状态的天数Lk，过程如下：
[0019] 从j=1即所述农作物生长的第一天开始直到j=k，则有：
[0020] 当j≤m1，所述农作物处于第一个生育阶段；
[0021] 当m1＜j≤m1＋m2，所述农作物处于第二个生育阶段；
[0022] 当m1＋m2＜j≤m1＋m2＋m3，所述农作物处于第三个生育阶段；
[0023] 直到：m1＋……＋mk-1＜j≤m1＋……＋mk，所述农作物处于第k个生育阶段；
[0024] 处于第k个生育阶段的涝渍状态：
[0025] 如果：Wkmin＜W≤Wkmax，且有：H≥Hsk，则处于非涝渍状态，不需要排水，其中：Wkmin为在k生育阶段的适宜土壤水含量下限；Wkmax在k生育阶段的适宜土壤水含量下限；
[0026] 如果：W＞Wkmax，且有：H≥Hsk，则处于涝渍状态，其中：W为土壤水含量；Hsk为在k生育阶段的地下水埋深；
[0027] 如果：W＞Wkmax，且有：H＜Hsk，则处于涝渍状态，其中：W为土壤水含量；Hsk为在k生育阶段的地下水埋深；
[0028] 统计各个生育阶段的涝渍状态，得到各个生育阶段处于涝渍状态的天数Lk；
[0029] 确定农作物排水关键生育阶段的步骤：首先计算各个生育阶段处于涝渍状态的天数Lk与各个生育阶段的涝渍状态天数最大值Mkmax的差值Tk，即Tk=Lk-Mkmax，比较各个生育阶段的Tk，并求出Tk的最大值Tm，即：Tm=max(T1，T2，……Tk)，将其对应的农作物生育阶段m确定为农作物的排水关键生育阶段。
[0030] 本发明产生的有益效果是：本发明考虑作物不同生育期的耐淹耐渍特性及土壤的水动力学特性，根据水量平衡原理计算土壤含水量，结合作物适宜的地下水埋深及作物各生长阶段允许最大涝渍天数，提出了平原农田区人工强排条件下作物排水关键生育阶段的确定方法。所述方法实现了考虑作物不同生育阶段耐淹耐渍特性及土壤水动力学特性的作物排水关键生育阶段确定方法，为排蓄工程体系的设计及管理提供技术指导。
附图说明
[0031] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0032] 图1是本发明的实施例一所述方法的流程图；
[0033] 图2是本发明的实施例一所述的涝渍状态判断过程示意图。
具体实施方式
[0034] 实施例：
[0035] 本实施例是一种平原区农田作物排水关键生育阶段的确定方法，流程如图1所示。本实施例所述方法的步骤如下：
[0036] 给定作物种类及土壤类型的步骤：确定作为实验对象的农作物和作物实验区域的农田，并收集所述农作物的各种参数，包括所述农作物的生育天数N、生育阶段数k、各生育阶段包含的天数mj，其中j=1，……，k，所述农田的土质，所述农作物的不同生育阶段在所述农田的土壤中适宜的土壤水含量范围Wmin~ Wmax、所述农作物适宜的地下水埋深Hs、所述农作物的涝渍状态天数最大值Mkmax。例如淮北平原小麦的生长天数约为234天，包括7个生育阶段，分别为播种期、分蘖期、返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期、成熟期。而对于不同的降雨水平年及土壤类型，想应该适宜的地下水埋深和土壤水含量均不同，冬小麦在不同的生育阶段在偏旱的年份，冬小麦在砂姜黑土中适宜的地下水埋深约为0.8 1.5m，适宜的土壤水~含量范围为45 75%田间持水率。
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[0037] 确定农作物的各个生长时段的步骤：根据以往的经验或实验数据，确定所述农作物整个生育过程中的各个生长时段。给定作物生育的某一时段t，判断作物处于哪一个生育阶段。在生长发育过程中，作物的外部形态和内部生理特性都会发生一系列显著变化，根据这些变化，可以将作物整个生育期划分为若干生育阶段。一般确定生育阶段的方法是根据历年试验观测数据，确定作物生长的第n m天为某一生育阶段。例如对于淮北平原的冬小麦~而言，播种开始的第1天到第42天属于播种-分蘖期，第43天到123天属于分蘖-返青期。若给定的冬小麦生长天数的第90天，据此可确定此时为冬小麦的分蘖-返青期。
[0038] 观测和判断的步骤：对所述农作物从播种第一天开始直到成熟收割，每天观测记录实验参数，包括：所述农作物根区土壤内储存的水分、所述农田的降雨量、灌水量、腾发量、排水量、地下水埋深；并根据记录通过公式计算所述农作物生长各个时段中的根区土壤内储存的水分：
[0039] Ws2= Ws1+ P+ I－E－D
[0040] 其中，Ws1为时段初所述农作物根区土壤内储存的水分；Ws2为时段末所述农作物根区土壤内储存的水分；P 为时段内降雨量，雨量计测量；I 为时段内的灌水量，通过灌水时间及流量计算；E 为时段内的腾发量，用蒸渗仪测量；D 为时段内的排水量；式中各数值均以mm计。
[0041] 在作物生育期的某一个时段t内，农田作物根区土壤水分的变化，决定于该时段内的来水和耗水之间的消长，它们之间的关系，可以用下列水量平衡方程表示：
[0042]
[0043] 上述数据为往年观测数据，通过根据多年数据进行计算，预测不同降雨水平年的作物排水关键生育阶段，以期为农业生产提供技术支持。
[0044] 根据水量平衡原理计算土壤水含量，结合观测的地下水埋深，判断作物是否处于涝渍状态；
[0045] 如果时段初农田作物根区土壤水分处于适宜土壤水含量下限Wmin，若此时段内有降雨，使得农田水分上升到适宜土壤水含量上限Wmax，则作物处于涝水状态，需进行排水作业；
[0046] 同时，如果地下水位过高，作物就会受到渍害而减产。
[0047] 在作物生育期的任何一个时段t内，农田地下水埋深应满足：
[0048] H≥Hs
[0049] 其中，H为农田某一时段内的地下水埋深，地下水测井观测；Hs为作物适宜的地下水埋深。
[0050] 如果时段初农田地下水埋深H1大于作物适宜的地下水埋深Hs，若此时段内有降雨，使得农田地下水埋深H2小于作物适宜的地下水埋深Hs，则作物处于渍水状态。
[0051] 统计涝渍状态的步骤：对所述农作物的每个生育阶段处于涝渍状态的天数进行统计，计算所述农作物各生育阶段处于涝渍状态的天数Lk，过程如下，见图2：
[0052] 从i=1即所述农作物生长的第一天开始直到i=k，则有：
[0053] 当i≤m1，所述农作物处于第一个生育阶段。
[0054] 当m1＜i≤m1＋m2，所述农作物处于第二个生育阶段。
[0055] 当m1＋m2＜i≤m1＋m2＋m3，所述农作物处于第三个生育阶段。
[0056] 直到：m1＋……＋mk-1＜i≤m1＋……＋mk，所述农作物处于第k个生育阶段。
[0057] 处于第k个生育阶段的涝渍状态：
[0058] 如果：Wkmin＜W≤Wkmax，且有：H≥Hsk，则处于非涝渍状态，不需要排水。
[0059] 如果：W＞Wkmax，且有：H≥Hsk，则处于涝渍状态。
[0060] 如果：W＞Wkmax，且有：H＜Hsk，则处于涝渍状态。
[0061] 统计各个生育阶段的涝渍状态，得到各个生育阶段处于涝渍状态的天数Lk。
[0062] 确定作物排水关键生育阶段的步骤：首先计算各个生育阶段处于涝渍状态的天数Lk与各个生育阶段的涝渍状态天数最大值Mkmax的差值Tk，即Tk=Lk-Mkmax，比较各个生育阶段的Tk，并求出Tk的最大值Tm，即：Tm=max(T1，T2，……Tk)，将其对应的作物生育阶段m确定为农作物的排水关键生育阶段。
[0063] 不同生育阶段涝渍状态天数最大值Mkmax，根据历年作物生育阶段内降雨量、降雨历时和作物产量的统计数据确定，以影响作物产量20%以上的涝渍天数作为作物生育阶段的最大涝渍天数。
[0064] 最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如各种公式的运用、步骤的先后顺序等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
