基于降水量的土壤墑情診斷模型建立及其應(yīng)用.pdf

1、長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)家對(duì)土壤墑情監(jiān)測(cè)、診斷和預(yù)報(bào)工作高度重視，先后在農(nóng)業(yè)部、水利部和氣象局三個(gè)部門建立了墑情監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)系統(tǒng)，對(duì)實(shí)時(shí)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮了極為重要的作用。國(guó)家“十三五”百大工程中的第17項(xiàng)“確保建成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田8億畝、力爭(zhēng)10億畝（灌溉是基本保障）”和第19項(xiàng)“新增高效節(jié)水灌溉面積1億畝（墑情監(jiān)測(cè)、診斷和預(yù)報(bào)是合理灌溉的科學(xué)依據(jù)）”都與墑情有著直接和重要的關(guān)系，同時(shí)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等也為現(xiàn)代化、信息化和實(shí)時(shí)的墑情監(jiān)測(cè)、診斷

2、和預(yù)報(bào)平臺(tái)建設(shè)和運(yùn)行提供了先進(jìn)的技術(shù)手段和保障，然而現(xiàn)實(shí)中的一個(gè)難題是墑情診斷與預(yù)報(bào)的理論和方法并不成熟，迫切需要理論和方法創(chuàng)新、技術(shù)體系創(chuàng)新和服務(wù)模式創(chuàng)新。因此基于土壤墑情預(yù)報(bào)模型現(xiàn)狀對(duì)2012-2014年（部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)從2010或2011年開始）的農(nóng)業(yè)部部分土壤墑情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，建立了6個(gè)獨(dú)立的土壤墑情診斷模型（平衡法、統(tǒng)計(jì)法、差減統(tǒng)計(jì)法、比值統(tǒng)計(jì)法、間隔天數(shù)統(tǒng)計(jì)法、移動(dòng)統(tǒng)計(jì)法）和將6個(gè)獨(dú)立的診斷模型聯(lián)合應(yīng)用的1個(gè)綜合診

3、斷模型，稱為綜合診斷模型，并應(yīng)用2015年土壤墑情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了診斷驗(yàn)證，旨在通過(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù)，建立本地降水量與土壤墑情即土壤含水量之間的定量關(guān)系，實(shí)現(xiàn)根據(jù)降水量逐日預(yù)測(cè)土壤墑情以及實(shí)時(shí)墑情監(jiān)測(cè)、診斷和預(yù)報(bào)服務(wù)的目的。
　　結(jié)果表明:
　　(1)基于就近氣象站降水量數(shù)據(jù)建立的7個(gè)墑情診斷模型均可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)歷史監(jiān)測(cè)日的時(shí)段和逐日的土壤含水量診斷，具有普遍適用性，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果逐日模型法好于時(shí)段模型法。
　　(2)重點(diǎn)考慮采

4、用綜合診斷流程的同時(shí)，又避免出現(xiàn)異常值情況下，6個(gè)診斷模型優(yōu)劣順序如下:差減統(tǒng)計(jì)法、間隔天數(shù)統(tǒng)計(jì)法＞移動(dòng)統(tǒng)計(jì)法＞比值統(tǒng)計(jì)法＞統(tǒng)計(jì)法＞平衡法，綜合模型法土壤墑情診斷模型的精度明顯高于其他模型。
　　(3)在模型建立過(guò)程和參數(shù)優(yōu)選中，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)都進(jìn)行單獨(dú)運(yùn)算，因此模型和參數(shù)是特異的，參數(shù)里包含了監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各項(xiàng)環(huán)境影響因素如氣候、地貌、土壤、作物和耕作方式等，因此，六個(gè)診斷模型和綜合模型具有普遍適宜性，在七個(gè)不同省份均有很好的適應(yīng)性。

5、r>　　(4)本文所建立的模型中，精度高的模型從數(shù)學(xué)角度評(píng)價(jià)至少應(yīng)具備4個(gè)條件，即:自變量最多3個(gè)并且為相對(duì)獨(dú)立的變量、能同時(shí)遵循質(zhì)量守恒定律和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、能處理不固定監(jiān)測(cè)天數(shù)的方法、在處理數(shù)據(jù)過(guò)程中最好不人為確定參數(shù)。
　　(5)年平均降水量影響模型精度，年平均降水量越少，模型精度越高。
　　基于就近氣象站降水量建立的墑情診斷綜合模型具有科學(xué)性和實(shí)用性，6個(gè)獨(dú)立模型的預(yù)測(cè)精度有待提高，綜合模型有效規(guī)避了獨(dú)立模型的缺點(diǎn)，一定