大数据在人工草地管理上的应用

阿丽屯汗·麦提赛依迪

一、大数据在人工草地管理上的应用价值概述

优质高产的人工草地生产中是推动草地农业现代化发展的重要保障，能为区域生产发展提供充足的牧草资源，还能保障当地牧草生产方式有效优化，实现草原畜牧业长远可持续发展，对环境保护以及相关环境产业发展具有良好推动作用。近年来随着各项技术全面发展，能对传统人工牧草生产发展有效优化，在农牧业物联网建设中，数据传输、物理感知、应用服务、智能处理等多个领域全面发展。通过大数据技术应用，能对人工草地区域微气象情况、土壤环境全面检测，掌握土壤环境中水分含量具体变化情况，将其作为人工草地灌溉时间点的有效参照，更有助于提升草地智能化管理成效。

二、试验方法

民丰县属于温带荒漠性气候，塔里木盆地西北部受到天山以及帕米尔高原影响，限制了水汽以及冷空气传递。南部受到青藏高原以及昆仑山影响，低纬度暖空气难以汇入，水汽来源较少。年平均气温较为稳定，年降水量在30.5毫米。试验中选取某地人工牧草生产单元，应用智能气象站以及土壤墒情传感器对相关数据进行监控，采集的监测数据指标主要有风速、降水量、风向、土壤水分含量等，最终将获取的数据通过Excel进行统计。

三、结果分析

1、降水量分析

从表1各项数据中能得出，降水主要是集中在8月份，其中8月份降水量占据四个月降水量总和的58.33%。其中在6月1日至9月29日，出现了10天降水，降水量较大的次数为一次，中雨出现过一次，小雨出现过8次，小雨发生次数所占比重较大。

2、风速与风向

从统计的数据中能得出，5月4日至9月27日，一共在147天之内，6级风力发生次数为2天，主要是在5月5日以及5月6日。其中共出现了8次的五级风，主要是在5月4日、5月5日、7日、11日、28日、7月8日的西南风、9月5日的西北风。四级风主要是发生了36次，三级风一共是出现72次，其中三四级风发生天数占比重较大，为73.47%。在5月至9月一共获取风向数据15089次，主要风向为西北风与西南风，二者发生频率各占据24.06%以及34.64%。

3、土壤分层水分分析

10cm土层水分变化能有效反映出自然降水以及人工灌溉频率与灌溉程度，在各个峰值中能集中反映降水以及灌溉情况。其中在10cm土层中，最高含水量是26.71%。历史最低含水量是5.67%，主要是出现在7月16日，其中10cm历史最高程度含水量是26.58%，最低含水量是4.36%。通过植物ET根部分布以及分层耗水情况来看，在植物生长关键需水期中，ET根系大多数都是分布在地表到土壤60cm范围的土层间，对应的耗水量和能达到100%。植物ET根部分布以及分层耗水量从地表到深层土壤随着土层深度增加逐步减小，依照相关试验能得出植物ET根部是60cm。要注重对20至60cm水分合理分析，其中20cm土层含水量最高时期为21.84%，在9月中旬。最低含水量是在7月份中旬，是5.46%。在30cm的土层中，历史最高含水量是22.76%，主要是发生在8月10日，最低含水量是在7月份中旬，含水量为6.11%。40cm土层历史含水量最高是出现在5月22日，含水率为20.16%。历史最低是出现在7月20日，最低含水量为5.55%。40cm历史最高含水量是19.59%，主要是发生在4月25日，其中历史最低含水量是在5.06%，主要是发生在8月7日。50cm土层历史最高含水量为21.97%，发生在5月22日，最低水量是6.82%，在7月份下旬。60cm土层最高含水量为21.06%，主要是发生在5月份下旬，最低含水量是7.24%，出现在7月份下旬。从分层水分波动曲线中能得出，各层历史最低含水量主要是发生在植物收割前期控水环节，相对于上层根系先进入水分紧张状态。

4、活动温度变化

智能气象站不仅能对土壤环境地下十层水分进行监测，还能有效监控地表温度情况。其中一段时间内日平均温度≥10℃持續期间平均温度和就是积温。当外部环境要素各项条件均满足规定要求，在相应的温度范围中，生物有机体生长速率与温度之间处于正相关状态。其中最低、最高、平均地表气温受到月份影响，随着推移顺序不断变化呈现出增加之后降低的发展趋势。实际降水量和地表温度在时间维度分布中表现差异性较大，水热条件不会同期发生。

三、讨论

通过大数据监测数据分析能获取具有代表性的区域生产单元自然风向、降雨量、风速、植物分层含水量、地表积温以及土层水分等各项数据，以及数据对应的具体变化规律。降水时间主要是集中在8月份，其主导风向是西南风、西北风。在4月中旬至10月份为重要的种植收割时期，在11月份中旬土壤环境生产能力降低。随着土层深度逐步变化，深度越大分层耗水量会逐步减小，其活跃性对灌溉管理具有良好的指导作用，当前还要注重依照植物生长周期各项需求采取针对性的生产管理措施。其中在6月至9月科学化灌溉，能促使牧草ET根部位置有效活跃，但是实际灌溉周期较短，灌溉中存有较多不合理问题，导致科学化的作物数据不能有效获取，水肥资源浪费较为严重。所以要注重适度调节灌溉周期，每间隔四天时间灌溉一次，要适度补充灌溉量，每次灌溉能达到40cm左右深度。

通过对降水量、土壤煽情、分层含水量等各项数据指标进行分析，基于综合数学、统计学实现各项数据科学化分析，建立生物量预判模型，指导人工牧草生产管理工作开展，对天然牧草产量进行预判，为新时期区域智慧草业发展提供相应的理论基础。

（作者单位：848500新疆民丰县萨勒吾则乡畜牧兽医站）