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Improving maize growth and development simulation by integrating temperature compensatory effect under plastic film mulching into the AquaCrop model
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作者 Chao Zhang Jiying Kong +3 位作者 Min Tang Wen Lin Dianyuan Ding Hao Feng 《The Crop Journal》 SCIE CSCD 2023年第5期1559-1568,共10页
Temperature compensatory effect, which quantifies the increase in cumulative air temperature from soil temperature increase caused by mulching, provides an effective method for incorporating soil temperature into crop... Temperature compensatory effect, which quantifies the increase in cumulative air temperature from soil temperature increase caused by mulching, provides an effective method for incorporating soil temperature into crop models. In this study, compensated temperature was integrated into the AquaCrop model to investigate the capability of the compensatory effect to improve assessment of the promotion of maize growth and development by plastic film mulching(PM). A three-year experiment was conducted from2014 to 2016 with two maize varieties(spring and summer) and two mulching conditions(PM and non-mulching(NM)), and the AquaCrop model was employed to reproduce crop growth and yield responses to changes in NM, PM, and compensated PM. A marked difference in soil temperature between NM and PM was observed before 50 days after sowing(DAS) during three growing seasons. During sowing–emergence and emergence–tasseling, the increase in air temperature was proportional to the compensatory coefficient, with spring maize showing a higher compensatory temperature than summer maize. Simulation results for canopy cover(CC) were generally in good agreement with the measurements, whereas predictions of aboveground biomass and grain yield under PM indicated large underestimates from 60 DAS to the end of maturity. Simulations of spring maize biomass and yield showed general increase based on temperature compensation, accompanied by improvement in modeling accuracy, with RMSEs decreasing from 2.5 to 1.6 t ha^(-1)and from 4.1 t to 3.4 t ha^(-1). Improvement in biomass and yield simulation was less pronounced for summer than for spring maize, implying that crops grown during low-temperature periods would benefit more from the compensatory effect. This study demonstrated the effectiveness of the temperature compensatory effect to improve the performance of the AquaCrop model in simulating maize growth under PM practices. 展开更多
关键词 Plastic film mulching Soil temperature Compensatory effect aquacrop model Maize growth
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Global sensitivity analysis of the AquaCrop model for winter wheat under different water treatments based on the extended Fourier amplitude sensitivity test 被引量:3
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作者 XING Hui-min XU Xin-gang +4 位作者 LI Zhen-hai CHEN Yi-jin FENG Hai-kuan YANG Gui-jun CHEN Zhao-xia 《Journal of Integrative Agriculture》 SCIE CAS CSCD 2017年第11期2444-2458,共15页
Sensitivity analysis (SA) is an effective tool for studying crop models; it is an important link in model localization and plays an important role in crop model calibration and application. The objectives were to (... Sensitivity analysis (SA) is an effective tool for studying crop models; it is an important link in model localization and plays an important role in crop model calibration and application. The objectives were to (i) determine influential and non-influential parameters with respect to above ground biomass (AGB), canopy cover (CC), and grain yield of winter wheat in the Beijing area based on the AquaCrop model under different water treatments (rainfall, normal irrigation, and over-irrigation); and (ii) generate an AquaCrop model that can be used in the Beijing area by setting non-influential parameters to fixed values and adjusting influential parameters according to the SA results. In this study, field experiments were conducted during the 2012-2013,2013-2014, and 2014-2015 winter wheat growing seasons at the National Precision Agriculture Demonstration Research Base in Beijing, China. The extended Fourier amplitude sensitivity test (EFAST) method was used to perform SA of the AquaCrop model using 42 crop parameters, in order to verify the SA results, data from the 2013-2014 growing season were used to calibrate the AquaCrop model, and data from 2012-2013 and 2014-2015 growing seasons were val- idated. For AGB and yield of winter wheat, the total order sensitivity analysis had more sensitive parameters than the first order sensitivity analysis. For the AGB time-series, parameter sensitivity was changed under different water treatments; in comparison with the non-stressful conditions (normal irrigation and over-irrigation), there were more sensitive parameters under water stress (rainfall), while root development parameters were more sensitive. For CC with time-series and yield, there were more sensitive parameters under water stress than under no water stress. Two parameters sets were selected to calibrate the AquaCrop model, one group of parameters were under water stress, and the others were under no water stress, there were two more sensitive parameters (growing degree-days (GDD) from sowing to the maximum rooting depth (root) and the maximum effective rooting depth (rtx)) under water stress than under no water stress. The results showed that there was higher accuracy under water stress than under no water stress. This study provides guidelines for AquaCrop model calibration and application in Beijing, China, as well providing guidance to simplify the AquaCrop model and improve its precision, especially when many parameters are used. 展开更多
关键词 winter wheat aquacrop model sensitivity analysis EFAST method sensitive parameter
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Modeling of Different Irrigation Methods for Maize Using AquaCrop Model: Case Study
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作者 Thamer Thamer Nadine Nassif +2 位作者 Ayad Almaeini Nadhir Al-Ansari Diaa Hassan 《Engineering(科研)》 2021年第8期472-492,共21页
<span style="font-family:Verdana;">Modeling of irrigation methods </span><span style="font-family:Verdana;">is</span><span style="font-family:""><spa... <span style="font-family:Verdana;">Modeling of irrigation methods </span><span style="font-family:Verdana;">is</span><span style="font-family:""><span style="font-family:Verdana;"> one of the most important techniques that contribute to the future of modern agriculture. This will conserve water as water scarcity is a major threat for agriculture. In this study, AquaCrop model was used to model different irrigation methods of maize in field trails in Al-Yousifya, 15 km Southwest of Baghdad. Field experiments were conducted for two seasons during 2016 and 2017 using five irrigation methods including furrow, surface drip and subsurface drip with three patterns of emitter depth (10, 20 and 30 cm) irrigation. AquaCrop simulations of biomass, grain yield, harvest index and water productivity were validated using different statistical parameters under the natural conditions obtained in the study area. For 2016 and 2017 seasons, results of R</span><sup><span style="font-family:Verdana;">2</span></sup><span style="font-family:Verdana;"> were 0.98 and 0.99, 0.99 and 0.99, 0.99 and 0.97, and 0.8 and 0.73 for biomass, grain yield, harvest index and water productivity, respectively. The study has conducted that simulation using AquaCrop is considered very efficient tool for modeling of different irrigation applications</span><span style="font-family:Verdana;"> for maize production under the existing conditions</span><span style="font-family:Verdana;"> in the central region of Iraq. 展开更多
关键词 aquacrop model Grain Yield MAIZE Subsurface Drip Irrigation Water Productivity
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Aquacrop Model Calibration in Potato and Its Use to Estimate Yield Variability under Field Conditions 被引量:6
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作者 Antonio de la Casa Gustavo Ovando +1 位作者 Luciano Bressanini Jorge Martínez 《Atmospheric and Climate Sciences》 2013年第3期397-407,共11页
AquaCrop model estimates the crop productivity decrease in response to water stress, determining the biomass (B) based on water productivity (WP) and accumulated transpiration (ΣTr);and the yield (Y) is calculated ac... AquaCrop model estimates the crop productivity decrease in response to water stress, determining the biomass (B) based on water productivity (WP) and accumulated transpiration (ΣTr);and the yield (Y) is calculated according to B and the harvest index (HI). AquaCrop was evaluated considering different WP values for 2010 late growing season to simulate crop yield of potato (Solanum tuberosum L.) cv. Spunta, in a commercial production field of 9 ha located in the green belt of Cordoba city (31°30'S, 64°08'W, 402 m asl), while monitoring in 2009 was used to verify the model. Canopy cover estimation by AquaCrop was adjusted using observed field data obtained from vertical digital photographs acquired at 2.5 m height. WP values of 15.8 and 31.6 (for C3 and C4 species, respectively) and two intermediate values 21 and 26.3 g·mˉ2 were considered to evaluate the model performance. While linear function between observed tuber yields and estimated by AquaCrop had always a correlation coefficient greater than 0.94 (p 0.001), using WP = 26.3 and WP =31.6 g·mˉ2 presented overestimation, whereas with 15.8 g·mˉ2 had an opposite behavior, while WP = 21 g·mˉ2 was the value that produced the lowest estimation error. In addition, soil moisture from this estimated value of WP was highly correlated with measured water content in different areas of production field. The verification test shows that while the model slightly underestimates canopy cover, biomass was overestimated. After setting the coefficients of canopy cover development, the AquaCrop crop model estimated adequately potato yield for high production values that are less affected by lack of water, but in both years showed a tendency to overestimate the lowest yields, as was observed for other crops. Meanwhile, the dispersion between the observed and estimated yield was higher in the verification test because the sampling this year was more random. 展开更多
关键词 POTATO CANOPY COVER aquacrop model SOIL Water CONTENT
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基于AquaCrop模型的水稻多目标灌溉制度优化研究
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作者 马超 吴天傲 +2 位作者 章伟忠 李江 缴锡云 《灌溉排水学报》 CAS CSCD 2024年第1期9-16,共8页
【目的】优化现有水稻灌溉制度,节约灌溉用水量,减少稻田氮磷流失量以降低面源污染风险。【方法】构建了基于AquaCrop模型和NSGA-Ⅱ算法的水稻灌溉制度模拟优化模型,利用水稻田间试验数据,开展以产量最大、氮磷流失量最小、灌水次数最少... 【目的】优化现有水稻灌溉制度,节约灌溉用水量,减少稻田氮磷流失量以降低面源污染风险。【方法】构建了基于AquaCrop模型和NSGA-Ⅱ算法的水稻灌溉制度模拟优化模型,利用水稻田间试验数据,开展以产量最大、氮磷流失量最小、灌水次数最少的3种目标组合(产量-氮磷流失量(Y-TNP)、产量-灌水次数(Y-N)、产量-氮磷流失量-灌水次数(Y-TNP-N))下的灌溉制度优化模型研究,提出适应不同生育期降水年型的稳产-控污-提效灌溉制度。【结果】(1)与常规灌溉相比,Y-TNP灌溉制度优化水稻产量下降2.14%,氮磷流失量减少23.09%;Y-N灌溉制度优化水稻产量下降1.76%,灌水次数减少53%;Y-TNP-N灌溉制度优化水稻产量下降2.64%,氮磷流失量减少22.83%,灌水次数减少2次。(2)不同典型年以Y-TNP-N为目标优化的稳产-控污-提效灌溉制度水稻产量介于7.74~7.78 t/hm^(2),同时大幅度减少灌水量进而降低氮磷流失量。【结论】AquaCrop模型可模拟试验区水稻的生长发育过程,本文构建的模拟-优化耦合模型可用于优化不同生育期降水年型下稳产-控污-提效的灌溉制度。 展开更多
关键词 水稻 灌溉制度 aquacrop模型 NSGA-Ⅱ优化算法 面源污染
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基于AquaCrop模型的芝麻作物参数敏感性分析及模型适用性评价
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作者 李梦瑶 关皓月 +5 位作者 张建涛 黄明 李丰 戎亚思 李友军 李国强 《河南农业科学》 北大核心 2024年第7期149-159,共11页
为探明AquaCrop模型芝麻作物参数校准方法,验证模型适用性,以2022—2023年试验数据为基础,通过查阅文献资料,确定芝麻参数初始值和取值范围,采用EFAST方法对AquaCrop模型53个作物参数进行全局敏感性分析、模拟结果的不确定分析并进行参... 为探明AquaCrop模型芝麻作物参数校准方法,验证模型适用性,以2022—2023年试验数据为基础,通过查阅文献资料,确定芝麻参数初始值和取值范围,采用EFAST方法对AquaCrop模型53个作物参数进行全局敏感性分析、模拟结果的不确定分析并进行参数校准验证。结果表明,对各处理最大生物量均敏感的参数有27个,其中全局敏感性指数(TS_(i))均大于0.3的参数有CDM、CDSE、POFE、RSWT、PSENSP、PSTOSP、RSWB和ECSW;对各处理籽粒产量均敏感的参数有14个,其中TS_(i)均大于0.2的参数有POHX、RSWT、CDSE、DMCON、PSTO和PSTOSP。校准验证过程中冠层覆盖度和地上部生物量模拟值和实测值决定系数(R2)分别介于0.875~0.954、0.951~0.970;标准均方根误差(NRMSE)分别介于11.5%~18.1%、18.9%~27.7%;纳什效率系数(NSE)分别介于0.873~0.940、0.930~0.959。籽粒产量模拟值与实测值相对误差介于0.03~0.07。本地化后的AquaCrop模型能够较好地模拟芝麻生长发育过程,可用于芝麻优化管理或未来产量预测。 展开更多
关键词 芝麻 aquacrop模型 参数敏感性 EFAST 适用性
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基于AquaCrop模型的塔额盆地夏玉米节水潜力分析
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作者 任聪哲 范文波 +3 位作者 乔长录 王世威 李顺顺 刘雨 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2024年第2期140-149,209,共11页
以AquaCrop模型为基础,结合2021—2022年塔额盆地夏玉米实测数据,对模型部分保守参数和产量模块的标准水分生产力(WP*)和参考收获指数(HI 0)进行校准与验证,通过设置起始灌水时间、灌溉定额和灌水周期三因素交叉试验,对夏玉米进行产量模... 以AquaCrop模型为基础,结合2021—2022年塔额盆地夏玉米实测数据,对模型部分保守参数和产量模块的标准水分生产力(WP*)和参考收获指数(HI 0)进行校准与验证,通过设置起始灌水时间、灌溉定额和灌水周期三因素交叉试验,对夏玉米进行产量模拟,分析其产量与作物水分利用效率受灌溉定额和起始灌水时间的影响程度,在产量和作物水分利用效率均为较高值的前提下选择最优灌溉方案。以实际夏玉米播种面积为参考值,模拟并预测2022年及未来4年在不同灌溉方案下的夏玉米产量和节水总量,并依此分析塔额盆地夏玉米节水潜力。结果表明:(1)对AquaCrop模型作物生长模块主要参数、土壤水分胁迫参数和产量模块参数WP*和HI 0进行参数率定,最终产量模块参数选择WP*=35 g·m^(-2)、HI 0=43%,2021年和2022年产量模拟相对误差值分别为1.26%和1.07%。(2)结合模型模拟得出最优灌溉方案如下:起始灌水时间5月20日,灌溉定额470 mm,灌水周期7 d,灌水11次,作物水分利用效率2.005 kg·m^(-3),产量9.423 t·hm^(-2)。(3)以2022年为现状水平年,最优灌溉方案下,现状水平年和未来水平年(2022—2025年)可分别实现节水量2.1338×10^(5)、2.1826×10^(5)、2.1992×10^(5) m^(3)和2.2306×10^(5) m^(3)。 展开更多
关键词 夏玉米 节水潜力 aquacrop模型 塔额盆地
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覆土浅埋滴灌玉米分阶段亏水条件下AquaCrop与Dual Crop Coefficient模型精度对比研究 被引量:1
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作者 戚迎龙 赵举 +3 位作者 宁小莉 李彬 李敏 史海滨 《东北农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期64-77,共14页
近年来,西辽河流域地下水超采问题日益突出,改进灌溉技术降低农业用水可有效解决这一问题,但该技术缺乏科学的水分管理方法及适宜的理论模型。基于单阶段及多阶段亏水情形试验,对比同类农田水分模型精度,优选阶段性亏水管理辅助模型。... 近年来,西辽河流域地下水超采问题日益突出,改进灌溉技术降低农业用水可有效解决这一问题,但该技术缺乏科学的水分管理方法及适宜的理论模型。基于单阶段及多阶段亏水情形试验,对比同类农田水分模型精度,优选阶段性亏水管理辅助模型。研究设置7个玉米分阶段亏水调控处理,于2018、2019年进行田间小区试验,取得2个同类模型的本地化参数并比较其模拟精度。结果表明,AquaCrop和双作物系数模型可相近表达玉米冠层发育到最大而未开始衰减期间土壤水分的消耗过程,而对快速生长期与后期1m土层贮水量的模拟差异大。AquaCrop模型在土壤贮水量偏低时高估其实测值,其他情形正负偏差分布相对均匀,双作物系数模型多数情形低估其实测值。AquaCrop模型描述玉米各阶段蒸散量因亏水情形而变化能力优于双作物系数模型。AquaCrop模型和双作物系数模型的标准均方根误差平均值在模拟1 m土层贮水量时分别为4.494%~8.443%、6.017%~8.626%,在模拟蒸散量时分别为8.158%~9.510%、5.980%~15.022%。综合来看,AquaCrop模型表现更好,推荐作为适宜西辽河流域覆土浅埋滴灌玉米水分管理模型。研究可为该区域覆土浅埋滴灌种植玉米选出适宜的水分管理模型,理解新技术条件下玉米分阶段亏水调控机制及田间灌溉管理优化提供参考。 展开更多
关键词 模型精度 aquacrop模型 双作物系数模型 覆土浅埋滴灌 玉米分阶段亏水
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不同灌溉方式和灌水定额对夏玉米生长的影响及AquaCrop模型的适应性研究 被引量:2
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作者 常梅 周青云 尹林萍 《灌溉排水学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期32-39,共8页
【目的】探明不同灌溉方式和灌水定额对夏玉米生长的影响及AquaCrop模型的适应性。【方法】设置4个试验处理:常规滴灌10 mm(N1)、常规滴灌20 mm(N2)、膜下滴灌10 mm(M1)和膜下滴灌20 mm(M2),研究不同灌溉方式和灌水定额对夏玉米生长的影... 【目的】探明不同灌溉方式和灌水定额对夏玉米生长的影响及AquaCrop模型的适应性。【方法】设置4个试验处理:常规滴灌10 mm(N1)、常规滴灌20 mm(N2)、膜下滴灌10 mm(M1)和膜下滴灌20 mm(M2),研究不同灌溉方式和灌水定额对夏玉米生长的影响,并基于2 a的试验数据对AquaCrop模型进行率定、验证,利用率定、验证后的模型预测平水年不同灌溉方案下的夏玉米产量,以产量最大为目标筛选最优的灌溉方案。【结果】N2处理下的0~40 cm土层土壤含水率(SWC)均高于N1处理和M2处理;各处理的生物量平均值和产量表现为:M2处理>M1处理>N2处理>N1处理。各处理SWC模拟值与实测值的R^(2)、EF和RMSE分别为0.645~0.907、0.461~0.779和0.021~0.034,冠层覆盖度模拟值与实测值的R^(2)、EF和RMSE分别为0.942~0.992、0.964~0.990和0.463~0.781,生物量模拟值与实测值的R^(2)、EF和RMSE分别为0.959~0.984、0.969~0.986和0.507~0.614 t/hm^(2),产量模拟值与实测值的RMSE为0.180~0.890 t/hm^(2),水分利用效率模拟值与实测值的RMSE为0.001~0.003 t/(hm^(2)·mm)。【结论】常规滴灌下高水相比低水处理可提高0~40 cm土层SWC,灌水20 mm条件下,常规滴灌处理在0~40 cm土层的SWC高于膜下滴灌处理;覆膜与提高灌水量均能提高夏玉米的生物量和产量,AquaCrop模型能较好地模拟天津市夏玉米的生长过程;夏玉米最优灌溉方案为苗期灌溉20 mm、抽穗期和灌浆期各灌溉10 mm。 展开更多
关键词 aquacrop模型 夏玉米 土壤含水率 冠层覆盖度 生物量和产量 WUE
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Aquacrop模型在北疆棉花生育期灌溉洗盐制度优化中的适用性
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作者 宋喜山 曹红霞 +2 位作者 何子建 丁邦新 姚宁 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第20期111-122,共12页
为明确Aquacrop模型在北疆棉田膜下滴灌和地下滴灌方式下生长和生产模拟的适用性,并探究棉田生育期最优灌溉洗盐制度,该研究以2020和2021年的田间试验数据对模型参数进行校正和验证,并用校正好的模型揭示3种灌溉水平(100%ETc、80%ETc、6... 为明确Aquacrop模型在北疆棉田膜下滴灌和地下滴灌方式下生长和生产模拟的适用性,并探究棉田生育期最优灌溉洗盐制度,该研究以2020和2021年的田间试验数据对模型参数进行校正和验证,并用校正好的模型揭示3种灌溉水平(100%ETc、80%ETc、60%ETc,其中ETc为作物需水量)、3种淋洗总定额(0、120和240 mm)、3种灌水频率(5、7和10 d/次)和3种降水年型(湿润年、平水年、干旱年)对棉花产量和灌溉水生产力的影响。结果表明,2021年所有处理的冠层覆盖度、地上生物量归一化均方根误差(normalized root mean square error,NRMSE)不大于20.998%,一致性指数d≥0.967,决定系数R^(2)≥0.914,产量均方根误差(root mean square error,RMSE)、NRMSE、d和R^(2)分别为0.389 t/hm^(2)、6.797%、0.836和0.754,模型整体模拟效果良好。基于58 a气象数据的模型模拟表明:灌溉水平、淋洗定额、降水年型对棉花产量和灌溉水生产力的影响显著,灌水频率的影响不显著;在平均土壤含盐量范围为12~18 g/kg的植棉区域,综合考虑产量、灌溉水生产力及实际生产情况,湿润年推荐80%ETc+120 mm的灌溉淋洗总定额,平水年和干旱年推荐100%ETc+120 mm的灌溉淋洗总定额;推荐延长灌水频率至10 d/次以减少灌水次数,节约成本。研究可以为Aquacrop模型在棉田中的应用积累经验,为农业水资源高效利用提供理论指导与技术支撑。 展开更多
关键词 棉花 灌溉 盐分 aquacrop模型 洗盐 滴灌 北疆
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基于AquaCrop模型评估气候变化下棉花生产的可持续性
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作者 王洪博 李国辉 +4 位作者 徐雪雯 黄维雄 赵泽艺 高阳 王兴鹏 《中国农业气象》 CSCD 北大核心 2023年第7期588-598,共11页
运用2017-2018年南疆绿洲区膜下滴灌棉花土壤水分、冠层覆盖度、生物量、蒸散量(ET)及产量(Y)数据,校准和验证AquaCrop模型中作物参数,将数据输入AquaCrop模型气象、作物、灌溉、田间管理模块模拟了6种灌溉水平(18、24、30、36、45和54... 运用2017-2018年南疆绿洲区膜下滴灌棉花土壤水分、冠层覆盖度、生物量、蒸散量(ET)及产量(Y)数据,校准和验证AquaCrop模型中作物参数,将数据输入AquaCrop模型气象、作物、灌溉、田间管理模块模拟了6种灌溉水平(18、24、30、36、45和54mm)和5个播期(3月23日、4月3日、4月13日、4月23日和5月3日)共30种情景下南疆绿洲区膜下滴灌棉花的生物量和产量,并分析1988-2017年连续30a棉花产量的稳定性和可持续性。结果表明,AquaCrop模型能够较好地模拟不同灌溉和播期下棉花冠层盖度、地上生物量和土壤水分,归一化均方根误差(NRMSE)均小于20%,协同指数(d)和相关系数(R~2)均接近1。AquaCrop模型低估了棉花蒸散量和产量,相对误差(RE)分别为-4.5%~1.2%和-8.6%~-6.8%,但证明了AquaCrop模型可以进行情景模拟。模型预测表明,棉花生产稳定性和可持续性受播期影响较小,而随灌水定额的增大而提高。播期相同时,棉花生物量和产量随灌溉定额的增大而增加,在495mm的灌溉定额下获得了较高的灌溉用水效率,并确保棉花产量无显著下降。同时,在495mm灌溉定额下适当推迟播期至4月13日,可以节约用水36.78mm,如运用早熟棉种于4月23日播种,可以节约用水65.34mm。因此,对于水资源富裕地区可考虑早播获得高产,而水资源匮乏地区在品种与栽培模式配套下,晚播是一种适应现在和未来气候变化下水资源短缺的经济、有效的策略。 展开更多
关键词 aquacrop模型 灌溉定额 播期 产量预测
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基于GeoSim与AquaCrop模型的作物产量批量化模拟方法研究
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作者 张清燕 邱春霞 +1 位作者 淮贺举 李存军 《地理空间信息》 2023年第5期14-17,53,共5页
AquaCrop模型可模拟作物产量,以响应可用水量;但当进行大范围或长期模拟时,存在一定的局限性。鉴于此,借助地理空间仿真工具,模拟北京市2010—2019年冬小麦的产量与灌溉用水量,以探讨该工具对于AquaCrop长期模拟的有效性和适用性。结果... AquaCrop模型可模拟作物产量,以响应可用水量;但当进行大范围或长期模拟时,存在一定的局限性。鉴于此,借助地理空间仿真工具,模拟北京市2010—2019年冬小麦的产量与灌溉用水量,以探讨该工具对于AquaCrop长期模拟的有效性和适用性。结果表明,基于GeoSim工具的AquaCrop模型应用效果较好。该工具简化了模型生成项目文件和管理输出文件的任务,160次模拟仅用时11 s,提高了模拟效率;且实现了模拟结果的空间可视化,将AquaCrop模型应用扩展到时空分析尺度。研究结果可为AquaCrop模型区域尺度上的时空分析提供一个新思路,在一定程度上提高农业水资源管理效率。 展开更多
关键词 aquacrop模型 GeoSim工具 产量 灌溉用水量
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基于AquaCrop模型的河南省冬小麦灌溉制度优化研究 被引量:3
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作者 戎亚思 李国强 +4 位作者 张杰 张建涛 王猛 郑国清 冯伟 《河南农业科学》 北大核心 2023年第2期151-161,共11页
为验证AquaCrop模型在河南省的适用性,并探讨冬小麦最优灌溉制度,分别于2016—2018年和2019—2020年,在河南周口进行冬小麦不同灌水频次田间试验,先后校准AquaCrop模型参数和独立验证模型模拟效果,并利用验证后的AquaCrop模型,分析不同... 为验证AquaCrop模型在河南省的适用性,并探讨冬小麦最优灌溉制度,分别于2016—2018年和2019—2020年,在河南周口进行冬小麦不同灌水频次田间试验,先后校准AquaCrop模型参数和独立验证模型模拟效果,并利用验证后的AquaCrop模型,分析不同降雨年型条件下16种灌溉情景对冬小麦耗水量、蒸腾量、籽粒产量、水分利用效率和灌溉水利用效率的影响。结果表明,冬小麦冠层覆盖度模拟值与实测值的决定系数(R^(2))介于0.84~0.94,一致性指数(d)介于0.93~0.98,均方根误差(RMSE)介于4.7%~9.4%。冬小麦生物量模拟值与实测值的R^(2)介于0.94~0.95,d介于0.93~0.98,RMSE介于2.1~2.2 t/hm^(2)。冬小麦籽粒产量、水分利用效率模拟值与实测值的相对误差(RE)均在10%以内。以籽粒产量和水分利用效率最高为目标,冬小麦的最优灌溉方案为:于干旱年拔节期、开花期和灌浆期,每次灌水75 mm;于平水年拔节期和开花期,每次灌水75 mm;于丰水年拔节期灌水75 mm。 展开更多
关键词 冬小麦 aquacrop模型 降雨年型 灌溉制度 河南省 产量 水分利用效率
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基于AquaCrop模型的库尔勒香梨生长动态模拟及滴灌制度优化
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作者 张景瑞 王春霞 +2 位作者 马建江 王宏鑫 王佳鑫 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期328-336,344,共10页
为探究省力化栽培模式下库尔勒香梨园适宜的灌溉制度,依据4种灌溉定额(3750,5250,6750,8250 m^(3)/hm^(2))条件下2年香梨的田间试验数据,通过冠层覆盖度、土壤含水量和蒸散强度(ET_(a))和产量指标,确定AquaCrop模型参数。设置不同灌水场... 为探究省力化栽培模式下库尔勒香梨园适宜的灌溉制度,依据4种灌溉定额(3750,5250,6750,8250 m^(3)/hm^(2))条件下2年香梨的田间试验数据,通过冠层覆盖度、土壤含水量和蒸散强度(ET_(a))和产量指标,确定AquaCrop模型参数。设置不同灌水场景,综合考虑产量、水分利用效率和灌溉水利用效率,利用AquaCrop模型优化香梨灌溉制度。结果表明:Y2W3处理产量高出其余处理3.87%~16.86%,Y2W1处理水分利用效率高出其余处理2.88%~27.20%;AquaCrop模型模拟与试验地实测结果的决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)、标准均方根误差(NRMSE)、拟合度指数(d)和Nash效率系数(NSE)评价指标表明,冠层覆盖度R^(2)变化范围为0.89~0.93,土壤含水量d为0.92~0.98,ET_(a)的RMSE为1.06~1.61 mm/d;AquaCrop模型预测15种不同场景,灌溉定额7200 m^(3)/hm^(2)、灌水次数11次和灌溉周期14天的灌溉方案表现最优,其产量为6793.62 kg/hm^(2),水分利用效率为10.90 kg/(hm^(2)·mm),灌溉水利用效率为1.03 kg/m^(3)。AquaCrop作物生长模型可用于香梨产量预测和田间用水管理,其研究结果可为地表滴灌技术适用性选择提供依据。 展开更多
关键词 滴灌 aquacrop模型 库尔勒香梨生长 灌溉制度
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基于EFAST方法的AquaCrop作物模型参数全局敏感性分析 被引量:31
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作者 邢会敏 相诗尧 +4 位作者 徐新刚 陈宜金 冯海宽 杨贵军 陈召霞 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期64-76,共13页
【目的】敏感性分析是作物模型本地化过程中的重要环节,对作物模型的校正与应用有重要的意义。【方法】本研究以国家精准农业示范研究基地2012—2013、2013—2014和2014—2015年冬小麦试验为研究对象,采用全局敏感性分析方法扩展傅里叶... 【目的】敏感性分析是作物模型本地化过程中的重要环节,对作物模型的校正与应用有重要的意义。【方法】本研究以国家精准农业示范研究基地2012—2013、2013—2014和2014—2015年冬小麦试验为研究对象,采用全局敏感性分析方法扩展傅里叶幅度检验法(Extended Fourier Amplitude Sensitivity Test,EFAST)对AquaCrop模型42个作物参数进行敏感性分析,以评估模型在北京地区的敏感参数。【结果】(1)对干生物量敏感作物参数是:水分和温度胁迫参数(生物量生产的最小生长度(stbio),引起冠层早衰的土壤水分消耗上限(psen))、生物量和产量参数(归一化水分生产力(wp))、蒸散参数(作物冠层形成后到衰老之前的作物系数(kcb))、作物冠层和物候发展参数(冠层生长系数(cgc),从播种到出苗时长(eme),最大冠层覆盖度(mcc),冠层衰老系数(cdc),从播种到成熟的时长(mat),产量形成过程中收获指数的建立长度(hilen))。其中stbio,kcb,wp和cgc 4个作物参数敏感性指数最大;(2)对冠层覆盖度最敏感的参数是:作物冠层和物候发展参数(cgc,mcc,每公顷株数(den),出苗率达到90%时的土壤覆盖度(ccs),mat和cdc)、根区发展参数(最大有效根深(rtx))、水分和温度胁迫参数(psen)、蒸散参数(kcb);(3)对产量最敏感的参数是作物冠层和物候发展参数(从播种到开花时长(flo),mat,cdc,hilen和从播种到开始衰老时长(sen))、水分和温度胁迫参数(psen)、生物量和产量参数(参考收获指数(hi)和wp)、蒸散参数(kcb)。【结论】利用EFAST方法对AquaCrop模型中的作物参数进行一阶和全局敏感分析,最大干物量的敏感性分析结果以及干生物量随时间变化的敏感性分析结果显示,敏感性参数的选择上差异不大,但排序上存在较大的差异,最大干生物量的敏感性分析不能分析作物参数对干生物量在整个生育期的影响,结果不全面;冠层覆盖度随时间变化的一阶和全局敏感性分析结果显示,在敏感参数的选择和排序上均有较好的一致性,全局敏感性分析中作物参数的敏感性指数更高,对冠层覆盖度的影响表现得更明显。本研究结果用于AquaCrop模型本地化,可提高该模型在北京地区的模拟效率和模拟精度。 展开更多
关键词 冬小麦 aquacrop模型 敏感性分析 EFAST方法 干生物量
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冬小麦生物量和产量的AquaCrop模型预测 被引量:37
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作者 杜文勇 何雄奎 +3 位作者 Shamaila Z 胡振方 曾爱军 Muller J 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期174-178,183,共6页
以华北地区冬小麦为研究对象,将AquaCrop作物生长模型应用到滴灌、喷灌、漫灌中,对模型主要参数如气象、土壤、作物特性等进行调整,并对作物产量和生物量模拟的有效方法进行了研究。模拟结果表明,产量和收获时地上部分生物量的模拟值与... 以华北地区冬小麦为研究对象,将AquaCrop作物生长模型应用到滴灌、喷灌、漫灌中,对模型主要参数如气象、土壤、作物特性等进行调整,并对作物产量和生物量模拟的有效方法进行了研究。模拟结果表明,产量和收获时地上部分生物量的模拟值与实测值较为接近且略高于实测值,模型性能指数均高于0.95。产量模拟效果优于生物量,滴灌模拟效果最好。 展开更多
关键词 冬小麦 产量 生物量 预测 灌溉 aquacrop模型
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基于AquaCrop模型的北京地区冬小麦水分利用效率 被引量:16
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作者 邢会敏 徐新刚 +5 位作者 冯海宽 李振海 杨福芹 杨贵军 贺鹏 陈召霞 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第23期4507-4519,共13页
【目的】作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)是农业水分管理与决策的重要指标。北京是严重缺水的城市,其主要种植作物冬小麦灌溉用水占比高,开展冬小麦产量水分利用效率的分析研究,可为北京地区的冬小麦节水灌溉与增产平衡提... 【目的】作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)是农业水分管理与决策的重要指标。北京是严重缺水的城市,其主要种植作物冬小麦灌溉用水占比高,开展冬小麦产量水分利用效率的分析研究,可为北京地区的冬小麦节水灌溉与增产平衡提供决策信息支持。【方法】利用2011—2012、2012—2013和2013—2014年国家精准农业示范研究基地冬小麦不同生育期不同灌溉处理下的田间实测数据,对AquaCrop作物模型进行参数本地化。统计北京地区2004—2014年冬小麦生育期的日降雨量数据,利用Pearson-Ⅲ型分布划分了3种降雨年型:湿润年(2012—2013年生育期)、平水年(2009—2010年生育期)和干旱年(2005—2006年生育期)。应用AquaCrop研究分析了3种不同降雨年型、14种灌溉情景下冬小麦籽粒产量水平和产量水分利用效率特征变化。【结果】基于AquaCrop模型的产量模拟值和实测值的R 2、RMSE和d分别为0.99、0.3 t·hm^(-2)、0.99。模型模拟的冬小麦产量水分利用效率:2011—2012年正常灌溉条件下为1.72 kg·m^(-3),2012—2013年正常灌溉条件下为1.67 kg·m^(-3),2013—2014年雨养、正常灌溉和过量灌溉条件下分别为1.27、1.74和1.64 kg·m^(-3),正常灌溉条件下产量水分利用效率最高,其次是过量灌溉,雨养条件下产量水分利用效率最低。在此基础上应用AquaCrop模型模拟分析了3种不同降雨年型冬小麦籽粒产量和产量水分利用效率随灌溉量变化的响应特征,其中,湿润年产量水分利用效率和籽粒产量达到最大值时所需的灌溉量分别为35和50 mm;平水年达到最大值所需的灌溉量分别为35和40 mm;干旱年达到最大值所需的灌溉量均为65 mm。【结论】AquaCrop模型可以很好预测北京地区不同年份不同灌溉条件下冬小麦的籽粒产量和产量水分利用效率。冬小麦产量与产量水分利用效率均随着灌溉量的增加逐渐增大,至最大值后开始减小,在干旱的情况下,植物通过自身适应策略会提高水分利用效率,随着水分的增加,水分利用率将降低,因此3种不同年型的产量水分利用效率的大小顺序依次为干旱年、平水年和湿润年。因此,在制定冬小麦灌溉策略时,要做到产量和产量水分利用效率兼顾。以上研究结果表明,利用Aqua Crop模型可以为北京地区冬小麦田间灌溉和决策提供指导。关于降雨年型本研究仅对湿润年、平水年和干旱年3种年型在越冬期、返青期、拔节期、开花期和灌浆期不同灌溉量和籽粒产量和产量水分利用效率之间的关系进行模拟,对于不同时期不同灌溉量对籽粒产量和产量水分利用效率的影响没有考虑,需要进一步研究验证。 展开更多
关键词 冬小麦 aquacrop模型 水分利用效率 生物量 籽粒产量
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AquaCrop模型在西北胡麻生物量及产量模拟中的应用和验证 被引量:16
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作者 李玥 牛俊义 +2 位作者 郭丽琢 高珍妮 孙小花 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期93-103,共11页
为了预测水分和养分对胡麻籽粒产量、生物量与水分生产率的影响,使用FAO研发的水分驱动作物模型AquaCrop对胡麻在不同灌溉与氮磷水平下的生长情况进行模拟和验证。试验分别于2011年、2012年在甘肃省榆中县良种场进行,试验设置4个灌溉水... 为了预测水分和养分对胡麻籽粒产量、生物量与水分生产率的影响,使用FAO研发的水分驱动作物模型AquaCrop对胡麻在不同灌溉与氮磷水平下的生长情况进行模拟和验证。试验分别于2011年、2012年在甘肃省榆中县良种场进行,试验设置4个灌溉水平,3个氮水平,3个磷水平。模型性能的评价采用模型效率(E)、决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)等统计指标。分析结果表明:AquaCrop模型校正的籽粒产量和生物量在不同灌溉与氮磷水平处理下的预测误差统计值为:0.97<E<0.99,0.11<RMSE<0.33,0.11 t·hm 2<MAE<0.42 t·hm 2,与2012年的试验观察数据(0.96<E<0.99,0.11<RMSE<0.42,0.11 t·hm 2<MAE<0.39 t·hm 2)基本一致;同时,群体覆盖(CC)与生物量的模拟结果与测定值也非常拟合。AquaCrop模型在充分灌溉处理下预测胡麻产量,比非充分灌溉处理下具更高的准确性。因而,水分驱动模型AquaCrop在西北胡麻区不同的灌溉与田间管理措施下有较高的模拟精确性,具有广阔的应用前景和价值。 展开更多
关键词 aquacrop模型 胡麻作物 灌溉 氮磷 校正 验证
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AquaCrop模型对旱区冬小麦抗旱灌溉的模拟研究 被引量:17
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作者 滕晓伟 董燕生 +2 位作者 沈家晓 孟鲁闽 冯海宽 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第20期4100-4110,共11页
【目的】根据干旱情况及时采取灌溉措施,对旱区抗旱以及提高水分利用效率具有重要意义。从大田农业的实际情况出发,研究AquaCrop模型在旱区的适用性及干旱年份抗旱灌溉模拟,为实现抗旱保产提供依据。【方法】于2012—2014年,在旱区陕西... 【目的】根据干旱情况及时采取灌溉措施,对旱区抗旱以及提高水分利用效率具有重要意义。从大田农业的实际情况出发,研究AquaCrop模型在旱区的适用性及干旱年份抗旱灌溉模拟,为实现抗旱保产提供依据。【方法】于2012—2014年,在旱区陕西杨凌及杨凌周边区域进行冬小麦大田试验,采用2013—2014年揉谷试验区的冬小麦观测数据进行模型的参数调试,采用2012—2013年揉谷试验区和2013—2014年武功试验区的冬小麦观测数据进行模型的验证,从而获得Aqua Crop模型在陕西杨凌及周边地区的模型参数。模型参数包括影响冠层生长的冠层增长系数、冠层衰老系数和最大冠层覆盖度,影响生物量积累的水分生产力,影响产量形成的参考收获指数等。然后根据调查的干旱年份2012—2013年的灌溉情况制定出4种灌溉情景,并利用参数本地化后的AquaCrop模型模拟2012—2013年4种灌溉情景对冬小麦生物量和产量的影响,通过模拟结果得出最优灌溉策略。最后比较2012—2013年揉谷试验区、2013—2014年揉谷试验区和武功试验区冬小麦的产量水分利用效率。【结果】在冬小麦冠层覆盖度方面,AquaCrop模型模拟的冠层覆盖度和实测值之间的决定系数(R2)与均方根误差(RMSE)分别为0.464和8.0%。在冬小麦生物量模拟方面,AquaCrop模型模拟的生物量和实测值之间的R2和RMSE分别为0.889和1.622 t·hm-2。在冬小麦产量模拟方面,AquaCrop模型模拟的产量与实测产量之间的RMSE为0.377 t·hm-2。2013年为干旱年份,在播种后第77天进行冬灌并且在播种后第172天的拔节期再进行灌溉的两种情景获得最大的生物量;在播种后第77天进行冬灌、播种后第172天拔节期和播种后第200天抽穗期再分别灌溉,小麦产量最高,达到6.451 t·hm-2。2012—2013年揉谷试验区、2013—2014年揉谷试验区和武功试验区冬小麦的产量水分利用效率分别为1.84、1.69和1.82 kg·m-3。【结论】AquaCrop模型能够较好地模拟旱区冬小麦的生物量和产量,并且AquaCrop模型模拟的干旱年份下不同灌溉策略的生物量和产量,基本可以说明不同灌溉时间和灌溉次数对冬小麦最终产量的影响。同时说明2012—2013年增加的2次灌溉使干旱年份冬小麦的产量水分利用效率超过正常年份。以上研究符合当地农业生产实际情况,说明AquaCrop模型可以为旱区抗旱保产提供依据。AquaCrop模型具有很好的应用前景,正逐渐成为一个重要的田间决策工具。 展开更多
关键词 aquacrop模型 冬小麦 灌溉 干旱
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利用AquaCrop模型模拟旱作覆膜春玉米耗水和产量 被引量:16
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作者 刘琦 龚道枝 +3 位作者 郝卫平 王罕博 高翔 梅旭荣 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2015年第6期54-61,共8页
为检验AquaCrop模型在晋中地区作物生产力模拟效果,于2011-2013年在农业部寿阳旱作农业与环境野外科学观测试验站进行了覆膜和露地春玉米种植对比试验。首先,利用2013年大田数据对模型进行参数校正和率定,使产量、地上生物量模拟值... 为检验AquaCrop模型在晋中地区作物生产力模拟效果,于2011-2013年在农业部寿阳旱作农业与环境野外科学观测试验站进行了覆膜和露地春玉米种植对比试验。首先,利用2013年大田数据对模型进行参数校正和率定,使产量、地上生物量模拟值与实测值的相对误差均在5%以内;然后,利用20112012年大田数据验证模型;最后,对模型参数进行敏感性分析。结果表明,AquaCrop模型能较好地模拟0~120cm土壤含水率、农田蒸散和冠层覆盖度(CC)的动态变化,其模拟值和实测值间相关的决定系数(R2)分别高于0.86、0.86和0.96,均方根误差值(RMSE)分别小于0.92%、0.88mm/d和9.78%,模型性能指数(EF)分别在0.51~0.86、0.43~0.76和0.92~0.99之间。不同处理的最终生物量和经济产量模拟值与实测值的相对误差分别为2.83%~4.42%和3.13%~9.58%。模型敏感分析显示,达到最大冠层覆盖度CCx时间、冠层衰老时间、开花日期、凋萎系数、田间持水率和土壤初始含水率为敏感参数,相对敏感度在0.13~0.58之间变化。该模型能较好地模拟寿阳地区旱作覆膜春玉米的耗水、生长和产量形成过程。 展开更多
关键词 aquacrop模型 春玉米 产量 蒸发蒸腾 敏感性分析
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