AquaCrop模型在晉中盆地玉米栽培研究中的應用.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)力的模型預測也已逐漸成為在干旱、半干旱地區(qū)實現(xiàn)水資源高效利用的重要工具，應用作物模型預測作物生產(chǎn)力對指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、合理開發(fā)利用水資源、實現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要的指導意義。隨著科技的不斷發(fā)展，國內(nèi)外專家學者已建立了許多研究作物生長的模型和系統(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、簡潔實用的模型少之又少，而且大多數(shù)模型所需數(shù)據(jù)較多且較為詳細，因此限制了作物模型在

2、實際生產(chǎn)中的推廣應用。FAO針對上述存在的問題研發(fā)了AquaCrop模型，實現(xiàn)了以較少數(shù)據(jù)模擬作物生長、作物蒸騰和土壤蒸發(fā)的分離、生產(chǎn)力預測、優(yōu)化灌溉制度等多種目標，直觀性較強，應用對象范圍較廣，是一個真正面向用戶、簡潔實用的模型。
　　國外對該模型的開發(fā)和應用研究較多，但國內(nèi)對該模型的研究尚屬起步階段，僅在華北平原有所應用。因此，本文就上述問題以山西省農(nóng)業(yè)科學研究院旱作農(nóng)業(yè)研究中心玉米大田試驗為基礎，以國際上最新推出的由FAO組

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

4、層深度的土壤含水量模擬結(jié)果與實測結(jié)果較為吻合;模型模擬的土壤含水量變化趨勢與實測值較為一致，平均相對誤差范圍在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、土壤含水量及玉米生產(chǎn)力方面具有較好的準確性，因此將其應用于晉中盆地春玉米栽培研究中的模擬是可行的。
　　2、通過對模型輸入?yún)?shù)的敏感度分析

5、，得出作物參數(shù)中種植密度、達到CCx時間、冠層開始衰老時間以及作物最大有效根深對模擬生物量和產(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模擬生物量和產(chǎn)量的影響顯著。
　　3、經(jīng)過對2008年大田試驗的參數(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、水分脅迫對根區(qū)擴展的影響因子為-4;作物蒸騰系數(shù)Kcbx（在沒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;土壤水分脅迫對冠層擴展的土壤水分損耗影響上限為0.11，下限為0.72;土壤水分脅迫對葉片氣孔開度的影響上限為0.69，對加速冠層衰老的影響上限為0.67，對花期授粉失敗的影響上限為0.77。
　　4、運用參數(shù)化的AquaCrop模型模擬2009年寺莊村的大田試驗中:春

7、玉米冠層生長過程的模擬值與實測值之間回歸系數(shù)b（通過原點）均接近于1，決定系數(shù)R2除T7外，均達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0.93以上;模擬的2010年河村大田試驗中:春玉米冠層覆蓋度模擬值與實測值的均方根誤差在0.154～0.293之間，模型性能指數(shù)EF在0.69～0.80