智能灌溉管理软件(SIM)的开发与应用：基于多方法ET0估算与灌溉调度的跨气候区验证

针对灌溉调度中气象数据缺失和计算复杂等问题，国际生物盐碱农业中心(ICBA)团队开发了基于Windows的智能灌溉管理软件(SIM)。该软件整合FAO-PM、Hargreaves和Blaney-Criddle三种ET0估算方法，通过Kc-ET0和ET-SWB模型实现灌溉需求计算，在干旱区、湿润大陆性和地中海气候区验证显示，校准后日ET0估算RMSE最低达0.05 mm d-1，为不同气候带农业水资源管理提供标准化工具。

　　

在全球水资源日益紧缺的背景下，农业灌溉效率提升成为保障粮食安全的关键。传统灌溉调度面临两大技术瓶颈：一方面，FAO推荐的Penman-Monteith(PM)方法需要完整气象数据，在发展中国家难以获取；另一方面，现有灌溉软件如CropWat存在操作复杂、数据兼容性差等问题。这些限制导致全球约60%的灌溉系统仍依赖经验判断，造成严重的水资源浪费。

国际生物盐碱农业中心(ICBA, International Center for Biosaline Agriculture)的研究团队开发了智能灌溉管理软件SIM(Smart Irrigation Manager)，通过多方法融合和用户友好设计破解这些难题。这项发表于《Smart Agricultural Technology》的研究，首次实现了三种ET₀估算方法与两种灌溉调度模型的有机整合，并在跨气候带条件下完成系统验证。

研究采用三大核心技术方法：1) 基于Lazarus IDE的Free Pascal编程架构，开发支持小时数据自动转换的Windows平台软件；2) 构建包含78种作物参数的数据库，集成FAO56全部K_c值和生长周期数据；3) 通过ICBA(阿联酋)、ALRC(日本)和ICARDA(摩洛哥)三个典型气候区站点，采集2019-2022年逐时气象数据(温度、湿度、辐射等)进行模型验证。

ET₀估算性能验证

对比FAO ET₀ Calculator显示，SIM的PM法表现最优(RMSE=0.05 mm d^-1)。在数据缺失情况下，校准后的Hargreaves法在摩洛哥地中海气候区达到R²=0.94，而Blaney-Criddle法在干旱区需进行线性校准(平均RMSE从2.1降至0.8 mm d^-1)。

灌溉需求计算创新

开发双重计算模块：K_c-ET₀法通过动态修正K_c值（考虑风速u₂和相对湿度RH_min影响），使土豆种植季CWR计算误差<3%；土壤水分亏缺(SWD)法则实现五层土壤水分动态模拟，在粘土中水分预测精度提升40%。

跨气候调度验证

在阿联酋沙漠地区，小时级ET-SWB模型将灌溉事件从30次增至39次，有效防止沙土水分骤降(K_s<1)；而在日本ALRC站点，Borg-Grimes根系生长模型准确预测雨季马铃薯的119 mm有效降雨量，减少23%无效灌溉。

该研究的突破性在于：首次实现气象数据"小时-日"尺度自动转换，解决FAO56软件的数据兼容难题；开发的K_c动态修正算法，可适应不同灌溉制度(轻灌≤10mm，重灌>40mm)下的蒸发需求；特别在盐碱地灌溉中，整合Maas模型的EC_e阈值数据库，实现水质-土壤-作物三重耦合计算。这些创新使SIM成为首个同时适用于沙漠粗质土(推荐K_c-ET₀法)和地中海粘壤土(推荐ET-SWB法)的决策系统，为全球不同气候带农业节水提供标准化工具。未来通过接入卫星遥感数据，该软件有望实现区域尺度智慧灌溉的突破。