基于AquaCrop模型的水稻多目标灌溉制度优化研究

【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。

基于AquaCrop模型的塔额盆地夏玉米节水潜力分析

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)。

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

【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。

Aquacrop模型在北疆棉花生育期灌溉洗盐制度优化中的适用性

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。

基于AquaCrop模型评估气候变化下棉花生产的可持续性

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。

基于GeoSim与AquaCrop模型的作物产量批量化模拟方法研究

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。

基于AquaCrop模型的河南省冬小麦灌溉制度优化研究

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。

基于AquaCrop模型的库尔勒香梨生长动态模拟及滴灌制度优化

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。

半湿润冷温气候下白浆土区雨养玉米AquaCrop模型模拟敏感性分析

AquaCrop模型对半湿润冷温气候下白浆土区雨养玉米生长模拟及其敏感性分析研究较少。选取黑龙江三江平原东部典型白浆土农区为研究区,基于2011—2015年连续观测数据集,使用AquaCrop模型模拟雨养玉米生长过程,采用敏感性系数法和一般线性模型法解析雨养玉米生物量和产量对模型参数的敏感性。结果表明,影响生物量的参数有全冠时作物蒸腾系数(Tr)、水分生产力(WP)、最大冠层覆盖率(CCX)、冠层生长指数(CGC)。其中生物量对CGC的敏感性出现最早,在抽穗期敏感性系数达到峰值,之后逐渐降低。最大生物量对Tr、WP和CCX的敏感程度高,其敏感性系数随时间推移逐渐增加,但生物量对CCX的敏感性系数峰值低于对Tr和WP的敏感性系数峰值。影响产量的参数有全冠时作物蒸腾系数(Tr)、收获指数(HI)、水分生产力(WP)、从播种到开始开花的时间(FLW),产量对FLW的敏感性仅在成熟期敏感。其中最高产量还对Tr、WP、HI敏感,产量对参数的敏感性在玉米开花后越来越敏感,直至在敏感性系数成熟期达到最大值。

冬小麦生物量和产量的AquaCrop模型预测

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。

基于AquaCrop模型的北京地区冬小麦水分利用效率

【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。

AquaCrop模型在西北胡麻生物量及产量模拟中的应用和验证

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。

AquaCrop模型对旱区冬小麦抗旱灌溉的模拟研究

【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。

利用AquaCrop模型模拟旱作覆膜春玉米耗水和产量

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。

东北春小麦区AquaCrop模型模拟验证及春小麦生产力初步估测

基于实测资料验证AquaCrop作物模型，并应用AquaCrop作物模型初步估测气候变化下春小麦生产力。结果表明，地上生物量模拟值与实测值之间决定系数R2在0．957-0．997之间，地上生物量模拟效果良好；灌浆初期，籽粒产量模拟值与实测值吻合度较高。AquaCrop模型对水分的敏感度大于对温度的敏感度；春小麦的生产力随着大气CO2质量浓度的增加而增长。在东北春小麦区用AquaCrop模型模拟与预估眷小麦生产力是可行的。

基于AquaCrop模型的南疆无膜滴灌棉花灌溉制度优化

为探究AquaCrop模型对南疆地区无膜滴灌棉花种植的适用性、寻求最优灌溉制度,以2018—2019年田间实测数据对模型进行校验,并利用校准模型分别模拟2种不同灌水情景下的棉花冠层覆盖度、生物量及产量的变化规律。结果表明:采用AquaCrop模型模拟2019年冠层覆盖度的均方根误差(RMSE)、拟合指数(d)、标准均方根误差(NRMSE)及决定系数(R2)分别为6.03%、0.12、13.08%和0.97,生物量模拟的各参数分别为810 kg/hm^(2)、0.93、6.41%和0.80,产量模拟的各参数分别为751 kg/hm^(2)、0.84、14.02%和0.87,说明AquaCrop模型可以较好地模拟南疆地区无膜滴灌棉花的生长与产量。基于1960—2019年的气象数据,利用AquaCrop模型对无膜滴灌棉花进行情景模拟:灌水周期相同时,无膜滴灌棉花产量随灌溉定额的增加呈先增加、后减小的变化趋势,总灌水量为7 200 m3/hm^(2)时产量达到最大值(5 398 kg/hm^(2)),水分利用效率(WUE)为0.75 kg/m3;灌溉定额相同时,无膜滴灌棉花产量随灌水周期的增加而增加,总灌水量为5 400 m3/hm^(2)、灌水周期为5 d时,产量达到最大值(5 315 kg/hm^(2))、WUE为0.98 kg/m3。研究表明,灌水周期5 d、灌溉定额540 mm的灌溉制度可保证无膜滴灌棉花具有较高的产量和水分利用率,可作为无膜滴灌棉花的参考灌溉制度在南疆地区推广应用。

AquaCrop模型的适用性及应用初探

AquaCrop模型是FAO新推出的以水分为驱动的作物生长模型。为了评价其在华北地区的适用性,于2009—2010年在中国水利水电科学研究院大兴试验站进行了夏玉米水分处理试验,其中2010年的试验数据用于参数率定,2009年的试验数据用于模型验证,并在此基础上对模型参数进行敏感性分析。结果表明,AquaCrop模型能够较好地模拟夏玉米的产量、生物量、冠层覆盖率及土壤水分的动态变化,产量和生物量模拟值和实测值的相对误差为0%~15.6%,冠层覆盖率和土壤含水率变化过程的模拟值和实测值间相关性的决定系数最小分别为0.959、0.657,均方根误差RMSE最大分别为5.837%、1.873 m3/m3,模型效率指数RE最小分别为0.670、0.956;敏感性分析显示,达到最大冠层覆盖率的日期、冠层开始衰老的日期、田间持水率、凋萎含水率及初始含水率为敏感参数,相对敏感度RS处于0.161 4~0.398 2。说明模型在该区的适用性良好,具有广阔的发展前景。

基于AquaCrop模型的东北春麦区小麦冠层生长模拟研究

在AquaCrop作物模型数据库组建的基础上,应用该模型对东北春小麦冠层生长进行模拟。结果表明,除2010年呼玛地区模拟值低于实测值外,其余年份和地点的模拟值均高于实测值,IoA在0.726~0.995之间,模拟值与实测值的一致性较为理想;AquaCrop模型能较好反映正常年份下春麦生育活动,模型模拟情况与各地观测到的冠层发育情况较为一致。但对极端气候下的春麦冠层发育的模拟效果较为一般。在以后的研究中,需进一步对气象参数做出修正,以更好地应用于小麦的生产和预测。

基于AquaCrop模型的冬小麦咸淡轮灌制度模拟与评价

为探寻适宜冬小麦的咸水灌溉方法,针对拔节期、抽穗期和灌浆期开展了不同咸淡轮灌方式(淡淡淡(A0)、咸淡淡(A1)、淡咸淡(A2)、淡淡咸(A3),咸水矿化度为10 dS/m)及单次灌水量(40 mm(I1)、60 mm(I2)、80 mm(I3)、100 mm(I4))的田间试验,利用AquaCrop模型对咸淡轮灌下土壤水盐和冬小麦生长生产进行校验,并通过情景模拟优化了咸淡轮灌方案。结果表明:AquaCrop模型可以较好地模拟咸淡轮灌下土壤水盐状况及冬小麦生物量和籽粒产量,率定时土壤含水率、土壤含盐量、冠层覆盖度、累积蒸发蒸腾量、生物量和籽粒产量的均方根误差(RMSE)分别为1.06%~2.09%、0.03~0.27 dS/m、4.2%~11.0%、14.95~52.17 mm、0.57~0.86 t/hm^(2)和0.28 t/hm^(2),验证时最终生物量和籽粒产量的RMSE分别为0.51 t/hm^(2)和0.33 t/hm^(2),且各指标决定系数(R^(2))均大于0.70,一致性指数(d)均大于0.75。利用校准后的模型模拟64种咸淡轮灌情景下的籽粒产量,对咸淡轮灌方案进行优化:咸水含盐量为2~14 dS/m时,抽穗期或灌浆期灌1次咸水获得95%和90%最大产量所需单次灌水量范围分别为79.3~93.1 mm和66.1~79.9 mm、79.6~90.8 mm和67.0~78.1 mm,抽穗期和灌浆期均灌咸水则需单次灌水量为80.4~102.6 mm和67.3~89.5 mm。

AquaCrop模型及其研究进展

结合国内外有关AquaCrop模型的研究工作,以研究模型的应用领域为基点,对AquaCrop模型运用成果的特点进行归纳。在此基础上,指出了模型在理论合理性和实际适用性等方面存在的问题,并对AquaCrop模型的发展前景进行了展望,以期为我国作物模型的研究提供借鉴。