Crops模型在农业灌溉上的应用研究

灌溉是农业灌溉管理中非常重要的问题之一,传统的人工灌溉不仅浪费人力又工作效率不高。基于Crops模型的灌溉装置拟对农田中土壤环境、大气湿度和病虫害情况进行采样研究,掌握农田中的土壤环境以及空气湿度的变化规律,获得不同情况下的相关数据,在对相关数据进行分析的基础上,采用温度湿度传感器对一定范围内的各项指标进行分析,为田地里的农作物精准灌溉提供相关数据。Irrigation is one of the very important issues in agricultural irrigation management, and traditional manual irrigation not only wastes manpower but also has low work efficiency. The irrigation device based on the Crops model intends to sample and study the soil environment, atmospheric humidity and pests and diseases in the farmland, grasp the change law of the soil environment and air humidity in the farmland, obtain the relevant data under different conditions, and on the basis of the analysis of the relevant data, the temperature and humidity sensor is used to analyze the indicators within a certain range, so as to provide relevant data for the precise irrigation of crops in the field.

应用ARID CROP模型对中国黄淮海地区冬小麦气候生产力的数值模拟研究

应用ＡＲＩＤＣＲＯＰ模型对黄淮海地区冬小麦气候生产力进行了数值模拟研究，给出了该地区冬小麦气候生产力Ｙｑ分布图，继而研究了水分保持最适状况时的光温生产力Ｙｗ分布状况，在此基础上给出了水分增产力Ｑ（Ｑ＝（Ｙｗ－Ｙｑ）／Ｙｑ）分布图。研究表明，黄淮海地区冬小麦气候生产力变幅在３７５０～９７５０ｋｇ／ｈｍ２之间，总的趋势北低南高，黑龙港地区出现了一个３７５０ｋｇ／ｈｍ２的低值区。水分是黄淮海北部地区冬小麦气候生产力的一个重要限制因子，当水分完全适宜时，南部淮河流域冬小麦气候生产力仅可提高５％～１０％，而黄淮海北部地区气候生产力则可提高７５％～１００％。用黄淮海地区冬小麦高产记录与生产力模拟值进行了对比分析，表明用ＡＲＩＤＣＲＯＰ模型对该地区冬小麦气候生产力进行研究是可行的，该研究为引黄灌溉提供了一定的理论依据。

基于AquaCrop模型的小地区气候变化对小麦产量的影响

为了研究甘肃省高台县气候变化对小麦（Triticum aestivum L.）产量的影响,对该地区50 a的气象因素变化进行了分析,并且利用Aqua Crop作物模型模拟不同年份小麦的生产潜力。结果表明,年平均气温、年平均最高气温、年平均最低温度均呈增长趋势,增长幅度为0.021 5、0.012 4、0.014 5℃/a,总降雨量也呈增长趋势,增长幅度为0.220 2 mm/a,而日照时间呈降低趋势,降低幅度为1.328 8 h/a,并拟合得到了相应的线性趋势公式。该地区小麦生产潜力较低,平均模拟产量为5 807.5 kg/hm^2,不同年份间小麦产量差异极显著,并且从气候变化因素分析了该地区小麦产量变化的原因。

基于Aqua Crop的南宁市甘蔗响应气象干旱情景模拟

南宁市多低山丘陵、岩溶发育,甘蔗种植以雨养为主,气象干旱造成的土壤水分亏缺一直是影响该区域甘蔗生长和产量累积的主要因子,多年来旱灾造成的甘蔗产量损失巨大。为此,本文基于1979—2018年0.1°格点逐日气象数据,计算逐日标准化加权平均降水指数(SWAP)并分析了南宁市气象干旱特征及其在甘蔗生育期的可能发生情景,并采用水分要素驱动的Aqua Crop作物模型,开展了该区域甘蔗生长、生物量及产量累积过程对不同强度、历时的气象干旱的响应机制模拟研究。结果表明:经扩展傅里叶幅度检验法(EFAST)对作物模型参数进行敏感性分析和本地化率定后,该模型模拟研究区的甘蔗产量拟合精度达0.92、均方根误差百分率为3.84%。历时典型气象干旱年情景模拟表明:产量和生物量累积对各强度气象干旱均有显著响应,蒸腾量变化只有在分蘖期和伸长期对气象干旱的响应敏感,而冠层覆盖度对气象干旱的响应具有显著的滞后递减特征。甘蔗各生育期的气象干旱情景模拟发现:萌芽期发生轻、中旱历时达15 d及以上时甘蔗的上述4个要素开始出现显著响应,伸长期发生轻、中和重旱历时为5 d及以上时,甘蔗各要素即出现显著响应,而成熟期基本不受气象干旱影响。各强度气象干旱情景下,甘蔗的产量、生物量、蒸腾量的减少率随干旱历时的变化分别为0~24.0%、0~18.5%及0~15.9%(轻旱历时5~35 d),25.0%~37.0%、20.0%~29.3%及8.0%~24.4%(中旱历时15~45 d),33.5%~40.0%、26.2%~31.7%及18.9%~25.7%(重旱历时35~50 d)。上述成果揭示了研究区甘蔗生长过程及累计产量等与各强度、历时气象干旱之间的定量映射关系,可为南宁市解析气象干旱-土壤水分-甘蔗长势的旱灾链式传递机理、多阶段旱灾预警及旱灾动态风险智慧调控等奠定科学基础。

旱地全膜双垄沟玉米生产的AquaCrop模型模拟及管理措施优化

为研究Aqua Crop模型模拟旱地全膜双垄沟栽培模式的适用性,寻求最佳农艺管理措施,本研究选择2014和2015年玉米施氮梯度试验数据对模型中品种和胁迫参数进行率定和验证,并模拟不同管理措施水平下产量变化趋势.结果表明:所有处理实测和模拟产量的平均根方误差(RMSE)、标准化均方根误差(NRMSE)和符合度指数(d)分别为717 kg·hm^(-2)、10.0%和0.96,总生物量的RMSE、NRMSE和d分别为951 kg·hm^(-2)、6.5%和0.98,能够较好的反映旱地全膜双垄沟玉米的栽培特性;在冠层覆盖度和生物量动态模拟分析中得出施氮270kg N·hm^(-2)时的拟合度最好,随着氮肥的胁迫增加,模拟精度逐渐降低;甘肃中部地区全膜双垄沟玉米栽培模式中最佳播种期在4月下旬至5月上旬,播种密度为45000~65000株·hm^(-2),生育期时长在130~145 d,施氮量为240~280 kg·hm^(-2).本研究结果对Acqua Crop模型在甘肃干旱区域的应用具有一定参考价值,而且有助于农业栽培技术的转化和推广.