本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)節(jié)水分析，具體而言，涉及一種農(nóng)業(yè)作物節(jié)水潛力評價方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、我國是一個水資源極度短缺的國家，水資源短缺和浪費的矛盾隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展變得更加突出。干旱缺水也是一個世界性的問題，全球干旱和半干旱地區(qū)的耕地面積約占總耕地面積的43％。如果不立即采取行動和措施保護和合理利用水資源，水資源危機將會嚴重制約全球的經(jīng)濟與社會發(fā)展，解決這一危機的根本出路，是大力發(fā)展農(nóng)業(yè)高效節(jié)水、挖掘農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力。

2、農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力評價是對農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)中節(jié)水措施實施后可能節(jié)約的水資源量進行評估的過程。該過程旨在識別現(xiàn)有灌溉系統(tǒng)中存在的水資源浪費問題，并通過技術(shù)改進和管理優(yōu)化等手段，提高水資源的利用效率，減少不必要的浪費。農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力評價通常涉及對灌溉技術(shù)、灌溉制度、灌溉工程設(shè)施以及農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)等多個方面的綜合考量，通過對農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力進行評價，可以有效提高水資源利用率，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。

3、然而，現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力評價方法往往難以考慮多種方面因素的影響進行綜合評價，同時難以構(gòu)建合理的基準，導(dǎo)致評價結(jié)果不具備說服力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明提出了一種農(nóng)業(yè)作物節(jié)水潛力評價方法及系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

2、一方面為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種農(nóng)業(yè)作物節(jié)水潛力評價方法，包括：

3、對評估區(qū)域進行基礎(chǔ)資料收集；

4、基于所述基礎(chǔ)資料進行作物生產(chǎn)水足跡計算；

5、基于所述作物生產(chǎn)水足跡確定作物田間生產(chǎn)水足跡基準；

6、基于所述作物生產(chǎn)水足跡與所述作物田間生產(chǎn)水足跡基準進行農(nóng)業(yè)作物節(jié)水潛力評價。

7、進一步地，所述基礎(chǔ)資料包括氣象資料、作物生產(chǎn)資料、土壤資料、灌溉資料；所述氣象資料包括日或月尺度的降水量、二氧化碳濃度、最高溫度、最低溫度、相對濕度、風速以及日照時數(shù)；所述作物生產(chǎn)資料包括作物品種、作物種植分布數(shù)據(jù)、播種面積、種植密度、葉面積指數(shù)、播種日期、生育期、收獲日期、收獲指數(shù)以及單位面積產(chǎn)量；所述土壤資料包括土壤質(zhì)地、耕層厚度、土壤容量以及土壤含水量；所述灌溉資料包括實際灌溉面積、灌溉定額、灌溉制度、灌溉水利用系數(shù)。

8、進一步地，基于所述基礎(chǔ)資料進行作物生產(chǎn)水足跡計算的過程包括：

9、基于日或月尺度的降水量計算旬降水量，基于所述旬降水量計算旬有效降水量；對各旬有效降水量進行累加，獲得作物生育期內(nèi)有效降水量；

10、基于作物系數(shù)以及作物蒸發(fā)蒸騰量計算作物需水量；基于所述作物生育期內(nèi)有效降水量與所述作物需水量計算作物耗水量中來自有效降水的部分；

11、基于作物耗水量中來自有效降水的部分與作物單位面積產(chǎn)量計算作物綠水足跡；

12、基于所述作物需水量與所述作物生育期內(nèi)有效降水量計算作物耗水量中來自灌溉水的部分；

13、基于所述作物耗水量中來自灌溉水的部分和作物單位面積產(chǎn)量計算作物藍水足跡。

14、進一步地，基于所述作物生產(chǎn)水足跡確定作物田間生產(chǎn)水足跡基準的過程包括：

15、對評估區(qū)域進行產(chǎn)量累計樣本統(tǒng)計，當樣本數(shù)量大于等于30份時，將所有樣本按照生產(chǎn)水足跡值升序排列，當某種作物對應(yīng)產(chǎn)量的累積分布曲線達到全部樣本總產(chǎn)量的20％以上時，則將該作物樣本的生產(chǎn)水足跡值作為所述作物田間生產(chǎn)水足跡基準；

16、當樣本數(shù)量小于30份時，對不同生產(chǎn)管理模式下的作物生產(chǎn)水足跡進行計算，將作物生產(chǎn)水足跡的最小值作為所述作物田間生產(chǎn)水足跡基準。

17、進一步地，基于所述作物生產(chǎn)水足跡與所述作物田間生產(chǎn)水足跡基準進行農(nóng)業(yè)作物節(jié)水潛力評價的過程包括：

18、基于作物綠水足跡、作物藍水足跡與所述作物田間生產(chǎn)水足跡基準，結(jié)合作物單位面積產(chǎn)量、實際灌溉面積、灌溉水利用系數(shù)計算評估區(qū)域的工程節(jié)水潛力；

19、基于作物綠水足跡與所述作物田間生產(chǎn)水足跡基準，結(jié)合作物單位面積產(chǎn)量、實際灌溉面積計算評估區(qū)域的綠水真實節(jié)水潛力；

20、基于作物藍水足跡與所述作物田間生產(chǎn)水足跡基準，結(jié)合作物單位面積產(chǎn)量、實際灌溉面積計算評估區(qū)域的藍水真實節(jié)水潛力；

21、基于所述綠水真實節(jié)水潛力與所述藍水真實節(jié)水潛力進行評估區(qū)域的真實節(jié)水潛力評價。

22、另一方面為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種農(nóng)業(yè)作物節(jié)水潛力評價系統(tǒng)，包括依次連接的信息采集模塊、生產(chǎn)水足跡計算模塊、基準確定模塊以及節(jié)水潛力評估模塊；

23、所述信息采集模塊用于對評估區(qū)域進行基礎(chǔ)資料收集；

24、所述生產(chǎn)水足跡計算模塊用于根據(jù)所述基礎(chǔ)資料進行作物生產(chǎn)水足跡計算；

25、所述基準確定模塊用于根據(jù)所述作物生產(chǎn)水足跡確定作物田間生產(chǎn)水足跡基準；

26、所述節(jié)水潛力評估模塊用于根據(jù)所述作物生產(chǎn)水足跡與所述作物田間生產(chǎn)水足跡基準進行農(nóng)業(yè)作物節(jié)水潛力評價。

27、進一步地，所述信息采集模塊包括氣象采集模塊、生產(chǎn)采集模塊、土壤采集模塊以及灌溉采集模塊，所述氣象采集模塊用于采集評估區(qū)域的氣象資料，包括日或月尺度的降水量、二氧化碳濃度、最高溫度、最低溫度、相對濕度、風速以及日照時數(shù)；所述生產(chǎn)采集模塊用于采集作物生產(chǎn)資料，包括作物品種、作物種植分布數(shù)據(jù)、播種面積、種植密度、葉面積指數(shù)、播種日期、生育期、收獲日期、收獲指數(shù)以及單位面積產(chǎn)量；所述土壤采集模塊用于采集土壤資料，包括土壤質(zhì)地、耕層厚度、土壤容量以及土壤含水量；所述灌溉采集模塊用于采集灌溉資料，包括實際灌溉面積、灌溉定額、灌溉制度、灌溉水利用系數(shù)。

28、進一步地，所述生產(chǎn)水足跡計算模塊包括綠水足跡計算模塊與藍水足跡計算模塊；

29、所述綠水足跡計算模塊根據(jù)日或月尺度的降水量計算旬降水量，根據(jù)所述旬降水量計算旬有效降水量；對各旬有效降水量進行累加，獲得作物生育期內(nèi)有效降水量；根據(jù)作物系數(shù)以及作物蒸發(fā)蒸騰量計算作物需水量；根據(jù)所述作物生育期內(nèi)有效降水量與所述作物需水量計算作物耗水量中來自有效降水的部分；根據(jù)作物耗水量中來自有效降水的部分與作物單位面積產(chǎn)量計算作物綠水足跡；

30、所述藍水足跡計算模塊根據(jù)所述作物需水量與所述作物生育期內(nèi)有效降水量計算作物耗水量中來自灌溉水的部分，并根據(jù)所述作物耗水量中來自灌溉水的部分和作物單位面積產(chǎn)量計算作物藍水足跡。

31、進一步地，所述基準確定模塊包括樣本采集模塊與基準計算模塊；

32、所述樣本采集模塊用于對評估區(qū)域進行產(chǎn)量累計樣本統(tǒng)計；

33、當樣本數(shù)量大于等于30份時，所述基準計算模塊將所有樣本按照生產(chǎn)水足跡值升序排列，當某種作物對應(yīng)產(chǎn)量的累積分布曲線達到全部樣本總產(chǎn)量的20％以上時，則將該作物樣本的生產(chǎn)水足跡值作為所述作物田間生產(chǎn)水足跡基準；

34、當樣本數(shù)量小于30份時，所述基準計算模塊對不同生產(chǎn)管理模式下的作物生產(chǎn)水足跡進行計算，將作物生產(chǎn)水足跡的最小值作為所述作物田間生產(chǎn)水足跡基準。

35、進一步地，所述節(jié)水潛力評估模塊包括工程節(jié)水潛力評估模塊以及真實節(jié)水潛力評估模塊；

36、所述工程節(jié)水潛力評估模塊根據(jù)作物綠水足跡、作物藍水足跡與所述作物田間生產(chǎn)水足跡基準，結(jié)合作物單位面積產(chǎn)量、實際灌溉面積、灌溉水利用系數(shù)計算評估區(qū)域的工程節(jié)水潛力；

37、所述真實節(jié)水潛力評估模塊根據(jù)作物綠水足跡與所述作物田間生產(chǎn)水足跡基準，結(jié)合作物單位面積產(chǎn)量、實際灌溉面積計算評估區(qū)域的綠水真實節(jié)水潛力，同時基于作物藍水足跡與所述作物田間生產(chǎn)水足跡基準，結(jié)合作物單位面積產(chǎn)量、實際灌溉面積計算評估區(qū)域的藍水真實節(jié)水潛力；

38、最后根據(jù)所述綠水真實節(jié)水潛力與所述藍水真實節(jié)水潛力進行評估區(qū)域的真實節(jié)水潛力評價。

39、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

40、本發(fā)明通過綜合采集氣象資料、作物生產(chǎn)資料、土壤資料以及灌溉資料，對評價區(qū)域進行生產(chǎn)水足跡計算，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力的全面評估，同時通過作物累計產(chǎn)量構(gòu)建適用于地區(qū)的生產(chǎn)水足跡準則，進一步提高了評估結(jié)果的準確性和說服力。