AquaCrop模型在東北春麥區(qū)生產(chǎn)中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著農(nóng)業(yè)信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展，作物生長(zhǎng)模擬模型已成為近年來學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)，并已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的輔助手段之一。國內(nèi)外專家學(xué)者已建立了許多作物模擬模型，但由于大多數(shù)模型所需數(shù)據(jù)較多且操作較為復(fù)雜，因此限制了作物模型在實(shí)際生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用。AquaCrop模型是聯(lián)合國糧農(nóng)組織于2009年發(fā)布的新型作物模擬模型，該模型可以利用較少的輸入數(shù)據(jù)對(duì)作物進(jìn)行生產(chǎn)力、土壤水分平衡等方面的模擬與預(yù)測(cè)，是一個(gè)易于操作、簡(jiǎn)潔、實(shí)用的模型。

2、>　　本研究對(duì)AquaCrop模型進(jìn)行了本地化參數(shù)校正與調(diào)試，并對(duì)輸入模型的參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析，建立相應(yīng)的模型運(yùn)行數(shù)據(jù)庫，對(duì)東北春麥區(qū)具有代表性的呼瑪、牙克石、嫩江、綏化和哈爾濱地區(qū)2010、2011年春小麥生長(zhǎng)發(fā)育情況及不同深度土壤水分含量情況進(jìn)行了模擬，并將實(shí)測(cè)值與模擬值進(jìn)行了對(duì)比分析，以了解AquaCrop模型在東北春麥區(qū)的適用情況。最后利用AquaCrop模型對(duì)東北地區(qū)未來氣候變化條件下的春麥生產(chǎn)力進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析，以期能為政府

3、決策部門進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)宏觀凋控提供理論依據(jù)。具體研究結(jié)果如下：
　　1)基于2011年哈爾濱地區(qū)春小麥無脅迫試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型中的參數(shù)進(jìn)行了本地化調(diào)試與校正，獲得了適宜東北地區(qū)春麥生長(zhǎng)發(fā)育的模型參數(shù)：春小麥生育基礎(chǔ)溫度為0℃，上限溫度為26℃，90％出苗時(shí)每株所占土地面積取值1.5cm2/株，冠層增長(zhǎng)系數(shù)為0.006，冠層下降系數(shù)為0.004，通過ET0和CO2為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化的水分生產(chǎn)率系數(shù)WP*為15 g/m2，參考收獲指數(shù)為0.48。

4、
　　2)通過對(duì)模型輸入?yún)?shù)進(jìn)行敏感性分析，得出AquaCrop模型對(duì)種植密度、最大冠層覆蓋日期、土壤凋萎濕度和初始土壤含水量較為敏感。
　　3)建立了2010年、2011年各個(gè)試驗(yàn)地點(diǎn)模型運(yùn)行數(shù)據(jù)庫，并對(duì)春麥生育期內(nèi)冠層發(fā)育、生物量與產(chǎn)量的形成、土壤體積含水量、作物蒸騰、土壤蒸發(fā)與作物需水量進(jìn)行了模擬，模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)值較基本吻合。其中：
　　(1)冠層的模擬值與實(shí)測(cè)值之間的相對(duì)平均誤差(MAE)在4.63％-12.8

5、6％之間，均方根誤差(RMSE)在5.09％-22.02％之間，模擬性能指數(shù)(EF)在-1.45-0.168之間，一致性系數(shù)(IoA)在0.726-0.995之間，模擬值整體大于實(shí)測(cè)值。
　　(2)模型對(duì)地上部生物量的模擬值與實(shí)測(cè)值的MAE在0.32 t/hm2-0.96t/hm2之間，RMSE在0.36t/hm2-1.09 t/hm2之間，EF在-0.36-0.11之間，IoA在0.966-0.999之間。模型對(duì)201O、201

6、1年各地春麥產(chǎn)量的模擬值與實(shí)測(cè)值的MAE在0.09 t/hm2-0.57 t/hm2之間，RMSE在0.13t/hm2-0.72 t/hm2之間，EF在-1.07-0.177之間，IoA在0.91-0.998之間。
　　(3)模型能夠反映春麥生育期內(nèi)土壤含水量整體變化趨勢(shì)，模擬值與實(shí)測(cè)值之間的誤差在允許范圍之內(nèi)，模型對(duì)降雨導(dǎo)致的土壤濕度提升較為敏感，但模擬雨后土壤濕度下降速率較實(shí)測(cè)值偏快，土壤濕度的模擬值整體低于實(shí)測(cè)值。MAE在2

7、.28％-8.92％之間，RMSE在6.47％-20.1％之間，EF在-1.28-0.23之間，IoA在0.397-0.784之間。
　　4)利用校止后的AquaCrop模型對(duì)2010年、2011年各地春小麥作物蒸騰、土壤蒸發(fā)與作物需水量進(jìn)行了模擬，實(shí)現(xiàn)了利用較少參數(shù)達(dá)到作物蒸騰與土壤蒸發(fā)分離的目的。
　　5)應(yīng)用AquaCrop模型分別在49種不同組合氣候年型下模擬春小麥的光溫水生產(chǎn)潛力，以分析未來氣候變化對(duì)東北地區(qū)春麥生

8、產(chǎn)力的影響，結(jié)果表明：當(dāng)溫度不變時(shí)(△T=0)春小麥光溫水生產(chǎn)潛力隨著未來降水量的增加而增加，隨著降水量的減少而減少。當(dāng)降水量不變時(shí)(△P=0)，春小麥光溫水生產(chǎn)潛力隨著溫度的降低而升高，且溫度升高會(huì)導(dǎo)致春小麥明顯減產(chǎn)。未來溫度無論升高還是降低，春小麥光溫水生產(chǎn)潛力均會(huì)隨降水量的增減而增減。當(dāng)△T=3，△P=-30％時(shí)，模擬情景中減產(chǎn)幅度可達(dá)-39.6％，當(dāng)△T=-3，△P=30％時(shí)，模擬情景中增產(chǎn)幅度可達(dá)14％。隨著大氣CO2濃度的增