AquaCrop模型在晉中盆地玉米栽培研究中的應(yīng)用.pdf

1、干旱缺水是農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要限制因素，而基于作物水分生產(chǎn)力的模型預(yù)測(cè)也已逐漸成為在干旱、半干旱地區(qū)實(shí)現(xiàn)水資源高效利用的重要工具，應(yīng)用作物模型預(yù)測(cè)作物生產(chǎn)力對(duì)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、合理開(kāi)發(fā)利用水資源、實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。隨著科技的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者已建立了許多研究作物生長(zhǎng)的模型和系統(tǒng)，但大多只限于科研階段，能夠大范圍推廣的模型較少，真正面向用戶、簡(jiǎn)潔實(shí)用的模型少之又少，而且大多數(shù)模型所需數(shù)據(jù)較多且較為詳細(xì)，因此限制了作物模型在

2、實(shí)際生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用。FAO針對(duì)上述存在的問(wèn)題研發(fā)了AquaCrop模型，實(shí)現(xiàn)了以較少數(shù)據(jù)模擬作物生長(zhǎng)、作物蒸騰和土壤蒸發(fā)的分離、生產(chǎn)力預(yù)測(cè)、優(yōu)化灌溉制度等多種目標(biāo)，直觀性較強(qiáng)，應(yīng)用對(duì)象范圍較廣，是一個(gè)真正面向用戶、簡(jiǎn)潔實(shí)用的模型。
　　國(guó)外對(duì)該模型的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用研究較多，但國(guó)內(nèi)對(duì)該模型的研究尚屬起步階段，僅在華北平原有所應(yīng)用。因此，本文就上述問(wèn)題以山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院旱作農(nóng)業(yè)研究中心玉米大田試驗(yàn)為基礎(chǔ)，以國(guó)際上最新推出的由FAO組

3、織研發(fā)的AquaCrop模型為工具，以2008年榆次西長(zhǎng)壽村的大田試驗(yàn)為數(shù)據(jù)來(lái)源，對(duì)AquaCrop模型進(jìn)行校正調(diào)試，運(yùn)用本地化的AquaCrop模型參數(shù)模擬了玉米冠層生長(zhǎng)和土壤含水量的變化趨勢(shì)，并以2009年和2010年大田玉米栽培情況對(duì)該模型進(jìn)行了驗(yàn)證分析與評(píng)價(jià)，最終確定了AquaCrop模型在晉中盆地玉米栽培中的可應(yīng)用性。研究成果如下:
　　1、模型調(diào)試和校正的結(jié)果表明:2008年西長(zhǎng)壽村大田試驗(yàn)的冠層生長(zhǎng)、0～100cm土

4、層深度的土壤含水量模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果較為吻合;模型模擬的土壤含水量變化趨勢(shì)與實(shí)測(cè)值較為一致，平均相對(duì)誤差范圍在0.043～0.097之間;作物生產(chǎn)力模擬結(jié)果的平均相對(duì)誤差在0～0.138之間，其中生物量、產(chǎn)量的平均誤差分別為0.05和0.065。結(jié)果表明AquaCrop模型在模擬春玉米冠層生長(zhǎng)、土壤含水量及玉米生產(chǎn)力方面具有較好的準(zhǔn)確性，因此將其應(yīng)用于晉中盆地春玉米栽培研究中的模擬是可行的。
　　2、通過(guò)對(duì)模型輸入?yún)?shù)的敏感度分析

5、，得出作物參數(shù)中種植密度、達(dá)到CCx時(shí)間、冠層開(kāi)始衰老時(shí)間以及作物最大有效根深對(duì)模擬生物量和產(chǎn)量的影響顯著;土壤參數(shù)中田間持水量、徑流曲線系數(shù)和土壤初始含水量對(duì)模擬生物量和產(chǎn)量的影響顯著。
　　3、經(jīng)過(guò)對(duì)2008年大田試驗(yàn)的參數(shù)校正，確定了適宜本地區(qū)的模型參數(shù):最大冠層覆蓋度(CCx)取值范圍為90％～94％;最大(Z)和最小(Zr)有效根深分別取值為1.80 m和0.3 m，平均根區(qū)下扎速率為2.1cm/ d，形狀因子為1.3，

6、水分脅迫對(duì)根區(qū)擴(kuò)展的影響因子為-4;作物蒸騰系數(shù)Kcbx（在沒(méi)有水分和肥力限制情況下）的取值為1.03;參考收獲指數(shù)HI0為48％;土壤表面易蒸發(fā)水量取值為7mm;土壤水分脅迫對(duì)冠層擴(kuò)展的土壤水分損耗影響上限為0.11，下限為0.72;土壤水分脅迫對(duì)葉片氣孔開(kāi)度的影響上限為0.69，對(duì)加速冠層衰老的影響上限為0.67，對(duì)花期授粉失敗的影響上限為0.77。
　　4、運(yùn)用參數(shù)化的AquaCrop模型模擬2009年寺莊村的大田試驗(yàn)中:春

7、玉米冠層生長(zhǎng)過(guò)程的模擬值與實(shí)測(cè)值之間回歸系數(shù)b（通過(guò)原點(diǎn)）均接近于1，決定系數(shù)R2除T7外，均達(dá)0.81以上，均方根誤差在0.034～0.069之間，模型性能指數(shù)EF除T3和T7外也均達(dá)0.85以上;生物量、產(chǎn)量的均方根誤差RMSE范圍在0.025～0.086之間，模型性能指數(shù)EF均達(dá)0.93以上;模擬的2010年河村大田試驗(yàn)中:春玉米冠層覆蓋度模擬值與實(shí)測(cè)值的均方根誤差在0.154～0.293之間，模型性能指數(shù)EF在0.69～0.80