基于DSSAT-Canegro模型的广西来宾市甘蔗生长对气象干旱的响应

旱灾是制约甘蔗高产高糖的主要自然灾害之一,研究甘蔗生长过程对气象干旱的响应机制是实现其旱灾风险智慧管理、提高中国蔗糖业发展的一个关键科学问题。该研究基于来宾市1979—2018年0.1°格点及地面气象站点的多源气象要素数据,计算逐日标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)序列并分析气象干旱特征,借助DSSAT-Canegro模型开展了甘蔗生长过程及产量累积对各气象干旱情景的响应机制模拟。研究明晰了来宾市气象干旱在甘蔗不同生育期发生的强度、历时及频次差异,设置了反映实际的气象干旱模拟情景。敏感性分析筛选出DSSAT-Canegro模型的8个显著敏感参数,参数本地化的模型模拟结果与田间试验观测拟合的确定性系数均超过0.95。气象干旱强度越大、历时越长,对区域甘蔗的产量、茎高、叶面积指数、冠层蒸散发等的抑制作用越强;其中,叶面积指数在茎伸长期的响应最敏感。甘蔗苗期发生轻旱、成熟期发生轻旱、中旱及重旱等均对蔗茎产量累积有一定促进作用,但增产不超过5%;发现30 d的气象干旱历时阈值,可划分蔗茎产量累积响应从增产转为减产(苗期轻旱)、减产变化由弱转强(苗期中旱)的效应;茎伸长期发生各强度气象干旱均对蔗茎产量累积有显著抑制作用,导致减产率分别达到7.12%(轻旱)、16.48%(中旱)、18.80%(重旱)、29.05%(特旱)。该研究明晰了蔗茎产量累积响应各种气象干旱情景的定量映射关系,可为揭示来宾市气象干旱-土壤水分-甘蔗长势的旱灾链式传递机理,实现区域旱灾动态风险模拟、调控及多阶段预警提供科学支撑。