【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智慧农业管理领域，具体涉及一种生物地膜覆盖下的农田温室气体排放量的估算方法。
技术介绍
1、覆膜耕作技术具有显著地提升地温，有效地减少土壤水分蒸发，增加作物产量和抑草灭草的作用，在农业生产活动中被广泛地应用。然而，由于普通地膜主要成分为聚乙烯，在自然条件下难以降解，随着其长期、大量地使用，残膜会进入土壤，降低耕层土壤透气性，阻碍作物对水分和养分的吸收，影响机耕作业质量，成为影响农业可持续发展的突出问题。推广安全可替代的产品是绿色农业发展亟须解决的问题。
2、近年来，我国加大了对生物地膜的研究和推广，未来生物地膜将会大量地运用。生物地膜是由淀粉等降解物质组成，在保温、保墒、增产效应接近于塑料地膜，被视作普通地膜的替代品，逐渐被广大用户接受。随着应用的广泛，生物地膜的降解过程的产物对发展绿色农业和农业废弃物收集利用处理体系的研究至关重要。但生物地膜在分解过程中对农田的影响以及在降解过程后期生物地膜不再具备保温、保墒的能力时，所产生的农田温室气体量尚不明确。当前，鲜有在生物地膜降解条件下对农田温室气体排放量的估算方法。因此，亟需专利技术一种在生物地膜覆盖条件下，农田温室气体排放通量的估算方法。有利于我国未来粮食安全、农村面源污染的防治以及发展农业绿色，同时也有利于全球温室气体排放量的估算。
技术实现思路
1、为了解决生物地膜动态降解条件下农田温室气体排放估算精度不高的问题，本专利技术提供了一种生物地膜覆盖下的农田温室气体排放量的估算方法。
2、为了实
3、获取生物地膜覆盖条件下农田的历史土壤环境参数以及生物地膜降解参数；
4、根据所述农田的土壤环境参数，对生物地膜降解产物进行多项式拟合得到生物地膜降解产物之间的关系；
5、将所述生物地膜降解参数和所述生物地膜降解产物之间的关系输入反硝化－分解dndc模型对模型进行修正，得到考虑生物地膜动态降解的农田温室气体排放量估算模型；
6、将待检测的生物地膜覆盖下的农田参数输入所述农田温室气体排放量估算模型，得到生物地膜覆盖条件下农田产生的各种温室气体的估算总量。
7、优选地，所述生物地膜降解参数具体包括：生物地膜的降解速率和生物地膜降解面积。
8、优选地，获取所述生物地膜降解面积，具体包括以下步骤：
9、连续获取农田中生物地膜降解和破损过程的图像；
10、利用自动化图像识别技术对生物地膜降解和破损过程的图像进行处理，将图像转换为灰度图，使用自适应阈值法对灰度图进行二值化处理，查找生物地膜的轮廓，得到二值化图像；
11、根据二值化图像获得农田中已降解的生物地膜的面积。
12、优选地，获取所述生物地膜降解速率，具体包括以下步骤：
13、获取生物地膜单位面积降解时间：
14、
15、式中，a为生物地膜的面积，a取决于f(cm)；f(cm)为生物地膜的粒子载荷；ddry为干生物地膜的厚度；
16、根据农田中已降解的生物地膜的面积和生物地膜单位面积降解时间获取生物地膜的降解速率v：
17、
18、式中，s为生物地膜降解面积。
19、优选地，根据所述农田的土壤环境参数，对生物地膜降解产物进行多项式拟合得到生物地膜降解产物之间的关系，具体为利用同位素追踪技术，对生物地膜中的c元素和h元素进行追踪，确定在生物地膜降解过程中产生的co2、h20、soc，采用多项式拟合法对生物地膜降解产物进行拟合，得到三者之间的关系，所述生物地膜降解产物之间的关系具体为：
20、mco2＝αcm；
21、msoc＝βcm；
22、mh2o＝γhm；
23、式中，ɑ、β、γ均为比例系数，根据不同的土壤含水率、不同气象、不同温度确定；mco2为单位时间内生物地膜降解过程中产生的co2；mh2o为单位时间内生物地膜降解过程中产生的h2o；msoc为单位时间内生物地膜降解过程中产生的soc；cm为生物地膜中碳(c)元素的含量；hm为生物地膜中氢(h)元素的含量。
24、优选地，所述农田温室气体排放量估算模型具体包括分解子模型、硝化子模型和反硝化子模型；
25、通过分解子模型获取生物地膜覆盖农田温室气体排放量包括以下步骤：
26、生物地膜的降解和土壤有机质分解的时间t和速率vm受到含水率、温度和o2浓度的影响，通过以下公式计算：
27、
28、vm＝μclay×μcn×μtm×(s×k1+(1-s)kr+tids·msoc)；
29、rm＝rc+tids·msoc+tids·mco2；
30、
31、式中，tm为生物地膜碳物质和土壤碳库碳分解的时间之和；rm为生物地膜降解产生的土壤有机质和二氧化碳的量与总分解残渣的总量；vm为生物地膜碳物质和土壤碳库的总分解速率；μclay为黏土含量降低因子；μcn为c:n降低速率；μtm为复合降温减湿系数；s为库中有机化合物不稳定成分；k1为不稳定组分的分解速率；kr为不稳定组分的分解速率的电阻分数；rc为总分解残渣；b为反硝化生物总量；eff为微生物分解残渣效率；cop为在残留物分解过程中的co2；
32、通过硝化子模型获取生物地膜覆盖条件下农田温室气体排放量包括以下步骤：
33、n2o释放计算公式：
34、n2o(m)＝(0.0014·σno4/30)·(0.54+0.51·τt)/15.8；
35、n2o(b)＝(0.0014·no4/30)·(0.54+0.51·t)/15.8；
36、式中，n2o(m)为生物地膜覆盖条件下n2o的排放量；n2o(b)为未覆膜条件下农田土壤中产生的n2o；σ为土壤中o2浓度增加时，土壤液体中nh4+的浓度增加系数；nh4为土壤液体中nh4+的浓度；τ为生物地膜破损后，土壤温度的折减系数；t为土壤温度；
37、通过反硝化子模型获取生物地膜覆盖条件下农田温室气体排放量包括以下步骤：
38、co2的产生量：
39、
40、n2和n2o的产生量：
41、n2(m)＝0.17+(0.025-0.013ad·ζpa)；
42、n2o(m)＝(0.0006+0.0013·ad)+(0.013-0.005ad)·ζpa；
43、n2(b)＝0.17+(0.025-0.013ad·pa)；
44、n2o(b)＝(0.0006+0.0013·ad)+(0.013-0.005ad)·pa；
45、ch4排放量：
46、ch4(m)＝kch4·chet·f(tm)·f(θm)·f(o2)；
47、ch4(b)＝kc本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种生物地膜覆盖下的农田温室气体排放量的估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种生物地膜覆盖下的农田温室气体排放量的估算方法，其特征在于，所述生物地膜降解参数具体包括：生物地膜的降解速率和生物地膜降解面积。
3.根据权利要求2所述的一种生物地膜覆盖下的农田温室气体排放量的估算方法，其特征在于，获取所述生物地膜降解面积，具体包括以下步骤：
4.根据权利要求2所述的一种生物地膜覆盖下的农田温室气体排放量的估算方法，其特征在于，获取所述生物地膜降解速率，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种生物地膜覆盖下的农田温室气体排放量的估算方法，其特征在于，根据所述农田的土壤环境参数，对生物地膜降解产物进行多项式拟合得到生物地膜降解产物之间的关系，具体为利用同位素追踪技术，对生物地膜中的C元素和H元素进行追踪，确定在生物地膜降解过程中产生的CO2、H20、SOC，采用多项式拟合法对生物地膜降解产物进行拟合，得到三者之间的关系，所述生物地膜降解产物之间的关系具体为：
6.根据权利要求1所述的一种生物
7.根据权利要求1所述的一种生物地膜覆盖下的农田温室气体排放量的估算方法，其特征在于，所述农田的土壤环境参数具体包括土壤含水率、气象数据、土壤温度以及土壤有机质含量。
8.一种生物地膜覆盖下的农田温室气体排放量的估算系统，其特征在于，包括：
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器加载时，能够执行权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种生物地膜覆盖下的农田温室气体排放量的估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种生物地膜覆盖下的农田温室气体排放量的估算方法，其特征在于，所述生物地膜降解参数具体包括：生物地膜的降解速率和生物地膜降解面积。
3.根据权利要求2所述的一种生物地膜覆盖下的农田温室气体排放量的估算方法，其特征在于，获取所述生物地膜降解面积，具体包括以下步骤：
4.根据权利要求2所述的一种生物地膜覆盖下的农田温室气体排放量的估算方法，其特征在于，获取所述生物地膜降解速率，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种生物地膜覆盖下的农田温室气体排放量的估算方法，其特征在于，根据所述农田的土壤环境参数，对生物地膜降解产物进行多项式拟合得到生物地膜降解产物之间的关系，具体为利用同位素追踪技术，对生物地膜中的c元素和h元素进行追踪，确定在生物地膜降解过程中产生的co2、h20、soc，采用多...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈宁，李仙岳，梅振振，张月红，胡琦，闫建文，黄悦，刘亚辉，李沐聪，李欣璐，王新宇，
申请(专利权)人：内蒙古农业大学，
类型：发明
国别省市：
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