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不同气候区和不同产量水平下APSIM-Wheat模型的参数全局敏感性分析 被引量:41
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作者 何亮 赵刚 +2 位作者 靳宁 庄伟 于强 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第14期148-157,共10页
量化作物模型的参数敏感性和模拟结果的不确定性对模型的标定和应用具有重要意义。为了探讨小麦生长模型(APSIM-Wheat)在不同气候区和不同产量水平下参数的敏感性,以及由于参数造成模拟结果的不确定性,以华北栾城、黄土高原长武、四川... 量化作物模型的参数敏感性和模拟结果的不确定性对模型的标定和应用具有重要意义。为了探讨小麦生长模型(APSIM-Wheat)在不同气候区和不同产量水平下参数的敏感性,以及由于参数造成模拟结果的不确定性,以华北栾城、黄土高原长武、四川盐亭和新疆乌兰乌苏4个不同气候区下的典型冬小麦生产地为分析对象,运用扩展傅里叶幅度检验法(extended Fourier amplitude sensitivity test,EFAST)的全局敏感性分析方法,量化了小麦生长模型(APSIM-Wheat模型)在3种产量水平下(潜在、雨养和实际产量)的开花期、成熟期、产量、生育期的蒸散(evapotranspiration,ET)对品种、土壤和生化等33个参数的敏感性和不确定性。发现:1影响开花期和成熟期较为敏感的参数依次是:始花期积温、出苗到拔节积温、春化指数、光周期因子、灌浆期积温;2影响产量较敏感的参数依次为:春化指数、出苗到拔节积温、每茎谷粒质量、潜在灌浆速率、光周期指数、最大谷粒质量和辐射利用效率(radiation use efficiency,RUE);影响生育期蒸散较为敏感的参数依次为:春化指数、出苗到拔节积温、光周期指数、始花期积温;3不同产量水平下,参数敏感性差异不大,4个不同气候类型下的冬小麦开花期、成熟期、产量和生育期的蒸散对参数的敏感性基本一致;4不同气候区下,开花期和成熟期对模型参数敏感性差异很小,但产量和生育期的蒸散对参数敏感性有差异。该研究为APSIM-Wheat模型的区域应用和模型调参提供了科学指导依据。 展开更多
关键词 模型 敏感性分析 不确定性 apsim-wheat模型 小麦
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基于混沌万有引力算法对APSIM模型中旱地春小麦产量形成参数的优化
2
作者 张博 董莉霞 +4 位作者 李广 燕振刚 刘强 王钧 张燕 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期919-925,共7页
为了解决APSIM模型中春小麦产量形成参数本土化率定过程中所面临的耗时长、精度差、效率低等问题,采用混沌万有引力(chaotic gravitational search algorithm, CGSA)算法,基于1971-2014和2018-2021年甘肃省定西市统计年鉴中的产量数据以... 为了解决APSIM模型中春小麦产量形成参数本土化率定过程中所面临的耗时长、精度差、效率低等问题,采用混沌万有引力(chaotic gravitational search algorithm, CGSA)算法,基于1971-2014和2018-2021年甘肃省定西市统计年鉴中的产量数据以及2015-2017年定西市安定区凤翔镇安家沟村的大田试验数据、1971-2021年定西市安定区的产量和气象资料,对春小麦产量形成参数进行优化。结果表明,采用CGSA优化参数后,均方根误差(RMSE)、归一化均方根误差(NRMSE)和模型有效性指数(ME)的平均值分别为22.98 kg·hm^(-2)、1.393%和0.995,说明模型在甘肃省定西市春小麦产量的评估中表现出较好的适应性。此外,CGSA具有较好的全局寻优性能和较快的收敛性,为APSIM模型的参数优化提供了一种高效、精准的方法。 展开更多
关键词 春小麦 旱地 apsim模型 产量形成 混沌万有引力算法 参数优化
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温度升高下APSIM模型春小麦籽粒生长参数敏感性分析及优化
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作者 张康 聂志刚 +1 位作者 王钧 李广 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期464-477,共14页
为有效识别基于APSIM模型籽粒生长参数中春小麦产量敏感性参数,快速并准确的估算当地模型参数。使用甘肃省定西市安定区凤翔镇安家沟村1971—2018年的气象数据和2000—2018年旱地春小麦大田试验数据,并利用EFAST方法对进行了5个增温梯... 为有效识别基于APSIM模型籽粒生长参数中春小麦产量敏感性参数,快速并准确的估算当地模型参数。使用甘肃省定西市安定区凤翔镇安家沟村1971—2018年的气象数据和2000—2018年旱地春小麦大田试验数据,并利用EFAST方法对进行了5个增温梯度(0℃、0.5℃、1.0℃、1.5℃和2.0℃)下32个模型参数进行敏感性分析。粒子群算法对各个增温条件下均敏感的参数进行优化验证。结果表明:不同温度变化梯度下,对旱地春小麦产量影响最大的籽粒生长模型参数有9个,分别为消光系数、每克茎籽粒数量、穗粒数、单株最大籽粒质量、灌浆到成熟积温、出苗到拔节积温、株高、最大比叶面积和光合叶片老化的水分胁迫斜率。并且对产量敏感性强度有着显著的差异,其中消光系数和每克茎籽粒数量是对春小麦产量影响最大的参数,其他参数在不同温度下对春小麦产量的敏感性顺序存在差异。利用粒子群算法针对这9个参数进行优化,相较于优化前,优化后的春小麦产量、开花期和灌浆期籽粒干物质的均方根误差、归一化均方根误差和模型有效性指数均得到了显著改善,参数优化后开花期、灌浆期、成熟期产量的均方根误差平均值分别由13.50 kg hm-2减小到5.99 kg hm-2、183.17 kg hm-2减小到69.44 kg hm-2、141.69 kg hm-2减小到48.51 kg hm-2,归一化均方根误差平均值分别由4.94%减小到2.19%、10.92%减小到4.65%、8.39%减小到2.87%,模型有效性指数平均值分别由0.894提高到0.979、0.893提高到0.981、0.898提高到0.988。优化后的参数有效地提高了模型的预测精度。此研究为APSIM模型在当地应用和模型参数校准提供了科学依据。 展开更多
关键词 参数 敏感性分析 apsim模型 粒子群算法 春小麦
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基于APSIM模型模拟内蒙古春小麦不同土壤缺水条件下水氮优化管理模式
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作者 伍露 程陈 +2 位作者 杨霏云 樊栋樑 孙向伟 《中国农业气象》 CSCD 2024年第5期461-471,共11页
水分和氮肥是小麦生长最主要的两大限制因子,如何优化灌溉小麦高产稳产、获得农业资源高效和环境友好的水肥管理方案是亟待解决的生产问题。控制试验结果的推广受限于试验地点、年限和试验设计,而基于过程机理的作物模型则可有效解决这... 水分和氮肥是小麦生长最主要的两大限制因子,如何优化灌溉小麦高产稳产、获得农业资源高效和环境友好的水肥管理方案是亟待解决的生产问题。控制试验结果的推广受限于试验地点、年限和试验设计,而基于过程机理的作物模型则可有效解决这一问题,已成为探究作物种植管理决策、评估农业适应气候变化的有力手段和技术工具。本研究利用2010-2018年内蒙古自治区巴彦淖尔市临河区农业气象实验站春小麦‘永良4号’的试验观测资料(气象、作物、土壤和管理数据),确定模型中小麦生长发育关键参数;基于校准后模型及1986-2020年气象数据资料,设计不同干旱程度下多种智慧管理情景模式,结合水氮管理决策的遴选关键指标(产量、水肥施用量和水肥利用效率),确定春小麦水氮管理最优方案。结果表明:(1)基于APSIM模型春小麦发育期(出苗期、拔节期、开花期和成熟期)模块模拟值与观测值的RMSE在1.96~3.21d范围内;基于APSIM模型春小麦生长(叶面积指数、地上部干物质质量和产量)模块模拟值与观测值的RMSE分别为1.65、292.44g·m^(-2)和588.96kg·hm^(-2),APSIM模型可较好地定量模拟春小麦生长发育过程。(2)以产量、灌溉量、水分利用效率(WUE)、施氮肥量和氮素利用效率(NUE)为目标,得出土壤根层水分亏缺程度达40%(S3P40)和土壤根层水分亏缺程度达50%(S3P50)管理模式要优于其他管理模式。(3)与常规管理模式相比,以显著提高产量为生产目标,优选S3P40管理模式,产量提高14.4%;以稳产且减少水肥用量为生产目标,优选S3P50管理模式,灌溉量减少23.2%,施氮量减少32.4%。 展开更多
关键词 apsim模型 春小麦 产量 水分利用效率 氮素利用效率 管理决策制度
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基于APSIM模型的旱地小麦叶面积指数相关参数敏感性分析及优化
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作者 魏学厚 聂志刚 《中国生态农业学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第1期119-129,共11页
为解决作物模型参数率定过程中参数众多导致的敏感参数定位迟缓和调参效率低的问题,本研究运用敏感性分析和智能优化算法相结合的方法对作物模型参数进行调整,以甘肃省定西市安定区李家堡镇麻子川村(2002—2004年)和凤翔镇安家沟村(2015... 为解决作物模型参数率定过程中参数众多导致的敏感参数定位迟缓和调参效率低的问题,本研究运用敏感性分析和智能优化算法相结合的方法对作物模型参数进行调整,以甘肃省定西市安定区李家堡镇麻子川村(2002—2004年)和凤翔镇安家沟村(2015—2017年)大田旱地小麦试验数据(叶面积指数)为参照,利用扩展傅里叶幅度检验法(EFAST),对APSIM-Wheat旱地小麦叶片生长子模型的23个参数进行敏感性分析,得到对模型结果较敏感的部分参数,然后利用粒子群优化算法对部分敏感参数进行优化。结果表明:1)影响旱地小麦叶片生长最敏感的参数依次为叶面积指数为0时最大比叶面积、叶片生长的氮限制因子、出苗到拔节积温、消光系数、拔节到开花积温、蒸腾效率系数;2)旱地小麦叶片生长子模型的参数优化结果:叶面积指数为0时最大比叶面积为26652 mm^(2)∙g^(−1),叶片生长的氮限制因子为0.96,出苗到拔节积温为382℃·d,消光系数为0.44,拔节到开花积温为542℃·d,蒸腾效率系数为0.0056;3)上述参数优化后的叶面积指数实测值与模拟值之间的均方根误差平均值从参数优化前的0.080减小到0.042,归一化均方根误差平均值从11.54%减小到6.11%,模型有效性指数平均值从0.962增加到0.988,优化后叶面积指数的模拟更好。该方法相对于传统的手工试错法,避免了优化参数的不确定性,实现参数自动率定,提高模型参数的率定效率,有利于模型快速地本地化应用,并指导农业生产。本研究方法也对APSIMWheat模型中其他作物模块的参数调整优化具有指导意义。 展开更多
关键词 旱地小麦 apsim-wheat模型 全局敏感性分析 模型参数优化 EFAST方法 粒子群算法
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基于APSIM模型小麦-玉米不同灌溉制度作物产量和水分利用效率分析 被引量:10
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作者 薛佳欣 张鑫 +3 位作者 张建恒 张江伟 王贵彦 陈宗培 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期106-113,共8页
针对海河平原地下水位持续下降和维持小麦—玉米两熟较高产量之间的矛盾,对不同降水年型小麦—玉米不同灌溉制度下产量和水分利用效率(WUE)进行模拟分析,结果对平衡该区域地下水可持续利用与粮食生产提供重要科学决策依据。利用研究区... 针对海河平原地下水位持续下降和维持小麦—玉米两熟较高产量之间的矛盾,对不同降水年型小麦—玉米不同灌溉制度下产量和水分利用效率(WUE)进行模拟分析,结果对平衡该区域地下水可持续利用与粮食生产提供重要科学决策依据。利用研究区域站点长时间序列气象数据,以小麦不同水分处理地上部生物量、叶面积和周年土壤水分动态田间试验数据为基础,对APSIM小麦玉米遗传参数和土壤水分等相关参数进行了校准和验证。利用校准和验证的APSIM模型,对不同降水年型小麦—玉米不同生长阶段水分亏缺指数(CWDI)进行了分析,并模拟了8种不同灌溉制度情景下小麦玉米产量、水分利用效率和灌溉水利用效率(IWUE)。结果表明:不同降水年型小麦各生育阶段CWDI均较高,说明无论干旱、平水和湿润年份小麦需水量远大于降水量,尤其是拔节—成熟期水分严重亏缺,属极旱;玉米抽雄前基本不受干旱胁迫影响,但抽雄后的灌浆阶段处于中旱或重旱,对水分需求迫切。兼顾产量和水分利用效率的灌溉制度,干旱、平水及湿润年份全年灌溉3次,灌水量为225 mm(小麦播种75 mm+拔节期75 mm+开花期75 mm)时可获得较高的周年产量和最大WUE。不同降水年型周年产量和WUE在干旱年份分别为17357.6 kg/hm^(2)和29.6 kg/(hm^(2)·mm),平水年份分别为18827.9 kg/hm^(2)和25.9 kg/(hm^(2)·mm),湿润年份分别为19685.2 kg/hm^(2)和25.8 kg/(hm^(2)·mm)。此灌溉制度下,小麦、玉米可获得较高的产量和水分利用效率,为该区域水—粮权衡的重要灌溉策略和措施。 展开更多
关键词 apsim模型 降水年型 小麦—玉米 灌溉制度 海河平原
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基于APSIM模型模拟分析气候变化对不同熟性北方冬小麦生长和产量的影响 被引量:1
7
作者 史鑫蕊 韩百书 +6 位作者 王紫芊 张媛铃 李萍 宗毓铮 张东升 高志强 郝兴宇 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第19期3772-3787,共16页
【目的】开展气候变化对冬小麦生长发育和产量影响研究,为未来气候变化下小麦可持续生产提供依据。【方法】利用2017—2020年度控制气室中不同温度和[CO_(2)]处理下的良星99(晚熟品种)和中科2011(早熟品种)冬小麦生长发育、土壤及气象数... 【目的】开展气候变化对冬小麦生长发育和产量影响研究,为未来气候变化下小麦可持续生产提供依据。【方法】利用2017—2020年度控制气室中不同温度和[CO_(2)]处理下的良星99(晚熟品种)和中科2011(早熟品种)冬小麦生长发育、土壤及气象数据,对APSIM(agricultural production systems simulator)模型进行校验,然后,以1986—2005年为基准年份,利用校验好的APSIM模型对未来不同气候条件下(RCP 4.5和RCP 8.5)的冬小麦产量、产量构成和生育期进行模拟,分析气候变化和极端高温对不同熟性冬小麦品种生产潜力的影响。【结果】APSIM模型能较好地模拟不同温度和[CO_(2)]处理下2个品种冬小麦的生育期、产量和生物量,模拟值与实测值的R2均高于0.614,nRMSE均低于10.6%,叶面积指数(LAI)的模拟效果相对较差。从长期模拟结果来看,不同气候条件下,2个品种小麦的播种-拔节天数均较基准年份缩短,且早熟品种小麦播种-拔节缩短的天数小于晚熟品种,2个品种拔节-成熟天数均无明显变化。相较基准年份,未来RCP条件下,2个品种小麦的实际产量和潜在产量均增加,且2100s时段RCP 8.5条件下的产量和潜在产量最高,早熟品种的产量和潜在产量相较晚熟品种增产更明显。与基准年份相比,未来RCP条件下,生育前期2个品种小麦的LAI均升高,但早熟品种LAI变化更明显,生育后期晚熟品种的LAI明显降低,而早熟品种的LAI无明显差异;未来RCP条件下,2个品种的地上部生物量均增加,早熟品种生物量增长更明显。不同RCP条件下,极端高温对2个品种冬小麦产量和千粒重均有一定的负面影响,且开花期极端高温对千粒重的影响最大。与正常年份相比,极端高温年份晚熟品种2100s时段RCP 8.5条件下的千粒重和产量明显降低,籽粒数也略有降低。与正常年份相比,未来RCP条件下,极端高温均明显降低了早熟品种的千粒重,但籽粒数略有升高,因此,极端高温年份早熟品种产量降低不明显。【结论】冬小麦早熟品种更能适应未来气候变化,而选育适宜的小麦品种是应对未来气候变化的有效措施之一。 展开更多
关键词 气候变化 极端高温 冬小麦品种 产量 apsim模型
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Exploring the Potential Impacts of Climate Variability on Spring Wheat Yield with the APSIM Decision Support Tool 被引量:2
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作者 Louis Kouadio Nathaniel Newlands +2 位作者 Andries Potgieter Greg McLean Harvey Hill 《Agricultural Sciences》 2015年第7期686-698,共13页
Assessing the impacts of climate variability on agricultural productivity at regional, national or global scale is essential for defining adaptation and mitigation strategies. We explore in this study the potential ch... Assessing the impacts of climate variability on agricultural productivity at regional, national or global scale is essential for defining adaptation and mitigation strategies. We explore in this study the potential changes in spring wheat yields at Swift Current and Melfort, Canada, for different sowing windows under projected climate scenarios (i.e., the representative concentration pathways, RCP4.5 and RCP8.5). First, the APSIM model was calibrated and evaluated at the study sites using data from long term experimental field plots. Then, the impacts of change in sowing dates on final yield were assessed over the 2030-2099 period with a 1990-2009 baseline period of observed yield data, assuming that other crop management practices remained unchanged. Results showed that the performance of APSIM was quite satisfactory with an index of agreement of 0.80, R2 of 0.54, and mean absolute error (MAE) and root mean square error (RMSE) of 529 kg/ha and 1023 kg/ha, respectively (MAE = 476 kg/ha and RMSE = 684 kg/ha in calibration phase). Under the projected climate conditions, a general trend in yield loss was observed regardless of the sowing window, with a range from ?-24% to -94% depending on the site and the RCP, and noticeable losses during the 2060s and beyond (increasing CO2 effects being excluded). Smallest yield losses obtained through earlier possible sowing date (i.e., mid-April) under the projected future climate suggested that this option might be explored for mitigating possible adverse impacts of climate variability. Our findings could therefore serve as a basis for using APSIM as a decision support tool for adaptation/mitigation options under potential climate variability within Western Canada. 展开更多
关键词 CLIMATE VARIABILITY apsim CROP modelling Spring wheat
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干旱条件下APSIM模型修正及华北冬小麦产量模拟效果 被引量:1
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作者 周丽涛 孙爽 +5 位作者 郭尔静 张镇涛 张方亮 石延英 马浩雨 杨晓光 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期92-102,共11页
干旱是影响华北地区冬小麦产量的主要农业气象灾害之一,作物生长模型是评估干旱对作物产量影响主要方法之一,但作物生长模型对极端天气气候条件下(如干旱)作物产量模拟效果仍存在不确定性。为提高作物模型在干旱条件下对作物产量模拟的... 干旱是影响华北地区冬小麦产量的主要农业气象灾害之一,作物生长模型是评估干旱对作物产量影响主要方法之一,但作物生长模型对极端天气气候条件下(如干旱)作物产量模拟效果仍存在不确定性。为提高作物模型在干旱条件下对作物产量模拟的精准性,该研究利用调参验证后的农业生产系统模型(agricultural production systems simulator,APSIM),通过查阅与华北地区冬小麦相关的186篇大田试验文献获得1 876对观测数据,以作物水分亏缺指数为干旱指标,评估APSIM模型在冬小麦拔节-开花和开花-成熟阶段干旱对产量影响的模拟效果,提出APSIM在拔节-开花和开花-成熟阶段干旱对小麦产量影响的修正系数。基于历史气候条件、SSP245和SSP585未来气候情景资料,分析了冬小麦拔节-开花和开花-成熟阶段干旱时空分布特征,并采用修正系数校正后的APSIM模型评估华北地区冬小麦拔节-开花和开花-成熟阶段不同等级干旱对其产量的影响。结果表明,APSIM模型低估了拔节-开花阶段干旱对冬小麦产量影响程度,轻旱、中旱和重旱校正系数分别为0.85、0.91和0.85;APSIM模型可准确模拟开花-成熟阶段轻旱和中旱对冬小麦产量影响,但高估了重旱对冬小麦产量影响,重旱校正系数为1.33。历史和未来气候情景下,拔节-开花和开花-成熟阶段干旱导致冬小麦减产率均呈由北到南依次递减的空间分布特征,且开花-成熟阶段干旱对冬小麦负面影响高于拔节-开花阶段。未来气候情景下冬小麦拔节-开花和开花-成熟阶段不同等级干旱导致的冬小麦减产率均低于历史气候条件。未来干旱对华北冬小麦产量的负面影响程度有所缓解。研究为有效评估干旱对冬小麦影响提供方法支撑。 展开更多
关键词 干旱 模拟 气候 华北 冬小麦 产量 apsim模型 校正系数
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Quantifying major sources of uncertainty in projecting the impact of climate change on wheat grain yield in dryland environments
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作者 Reza DEIHIMFARD Sajjad RAHIMI-MOGHADDAM +1 位作者 Farshid JAVANSHIR Alireza PAZOKI 《Journal of Arid Land》 SCIE CSCD 2023年第5期545-561,共17页
Modelling the impact of climate change on cropping systems is crucial to support policy-making for farmers and stakeholders.Nevertheless,there exists inherent uncertainty in such cases.General Circulation Models(GCMs)... Modelling the impact of climate change on cropping systems is crucial to support policy-making for farmers and stakeholders.Nevertheless,there exists inherent uncertainty in such cases.General Circulation Models(GCMs)and future climate change scenarios(different Representative Concentration Pathways(RCPs)in different future time periods)are among the major sources of uncertainty in projecting the impact of climate change on crop grain yield.This study quantified the different sources of uncertainty associated with future climate change impact on wheat grain yield in dryland environments(Shiraz,Hamedan,Sanandaj,Kermanshah and Khorramabad)in eastern and southern Iran.These five representative locations can be categorized into three climate classes:arid cold(Shiraz),semi-arid cold(Hamedan and Sanandaj)and semi-arid cool(Kermanshah and Khorramabad).Accordingly,the downscaled daily outputs of 29 GCMs under two RCPs(RCP4.5 and RCP8.5)in the near future(2030s),middle future(2050s)and far future(2080s)were used as inputs for the Agricultural Production Systems sIMulator(APSIM)-wheat model.Analysis of variance(ANOVA)was employed to quantify the sources of uncertainty in projecting the impact of climate change on wheat grain yield.Years from 1980 to 2009 were regarded as the baseline period.The projection results indicated that wheat grain yield was expected to increase by 12.30%,17.10%,and 17.70%in the near future(2030s),middle future(2050s)and far future(2080s),respectively.The increases differed under different RCPs in different future time periods,ranging from 11.70%(under RCP4.5 in the 2030s)to 20.20%(under RCP8.5 in the 2080s)by averaging all GCMs and locations,implying that future wheat grain yield depended largely upon the rising CO2 concentrations.ANOVA results revealed that more than 97.22% of the variance in future wheat grain yield was explained by locations,followed by scenarios,GCMs,and their interactions.Specifically,at the semi-arid climate locations(Hamedan,Sanandaj,Kermanshah and Khorramabad),most of the variations arose from the scenarios(77.25%),while at the arid climate location(Shiraz),GCMs(54.00%)accounted for the greatest variation.Overall,the ensemble use of a wide range of GCMs should be given priority to narrow the uncertainty when projecting wheat grain yield under changing climate conditions,particularly in dryland environments characterized by large fluctuations in rainfall and temperature.Moreover,the current research suggested some GCMs(e.g.,the IPSL-CM5B-LR,CCSM4,and BNU-ESM)that made moderate effects in projecting the impact of climate change on wheat grain yield to be used to project future climate conditions in similar environments worldwide. 展开更多
关键词 wheat grain yield climate change Agricultural Production Systems sIMulator(apsim)-wheat model General Circulation models(GCMs) arid climate semi-arid climate Iran
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秸秆覆盖量和施氮量对陇中春小麦的产量效应模拟
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作者 董莉霞 李广 +1 位作者 燕振刚 刘强 《湖南农业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期18-23,共6页
为量化分析秸秆覆盖量和施氮量对旱地春小麦的产量效应和协同作用,在APSIM模型中,设置秸秆覆盖量和施氮量2因素5个变化梯度,组合交叉设计25个处理,利用模型模拟25个处理的春小麦产量;于2016—2018年在甘肃省定西市安定区开展小麦大田试... 为量化分析秸秆覆盖量和施氮量对旱地春小麦的产量效应和协同作用,在APSIM模型中,设置秸秆覆盖量和施氮量2因素5个变化梯度,组合交叉设计25个处理,利用模型模拟25个处理的春小麦产量;于2016—2018年在甘肃省定西市安定区开展小麦大田试验,得到早播(ESW)、正常播(NSW)、晚播(LSW)春小麦产量的实测值,利用APSIM模型模拟2016—2018年春小麦的产量,将模拟值与实测值进行对比,对模型的适用性和模拟精度进行分析;对春小麦产量与秸秆覆盖量、施氮量的耦合关系进行二次多项回归和通径分析,利用Matlab计算春小麦的最大产量及对应的秸秆覆盖量和施氮量。结果表明:不同处理下产量的模拟值与实测值均位于15%置信带内,模型模拟精度较高,归一化均方根误差值为4.64%~12.22%,表明该模型在研究区具有良好的适用性;秸秆覆盖量和施氮量的增长对春小麦的产量效应为正效应,相应关系表现为开口向下的二次抛物线变化关系;ESW、NSW和LSW模拟情景下,春小麦最大产量分别为3548.64、3149.59、2507.58 kg/hm^(2);ESW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为7062.04、194.91 kg/hm^(2);NSW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为8211.31、218.81 kg/hm^(2);LSW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为6215.15、162.01 kg/hm^(2)。 展开更多
关键词 春小麦 apsim模型 秸秆覆盖量 施氮量 产量
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基于APSIM模型的灌溉降低冬小麦产量风险研究 被引量:28
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作者 李艳 薛昌颖 +3 位作者 杨晓光 王靖 刘园 Enli Wang 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期35-44,共10页
华北平原是我国冬小麦主产区,干旱是影响该地区冬小麦产量稳定的最主要的灾害之一。进行产量风险评估以及如何通过灌溉降低干旱产量风险对于该地区冬小麦稳产高产具有重要的现实意义。该文利用澳大利亚的APSIM农业生产系统模拟模型,以... 华北平原是我国冬小麦主产区,干旱是影响该地区冬小麦产量稳定的最主要的灾害之一。进行产量风险评估以及如何通过灌溉降低干旱产量风险对于该地区冬小麦稳产高产具有重要的现实意义。该文利用澳大利亚的APSIM农业生产系统模拟模型,以华北平原北京和山东禹城为例,分析了不同降水年型条件下冬小麦的产量风险;通过不同灌溉方案的设计和模拟,分析了不同的灌溉方案在各种年型条件下对降低冬小麦产量风险的作用。结果表明:北京和禹城地区冬小麦生育期内绝大部分年份降水不能满足作物的需水,严重缺水年型出现的频率均在30%左右,两地该年型的平均产量仅为2445和2466kg/hm2,产量风险较高。灌溉对于降低产量风险具有明显的作用,但需根据不同的缺水年型选择适宜的灌溉方案。在兼顾冬小麦稳产高产和提高水分利用效率的前提下,严重和中度缺水年型进行3次补充灌溉,分别为底墒水、拔节水和开花水,而在轻度缺水年型条件下,底墒水和拔节水两次灌溉即可大大降低干旱带来的产量风险,灌水定额为50~70mm,且随缺水程度的降低和灌溉次数的增加,可以适当减小灌水定额。 展开更多
关键词 作物 灌溉 风险分析 模型 apsim 冬小麦
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基于APSIM模型旱地春小麦产量对温度和CO_2浓度升高的响应 被引量:47
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作者 李广 李玥 +5 位作者 黄高宝 罗珠珠 王琦 刘强 燕振刚 赵有益 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1088-1095,共8页
为了探索气候变化对旱地春小麦生长的影响机理,在田间试验的基础上通过调试APSIM模型参数,并对模型进行检验,用APSIM模型模拟7个温度水平和7个CO2浓度水平组合设计下的春小麦产量,并采用二次多项回归和通径分析研究春小麦产量对温度和CO... 为了探索气候变化对旱地春小麦生长的影响机理,在田间试验的基础上通过调试APSIM模型参数,并对模型进行检验,用APSIM模型模拟7个温度水平和7个CO2浓度水平组合设计下的春小麦产量,并采用二次多项回归和通径分析研究春小麦产量对温度和CO2浓度升高的响应。结果表明:当温度不变,CO2浓度每升高100 mol·mol-1,春小麦平均增产4.9%,最大增产可达到14.6%;春小麦产量随CO2浓度升高呈递增型二次抛物线变化,但春小麦产量会出现报酬递减。当CO2浓度不变时,温度每升高1℃,春小麦平均减产6.1%,最大减产幅度高达14.2%;春小麦产量随温度升高呈递减型二次抛物线变化。温度和CO2浓度同时升高对春小麦产量存在正的协同作用,但温度对春小麦产量负效应大于CO2浓度对春小麦产量的正效应。温度和CO2浓度同时升高会对旱地春小麦产量形成不利。 展开更多
关键词 apsim 旱地春小麦 产量 温度 CO2浓度
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APSIM模型对宁夏海原地区草田轮作系统的适应性 被引量:4
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作者 奥海玮 谢应忠 +1 位作者 李永宏 马建乐 《草地学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期146-155,共10页
为验证APSIM模型对宁夏海原地区草田轮作系统的适用性,基于10年生苜蓿(Medicago sativa)与小麦(Triticum aestivum)、谷子(Oryza sativa)草田轮作试验数据和同期气象资料,运用APSIM模型对系统进行了模拟。通过试错法和文献记载完成了苜... 为验证APSIM模型对宁夏海原地区草田轮作系统的适用性,基于10年生苜蓿(Medicago sativa)与小麦(Triticum aestivum)、谷子(Oryza sativa)草田轮作试验数据和同期气象资料,运用APSIM模型对系统进行了模拟。通过试错法和文献记载完成了苜蓿、小麦和谷子几个品种的参数本地化。用统计和图形校验方法评价了APSIM模型模拟结果的可靠性和准确性。结果表明,谷子-小麦-小麦(MWW)、小麦-谷子-小麦(WMW)、谷子-谷子-小麦(MMW)、谷子-小麦-谷子(MWM)、小麦-谷子-谷子(WMM)、小麦-小麦-谷子(WWM)6种轮作方式下产量实测值和模拟值的决定系数R2值范围在0.83至0.98之间,D值范围在0.94至0.99之间,表现出了良好的相关性和一致性。土壤含水量实测值和模拟值的决定系数R2值范围在0.52至1之间,D值范围在0.92至0.97之间,相关性和一致性表现良好。表明APSIM模型对宁夏海原地区苜蓿与小麦、谷子轮作具有较好的模拟能力,可以用来模拟分析该地区草田轮作系统生产潜力和土壤水分动态,对该地区气候变化影响下草田轮作的优化管理具有一定指导意义。 展开更多
关键词 apsim模型 宁夏海原 草田轮作 参数本地化 适应性
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基于APSIM模型的降水量分配对旱地小麦和豌豆产量影响的研究 被引量:47
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作者 李广 黄高宝 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期342-347,共6页
为探索降水量分配对作物产量的作用机制和规律, 在对APSIM模型检验的基础上, 运用APSIM模型和多元积分回归方法研究黄土高原雨养农业区降水季节分配对作物产量的影响。结果表明: APSIM模型可用来模拟小麦和豌豆的产量; 作物产量除与年... 为探索降水量分配对作物产量的作用机制和规律, 在对APSIM模型检验的基础上, 运用APSIM模型和多元积分回归方法研究黄土高原雨养农业区降水季节分配对作物产量的影响。结果表明: APSIM模型可用来模拟小麦和豌豆的产量; 作物产量除与年降水总量有关外, 还与降水量的季节分配有关; 降水量的季节分配对小麦和豌豆产量影响为开口向上的二次曲线, 并且都为正效应; 当年6~7月份降水对小麦产量影响最大, 5~6月份降水对豌豆产量影响最大, 最大贡献率为每增加1 mm的降水量, 小麦增产10.4 kg·hm^-2, 豌豆增产10.3 kg·hm^-2; 降水量季节分配比年降水总量对作物产量的形成有更为深刻的影响。 展开更多
关键词 apsim 多元积分回归 降水量季节分配 作物产量 小麦 豌豆 雨养农业区 黄土高原
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海河平原小麦-玉米节水灌溉制度优化模拟 被引量:3
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作者 张建恒 王笑颖 +1 位作者 周大迈 王贵彦 《河北农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期24-30,共7页
利用典型气象站点长时间序列数据,和不同水分处理的作物生物量、叶面积指数(LAI)、产量和周年土壤水分动态数据,对APSIM模型小麦-玉米遗传参数和土壤水分动态等相关参数进行了校准和验证,并模拟了不同降水年型海河平原不同灌溉情景下作... 利用典型气象站点长时间序列数据,和不同水分处理的作物生物量、叶面积指数(LAI)、产量和周年土壤水分动态数据,对APSIM模型小麦-玉米遗传参数和土壤水分动态等相关参数进行了校准和验证,并模拟了不同降水年型海河平原不同灌溉情景下作物产量、耗水量和水分利用效率(WUE)。结果表明:经过校准和验证的APSIM小麦-玉米模型能较为准确地模拟作物生长发育及产量对不同水分处理的响应,在该区域有较好的适应性。从全年作物产量、水分利用效率及对地下水位影响等综合考虑,此区全年灌溉3水,可以保证小麦、玉米苗期和小麦拔节期水分需求。年总灌水量为225 mm的灌溉措施下,多雨年可获得小麦玉米总产量17 948.4kg/hm^2,WUE为25.2kg/(hm^2·mm);平水年可获得小麦玉米总产量16 941.1kg/hm^2,WUE为24.0kg/(hm^2·mm);少雨年虽然作物产量和水分利用效率比灌溉4水产量降低11.9%,WUE下降5.2%,但地下水位可累计减少下降15.5m。因此,在未来水分亏缺加剧背景下,保障小麦、玉米苗期和小麦拔节期需水,即全年灌溉3水总灌水量为225mm为兼顾产量和水分利用效率的有效灌溉措施。 展开更多
关键词 海河平原 小麦-玉米两熟 apsim模型 灌溉制度
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基于APSIM模型模拟水氮调控对旱地春小麦产量的影响 被引量:10
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作者 茹晓雅 李广 +2 位作者 闫丽娟 陈国鹏 聂志刚 《草业科学》 CAS CSCD 2019年第9期2342-2350,共9页
为明确水氮调控对春小麦(Triticum aestivum)产量的影响,研究自然降水条件下小麦产量达到最佳所需含氮量,将田间试验数据与农业生产系统模拟模型(Agricultural Production System Simulator,APSIM)结合,分别设定降水和施氮梯度为春小麦... 为明确水氮调控对春小麦(Triticum aestivum)产量的影响,研究自然降水条件下小麦产量达到最佳所需含氮量,将田间试验数据与农业生产系统模拟模型(Agricultural Production System Simulator,APSIM)结合,分别设定降水和施氮梯度为春小麦的产量变化的影响因素,并对模型予以检验。APSIM模型对春小麦产量模拟精度较高,决定系数(R2)、归一化均方根误差(NRMSE)、模型一致性指标(D)分别为0.95、27.36%和0.91。随降水量或施氮量的增加,整体产量表现出先增后减趋势;其次,在所有组合中降水增加到20%,施氮量为157.5 kg·hm^–2的处理较好,平均产量最高达到5 406.64 kg·hm^–2;最后,根据产量变化曲面拟合方程得出产量最佳方案:当自然降水增加55%,施氮量增加到257.25 kg·ha^–1,产量达到最佳,为5 988 kg·hm^–2。 展开更多
关键词 apsim模型 春小麦 自然降水 施氮量 最优产量 正交试验 参数校准
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1971-2017年陇中地区气候变化及其对旱地春小麦产量的影响 被引量:10
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作者 逯玉兰 李广 +2 位作者 闫丽娟 聂志刚 茹晓雅 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期234-242,共9页
为了解不同生育阶段气候变化对旱地春小麦产量的影响,利用陇中地区1971-2017年逐日气温和降水量,运用APSIM模型模拟春小麦生育期和产量,对近47年来该地区气候变化特征及其与春小麦产量的相关性进行了分析。结果表明,陇中地区年降水量按4... 为了解不同生育阶段气候变化对旱地春小麦产量的影响,利用陇中地区1971-2017年逐日气温和降水量,运用APSIM模型模拟春小麦生育期和产量,对近47年来该地区气候变化特征及其与春小麦产量的相关性进行了分析。结果表明,陇中地区年降水量按4.639 mm·10a^-1的速率显著减少,春小麦全生育期降水量按1.304 mm·10a^-1的速率减少,8个生育阶段的降水变化趋势不同,其中灌浆-成熟期的降水量下降幅度最大,倾向率为-2.995 mm·10a^-1;分蘖-拔节期的降水量有明显的上升趋势,倾向率1.855 mm·10a^-1。旱地春小麦全生育期和各生育阶段的日均温、日均最高温和日均最低温都呈上升趋势,并且日均最低温的上升幅度要大于日均最高温。经相关分析,旱地春小麦全生育期降水量和日均最高温与产量分别呈极显著和显著相关;拔节-孕穗期和灌浆-成熟期降水量与产量的相关性分别达显著和极显著水平,拔节-孕穗期和灌浆-成熟期日均温与产量均呈极显著相关,拔节-孕穗期和灌浆-成熟期的日均最高温与产量分别呈显著相关和极显著相关。 展开更多
关键词 陇中地区 旱地春小麦 气候变化 产量 apsim模型 相关分析
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基于APSIM模型的不同氮肥方案小麦叶面积指数的模拟研究 被引量:5
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作者 逯玉兰 李广 +3 位作者 闫丽娟 燕振刚 聂志刚 董莉霞 《甘肃农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期38-44,53,共8页
【目的】了解黄土丘陵沟壑区域旱地春小麦叶片的生长规律.【方法】在田间试验的基础上,调试APSIM模型参数,利用调参后的APSIM模型模拟低氮量N1、中氮量N2和高氮量N33种氮肥方案下小麦整个生育期叶面积指数的动态变化过程.【结果】APSIM... 【目的】了解黄土丘陵沟壑区域旱地春小麦叶片的生长规律.【方法】在田间试验的基础上,调试APSIM模型参数,利用调参后的APSIM模型模拟低氮量N1、中氮量N2和高氮量N33种氮肥方案下小麦整个生育期叶面积指数的动态变化过程.【结果】APSIM模型对不同氮肥方案下小麦叶面积指数的模拟有较高的精度,均方根误差(RMSE)范围在0.100~0.366,决定系数(R2)介于[0.808,0.975],有效性指数(Me)的范围在0.507~0.911.在中氮方案下的RMSE值最小,R2值最大,Me值最大.【结论】在中氮方案下APSIM模型表现出更好的一致性,更高的解释程度和更好的有效性;其次是低氮方案;高氮方案下的模拟效果较差. 展开更多
关键词 旱地春小麦 叶面积指数 不同氮肥方案 apsim模型
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基于APSIM模型的气候变化条件下播期对旱地春小麦产量影响研究 被引量:3
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作者 韩雪 刘强 +2 位作者 王钧 高雪慧 车鹏鹏 《作物研究》 2022年第6期499-506,共8页
持续复杂的气候变化开始影响全球农作物的生产模式,小麦作为主要的粮食作物受到气候变化的影响更显著。播期是影响小麦最重要的农艺措施之一。为研究小麦产量对气候变化和播期的响应,本文结合大田试验与APSIM-wheat模型,选取甘肃省定西... 持续复杂的气候变化开始影响全球农作物的生产模式,小麦作为主要的粮食作物受到气候变化的影响更显著。播期是影响小麦最重要的农艺措施之一。为研究小麦产量对气候变化和播期的响应,本文结合大田试验与APSIM-wheat模型,选取甘肃省定西市安定区甘肃农业大学大田试验地为研究区,在验证模型模拟的适应性基础上,设置春小麦播期为早播(3月3日)、常规播期(3月19日)、晚播(3月31日)3种模式,分析5个降水梯度(降水量不变、降低10%和20%、升高10%和20%)、5个气温梯度(不变、降低1.5和1℃、升高1.5和1℃)以及5个CO_(2)浓度梯度(以100 mol/mol为梯度逐步递增,变化范围170~570 mol/mol)的组合情景下春小麦产量的变化趋势。APSIM-wheat模型在研究区具有较高的精确度和适应性。气候变化和播期都会对春小麦产量产生影响。各播期当处于P_(1)T_(1)C_(1)(降水量降低20%、气温降低1.5℃、CO_(2)浓度为170 mol/mol)时,春小麦的产量最低;当处于P_(4)T_(4)C_(4)(降水量升高10%、气温升高1℃、CO_(2)浓度为470 mol/mol)时,春小麦的产量最高。当气候情景相同,播期为早播时春小麦产量最高。为应对未来气候变化,陇中旱地农田可通过适当调整播种日期来提高春小麦产量,如当温度升高1℃、降水量升高10%、CO_(2)浓度接近470 mol/mol时,可选择早播以获得高产。 展开更多
关键词 春小麦 apsim模型 气候变化 播期 产量
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