大數(shù)據(jù)在人工草地管理上的應(yīng)用

阿麗屯汗·麥提賽依迪

一、大數(shù)據(jù)在人工草地管理上的應(yīng)用價值概述

優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的人工草地生產(chǎn)中是推動草地農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要保障，能為區(qū)域生產(chǎn)發(fā)展提供充足的牧草資源，還能保障當(dāng)?shù)啬敛萆a(chǎn)方式有效優(yōu)化，實現(xiàn)草原畜牧業(yè)長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展，對環(huán)境保護以及相關(guān)環(huán)境產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有良好推動作用。近年來隨著各項技術(shù)全面發(fā)展，能對傳統(tǒng)人工牧草生產(chǎn)發(fā)展有效優(yōu)化，在農(nóng)牧業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中，數(shù)據(jù)傳輸、物理感知、應(yīng)用服務(wù)、智能處理等多個領(lǐng)域全面發(fā)展。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用，能對人工草地區(qū)域微氣象情況、土壤環(huán)境全面檢測，掌握土壤環(huán)境中水分含量具體變化情況，將其作為人工草地灌溉時間點的有效參照，更有助于提升草地智能化管理成效。

二、試驗方法

民豐縣屬于溫帶荒漠性氣候，塔里木盆地西北部受到天山以及帕米爾高原影響，限制了水汽以及冷空氣傳遞。南部受到青藏高原以及昆侖山影響，低緯度暖空氣難以匯入，水汽來源較少。年平均氣溫較為穩(wěn)定，年降水量在30.5毫米。試驗中選取某地人工牧草生產(chǎn)單元，應(yīng)用智能氣象站以及土壤墑情傳感器對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)指標(biāo)主要有風(fēng)速、降水量、風(fēng)向、土壤水分含量等，最終將獲取的數(shù)據(jù)通過Excel進(jìn)行統(tǒng)計。

三、結(jié)果分析

1、降水量分析

從表1各項數(shù)據(jù)中能得出，降水主要是集中在8月份，其中8月份降水量占據(jù)四個月降水量總和的58.33%。其中在6月1日至9月29日，出現(xiàn)了10天降水，降水量較大的次數(shù)為一次，中雨出現(xiàn)過一次，小雨出現(xiàn)過8次，小雨發(fā)生次數(shù)所占比重較大。

2、風(fēng)速與風(fēng)向

從統(tǒng)計的數(shù)據(jù)中能得出，5月4日至9月27日，一共在147天之內(nèi)，6級風(fēng)力發(fā)生次數(shù)為2天，主要是在5月5日以及5月6日。其中共出現(xiàn)了8次的五級風(fēng)，主要是在5月4日、5月5日、7日、11日、28日、7月8日的西南風(fēng)、9月5日的西北風(fēng)。四級風(fēng)主要是發(fā)生了36次，三級風(fēng)一共是出現(xiàn)72次，其中三四級風(fēng)發(fā)生天數(shù)占比重較大，為73.47%。在5月至9月一共獲取風(fēng)向數(shù)據(jù)15089次，主要風(fēng)向為西北風(fēng)與西南風(fēng)，二者發(fā)生頻率各占據(jù)24.06%以及34.64%。

3、土壤分層水分分析

10cm土層水分變化能有效反映出自然降水以及人工灌溉頻率與灌溉程度，在各個峰值中能集中反映降水以及灌溉情況。其中在10cm土層中，最高含水量是26.71%。歷史最低含水量是5.67%，主要是出現(xiàn)在7月16日，其中10cm歷史最高程度含水量是26.58%，最低含水量是4.36%。通過植物ET根部分布以及分層耗水情況來看，在植物生長關(guān)鍵需水期中，ET根系大多數(shù)都是分布在地表到土壤60cm范圍的土層間，對應(yīng)的耗水量和能達(dá)到100%。植物ET根部分布以及分層耗水量從地表到深層土壤隨著土層深度增加逐步減小，依照相關(guān)試驗?zāi)艿贸鲋参顴T根部是60cm。要注重對20至60cm水分合理分析，其中20cm土層含水量最高時期為21.84%，在9月中旬。最低含水量是在7月份中旬，是5.46%。在30cm的土層中，歷史最高含水量是22.76%，主要是發(fā)生在8月10日，最低含水量是在7月份中旬，含水量為6.11%。40cm土層歷史含水量最高是出現(xiàn)在5月22日，含水率為20.16%。歷史最低是出現(xiàn)在7月20日，最低含水量為5.55%。40cm歷史最高含水量是19.59%，主要是發(fā)生在4月25日，其中歷史最低含水量是在5.06%，主要是發(fā)生在8月7日。50cm土層歷史最高含水量為21.97%，發(fā)生在5月22日，最低水量是6.82%，在7月份下旬。60cm土層最高含水量為21.06%，主要是發(fā)生在5月份下旬，最低含水量是7.24%，出現(xiàn)在7月份下旬。從分層水分波動曲線中能得出，各層歷史最低含水量主要是發(fā)生在植物收割前期控水環(huán)節(jié)，相對于上層根系先進(jìn)入水分緊張狀態(tài)。

4、活動溫度變化

智能氣象站不僅能對土壤環(huán)境地下十層水分進(jìn)行監(jiān)測，還能有效監(jiān)控地表溫度情況。其中一段時間內(nèi)日平均溫度≥10℃持續(xù)期間平均溫度和就是積溫。當(dāng)外部環(huán)境要素各項條件均滿足規(guī)定要求，在相應(yīng)的溫度范圍中，生物有機體生長速率與溫度之間處于正相關(guān)狀態(tài)。其中最低、最高、平均地表氣溫受到月份影響，隨著推移順序不斷變化呈現(xiàn)出增加之后降低的發(fā)展趨勢。實際降水量和地表溫度在時間維度分布中表現(xiàn)差異性較大，水熱條件不會同期發(fā)生。

三、討論

通過大數(shù)據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析能獲取具有代表性的區(qū)域生產(chǎn)單元自然風(fēng)向、降雨量、風(fēng)速、植物分層含水量、地表積溫以及土層水分等各項數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)對應(yīng)的具體變化規(guī)律。降水時間主要是集中在8月份，其主導(dǎo)風(fēng)向是西南風(fēng)、西北風(fēng)。在4月中旬至10月份為重要的種植收割時期，在11月份中旬土壤環(huán)境生產(chǎn)能力降低。隨著土層深度逐步變化，深度越大分層耗水量會逐步減小，其活躍性對灌溉管理具有良好的指導(dǎo)作用，當(dāng)前還要注重依照植物生長周期各項需求采取針對性的生產(chǎn)管理措施。其中在6月至9月科學(xué)化灌溉，能促使牧草ET根部位置有效活躍，但是實際灌溉周期較短，灌溉中存有較多不合理問題，導(dǎo)致科學(xué)化的作物數(shù)據(jù)不能有效獲取，水肥資源浪費較為嚴(yán)重。所以要注重適度調(diào)節(jié)灌溉周期，每間隔四天時間灌溉一次，要適度補充灌溉量，每次灌溉能達(dá)到40cm左右深度。

通過對降水量、土壤煽情、分層含水量等各項數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行分析，基于綜合數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)實現(xiàn)各項數(shù)據(jù)科學(xué)化分析，建立生物量預(yù)判模型，指導(dǎo)人工牧草生產(chǎn)管理工作開展，對天然牧草產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)判，為新時期區(qū)域智慧草業(yè)發(fā)展提供相應(yīng)的理論基礎(chǔ)。

（作者單位：848500新疆民豐縣薩勒吾則鄉(xiāng)畜牧獸醫(yī)站）