AquaCrop模型在草坪草耗水特性研究中的应用

以草地早熟禾为试验材料,在温室内开展草坪草土壤水分梯度控制试验,将Aqua Crop模型应用到非充分灌溉条件下草坪草蒸散耗水特性的研究中,通过参数调试、模型检验和田间验证,最终建立草坪草生物量水分响应模型。结果表明:Aqua Crop模型模拟草坪草生长发育的效果与实测结果较为一致,模拟值与测量值非常接近,建立的草坪草Aqua Crop模型,具有较强的科学性和实用性。     

AquaCrop作物模型应用研究进展

Aqua Crop是FAO于2009年研发的一款新型作物模型,它以输入参数少、界面简单等优点被广泛应用于生产实践中。论文基于Aqua Crop模型原理和特点,深入探讨了Aqua Crop模型国内外应用研究进展。当前,Aqua Crop模型在灌溉策略、气候变化下的情景模拟以及与其他模型联合应用等方面取得了显著进展。但是,该模型在应用过程中还存在若干缺陷。一是模型在保守参数缺少验证的情况下,会使得模拟精度不稳定;二是由于土壤空间变异性的客观存在,模型在由点位向面上扩展时应用效果不佳;三是当前对雨养区作物生长模拟研究还很少,且其非保守参数难以准确确定;四是目前该模型生理、养分和水养互作模块尚不够完善,未考虑作物病虫害和品种遗传差异,当作物生长遭受水分、盐分或温度等严重胁迫时会导致模拟精度下降。今后在模型应用时,可利用多年数据对保守参数进行校正,将区域同一站点多年数据和多站点相关数据相结合调试模型非保守参数;其次,应加强雨养地区模拟研究,从而扩大模型应用范围。开发者应进一步完善Aqua Crop模型子模块,为提高模拟精度和拓宽应用范围提供支撑。     

AquaCrop模型在华北平原夏玉米水分研究中的应用

为将AquaCrop模型应用于华北平原夏玉米水分研究中,于2011-2012年在中国科学院栾城农业生态系统试验站进行了夏玉米水分处理试验,在参数率定与模型验证的基础上对华北平原水量平衡及水分利用效率的现状进行了分析。结果表明,AquaCrop模型能够较好地模拟夏玉米的产量、生物量、冠层发育过程以及表层土壤水储量的动态变化。从生物量角度来看,夏玉米的水分利用效率在8月中旬达到最大,可达10 kg/m3左右,其整个生长季水分利用效率为4.9-5.8 kg/m3;从产量角度来看,水分利用效率为2.3-3.0 kg/m3,且在整个生长季土壤水储量呈增加趋势。研究阐明了AquaCrop模型在华北平原地区有较好的适用性,可以应用于夏玉米耗水与水分利用效率方面的研究。     

覆膜条件下对AquaCrop模型冬小麦生长动态和土壤水分模拟效果的评价分析

【目的】通过评价AquaCrop模型对覆膜条件下冬小麦的生长发育、土壤水分、产量以及水分利用效率的模拟效果,为AquaCrop模型在覆膜条件下的校准和应用提供科学的方法和理论依据。【方法】试验设臵不覆盖(CK)和白色地膜覆盖(PM)两个处理,于2013年10月至2016年6月年在陕西杨凌进行田间试验,利用2014—2015年度试验数据对AquaCrop模型进行参数校准,利用2013—2014年度和2015—2016年度的冬小麦观测数据对AquaCrop模型进行验证。【结果】AquaCrop模型较好地模拟了冬小麦冠层覆盖度,冠层覆盖度模拟值和实测值之间的决定系数(R2)为0.86—0.99,均方根误差(RMSE)为2.1%—8.1%。AquaCrop模型也较好地模拟了冬小麦生物量和土壤贮水量,其中地上部生物量的模拟值和实测值之间的R2均大于0.95,RMSE为0.814—1.933 t·hm-2;CK土壤贮水量模拟值和实测值间的相关系数均大于0.85,PM土壤贮水量模拟值和实测值间的相关系数均大于0.75,CK和PM土壤贮水量模拟值和实测值的均方根误差表现为9.2 mmRMSE17.6 mm,标准均方根误差(NRMSE)小于5.5%。冬小麦产量实测值和模拟值相对误差(RE)为-4.4%—9.0%,PM产量实测值和模拟值的平均值较CK分别提高40.5%和40.3%,表现出较好的一致性,处理间成显著性差异。水分利用效率实测值和模拟值RE为-10.4%—-1.5%,PM水分利用效率实测值和模拟值的平均值较CK分别提高54.1%和47.5%,同样表现出较好的一致性,处理间成显著性差异。在冠层覆盖度、地上部生物量、产量和水分利用效率方面,模型模拟值和实测值的变化趋势基本一致,且PM模拟值和实测值间均较CK表现出显著性差异。【结论】AquaCrop模型能够较好地模拟覆膜条件下冬小麦生长发育过程,可以用于覆膜条件下作物生产力的模拟和预测,为AquaCrop模型的推广应用提供了可靠的数据支持。     

AquaCrop模型对旱区冬小麦抗旱灌溉的模拟研究

【目的】根据干旱情况及时采取灌溉措施,对旱区抗旱以及提高水分利用效率具有重要意义。从大田农业的实际情况出发,研究AquaCrop模型在旱区的适用性及干旱年份抗旱灌溉模拟,为实现抗旱保产提供依据。【方法】于2012-2014年,在旱区陕西杨凌及杨凌周边区域进行冬小麦大田试验,采用2013-2014年揉谷试验区的冬小麦观测数据进行模型的参数调试,采用2012-2013年揉谷试验区和2013-2014年武功试验区的冬小麦观测数据进行模型的验证,从而获得AquaCrop模型在陕西杨凌及周边地区的模型参数。模型参数包括影响冠层生长的冠层增长系数、冠层衰老系数和最大冠层覆盖度,影响生物量积累的水分生产力,影响产量形成的参考收获指数等。然后根据调查的干旱年份2012-2013年的灌溉情况制定出4种灌溉情景,并利用参数本地化后的AquaCrop模型模拟2012-2013年4种灌溉情景对冬小麦生物量和产量的影响,通过模拟结果得出最优灌溉策略。最后比较2012-2013年揉谷试验区、2013-2014年揉谷试验区和武功试验区冬小麦的产量水分利用效率。【结果】在冬小麦冠层覆盖度方面,AquaCrop模型模拟的冠层覆盖度和实测值之间的决定系数（R²）与均方根误差（RMSE）分别为0.464和8.0%。在冬小麦生物量模拟方面,AquaCrop模型模拟的生物量和实测值之间的R²和RMSE分别为0.889和1.622 t·hm^-2。在冬小麦产量模拟方面,AquaCrop模型模拟的产量与实测产量之间的RMSE为0.377 t·hm^-2。2013年为干旱年份,在播种后第77天进行冬灌并且在播种后第172天的拔节期再进行灌溉的两种情景获得最大的生物量;在播种后第77天进行冬灌、播种后第172天拔节期和播种后第200天抽穗期再分别灌溉,小麦产量最高,达到6.451 t·hm^-2。2012-2013年揉谷试验区、2013-2014年揉谷试验区和武功试验区冬小麦的产量水分利用效率分别为1.84、1.69和1.82 kg·m^-3。【结论】AquaCrop模型能够较好地模拟旱区冬小麦的生物量和产量,并且AquaCrop模型模拟的干旱年份下不同灌溉策略的生物量和产量,基本可以说明不同灌溉时间和灌溉次数对冬小麦最终产量的影响。同时说明2012-2013年增加的2次灌溉使干旱年份冬小麦的产量水分利用效率超过正常年份。以上研究符合当地农业生产实际情况,说明AquaCrop模型可以为旱区抗旱保产提供依据。AquaCrop模型具有很好的应用前景,正逐渐成为一个重要的田间决策工具。     

基于水分驱动的AquaCrop模型及其研究进展

介绍了AquaCrop模型的原理及基本参数,从模型的校验与应用两方面阐述了该模型的研究进展。指出目前仍缺乏实测数据验证AquaCrop模型对蒸发及蒸腾的模拟效果;AquaCrop模型在严重水分及盐分胁迫下模拟结果精度较差;已开展的模拟研究地域范围窄;由于缺少更复杂的生理子模块,AquaCrop模型不能很好解释水分胁迫对光合产物向籽粒运输分配过程的影响。为了提高模型的模拟精度并进一步延伸模型的应用范围,应完善模型水分及盐胁迫模块,并在较广范围内获取丰富的实测数据对模型开展进一步的校验研究。     

AquaCrop模型在华北平原黑龙港流域典型区冬小麦-夏玉米种植模式上的适用性评价

为评估AquaCrop模型在黑龙港流域模拟冬小麦-夏玉米水分利用与作物产量的适用性,根据田间试验数据和FAO提供的参数值,对AquaCrop模型进行模型非保守性参数的本地化校准和验证。结果表明,AquaCrop模拟冬小麦冠层覆盖值和实测值的归一化均方根误差(NRMSE)为15.90%,模拟产量与实测产量之间的NRMSE为4.23%;模拟夏玉米冠层覆盖值和产量值与相应实测值之间的NRMSE分别为11.59%和11.69%。本研究校准所得参数对黑龙港流域典型站点有较好的适应性,校验后的AquaCrop可以用于黑龙港流域冬小麦-夏玉米水分管理、产量潜力等相关研究。     

土壤水分过多对春玉米生长发育影响的模拟模型研究

运用ＰｅｎｎｉｎｇｄｅＶｒｉｅｓ研制的作物生长模型结合田间与水槽水分实验结果,建立了稻田玉米生长动态模拟模型。通过两年的实验验证,表明模型对稻田单作玉米的生育期、地上部茎叶干物质的动态及叶面积的变化的模拟与实测值较为一致,而对套作玉米的模拟则差异较大,需进一步考虑套作共生期内的麦／玉米之间的相互作用。文中还对模拟与实测值之间的差异进行了统计分析。     

棉花生长模拟模型GOSSYM及其在北疆棉区的应用

利用１９９６～１９９８年在北疆３个试点进行的试验,对ＧＯＳＳＹＭ模型进行了全面的验证。结果表明,在对模型针对地膜覆盖特点进行了修改的基础上,通过校正品种参数和土壤参数,ＧＯＳＳＹＭ的模型基本能模拟北疆主栽品种新陆早６号和新陆早７号的生长发育和产量形成过程。     

土壤—根系统养分迁移和吸收的数值模拟Ⅱ.模型验证及参数的敏感性分析

用盆栽试验对玉米幼苗磷吸收进行了分析 ,并结合土壤和玉米根系磷运移和吸收参数的测定 ,用稳态吸收模型进行了计算。结果表明 ,随着土壤施磷量的增加 ,玉米幼苗含磷量和吸磷量明显提高 ;对于同一施磷水平 ,随着生长时间的增加 ,玉米幼苗的吸磷量增加的幅度较快 ;不同施磷处理玉米幼苗磷吸收的计算值和实测值均线性相关 ;养分吸收模型的玉米幼苗磷吸收模拟值与实测值具有很好的一致性 ,能很好地反映出幼苗吸收磷的变化趋势。单因素敏感性分析表明 ,影响作物根系磷吸收因素的大小顺序为 L>Cav>r0 >α>Deb>v0 >rx;某些参数的变化可以影响其他一些参数的原有水平 ;用图型分析法能准确地反映 r0 ,Deb,Imax,Cav,v0 和 rx 等参数之间的两维和多维相互关系     

Quantitative analysis of yield and soil water balance for summer maize on the piedmont of the North China Plain using AquaCrop

The North China Plain (NCP) is a major grain production area in China, but the current winter wheat-summer maize system has resulted in a large water deficit. This water-shortage necessitates the improvement of crop water productivity in the NCP. A crop water model, AquaCrop, was adopted to investigate yield and water productivity (WP) for rain-fed summer maize on the piedmont of the NCP. The data sets to calibrate and validate the model were obtained from a 3-year (2011–2013) field experiment conducted on the Yanshan piedmont of the NCP. The range of root mean square error (RMSE) between the simulated and measured biomass was 0.67–1.25 t·hm⁻², and that of relative error (RE) was 9.4%–15.4%, the coefficient of determination (R²) ranged from 0.992 to 0.994. The RMSE between the simulated and measured soil water storage at depth of 0–100 cm ranged from 4.09 to 4.39 mm; and RE and R² in the range of 1.07%–1.20% and 0.880–0.997, respectively. The WP as measured by crop yield per unit evapotranspiration was 2.50–2.66 kg·m⁻³. The simulated impact of long-term climate (i.e., 1980–2010) and groundwater depth on crop yield and WP revealed that the higher yield and WP could be obtained in dry years in areas with capillary recharge from groundwater, and much lower values elsewhere. The simulation also suggested that supplementary irrigation in areas without capillary groundwater would not result in groundwater over-tapping since the precipitation can meet the water required by both maize and ecosystem, thus a beneficial outcome for both food and ecosystem security can be assured.     

平原区土壤水资源量计算模型的研究

土壤水资源是独立于地表水资源和地下水资源并具有独特存储空间和性质的水资源,本研究结合河北省土壤水资源评价工作,明确了土壤水资源的概念,提出了计算模型。阐述了评价层概念和河北平原区评价层的确定,针对土壤水资源的概念和动态特性,运用水量平衡原理,在地表产流上基于超渗产流模型计算,在评价层以下损失量(不形成土壤水资源的量)上基于蓄满排泄模型计算,以日为计算时段长度,综合考虑截流、蒸发等损失,周年土壤水资源量为逐日降雨量和与逐日损失量和之差。该模型已用于河北省土壤水资源的评价工作。     

Effects of sowing time on bolting and returning green in welsh onion

Qiyechangbai and Hadacong1 were used to study the relationship of the leaf age of overwinter to bolting and returning green by the difference of sowing time.The results showed that the earlier the seeds were sown,the older leaf age of overwinter was,the higher the rates of returning green and bolting rate were,the earlier the bolting time was.The leaf age of overwinter of Qiyechangbai sown August 31 to September 14 was 2.1-3.1 leaves and the rate of returning green was 86.5%-92.1%,while the leaf age of overwinter of Hadacong1 sown September 7 to September 14 was 2.3-2.7 leaves and the rate of returning green was 88.5%-93.8%,both varieties didn't bolt.In addition,in the same sowing time,the bolting rate of Hadacong1 was higher than that of Qiyechangbai slightly.     

秸秆深施对土壤蓄水能力的影响

对耕地进行秸秆深施,可提高土壤的入渗速率,增加土壤蓄水空间和能力,提高降水的利用率,是缓解干旱半干旱地区农田的水分匮乏的有效措施。将厚度为8cm的大豆秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆分别深施于宽5cm、深28cm的沟中并回填土壤,研究其蓄水效果。结果表明,秸秆深施后,地表下0～20cm的土壤含水量比对照地提高了0.5%～2.0%,深度越接近秸秆深施处土壤含水量越大,反之越小,深施玉米秸秆和水稻秸秆的蓄水效果与对照地有显著差异(P0.05),而深施大豆秸秆的蓄水效果无显著差异(P0.25)。     

大葱品种比较试验初报

通过对9718F1、辽葱二号和章杂二号三个大葱品种的主要性状调查分析，结果表明，无论是生长势还是抗病性，9718F1表现最好，辽葱二号次之，章杂二号较差。在产量方面，9718F1最高，辽葱二号排在第二位，章杂二号最低，依次为差异显著。     

基于质量和数量方法的不同粒径土壤团聚体水稳性评价

【目的】研究湿筛后不同粒径土壤团聚体质量和数量分布特征以及水稳性,为土壤结构的改良提供科学依据。【方法】以黄土丘陵区不同撂荒年限(7,14和34年)的草地和坡耕地土壤(对照,CK)为研究对象,从质量和数量的角度探讨了不同恢复年限和不同粒径土壤团聚体湿筛后粒径分布特征,选取粒径大于0.25mm团聚体含量(R0.25)以及平均质量直径(MWD)2个指标评价不同粒径团聚体的水稳性。【结果】(1)随着植被恢复年限的延长,土壤中粒径1mm的团聚体质量分数增加,粒径为0.25～1mm的团聚体质量分数增加不明显;团聚体数量与质量变化规律一致,但数量变化量随粒径减小而成倍的增加。(2)不同粒径土壤团聚体湿筛后,粒径0.25mm微团聚体的质量分数最高;团聚体数量则表现为随粒径的减小而成倍增加。(3)当粒径为0.25～5mm时,随着粒径的增大,土壤团聚体的水稳性降低,其中粒径2～5mm团聚体的水稳性最差。(4)当粒径为0.25～5mm时,有机质含量随粒径的减小呈增加趋势,各粒径团聚体有机质含量与MWD减小比例呈负相关,与R0.25呈正相关。【结论】用数量方法评价团聚体分布特征的结果与用质量方法评价的结果存在差异,小粒径团聚体的水稳性更强。     

秸秆深施还田历经时间对蓄水效果的影响

在实验室人工控制降水条件下,对黑龙江省黑土耕地土壤深施3种不同作物秸秆,研究其蓄水效果及土壤含水量随历经时间的变化规律.结果表明,秸秆深施初期在各深度土层上大豆和玉米秸秆的蓄水效果显著(P＜0.05).秸秆深施9个月在距离秸秆深施较近15和20 cm土层处玉米、水稻和大豆秸秆有显著效果.秸秆深施22个月仅玉米秸秆在20 cm土层处有效果.随着深施秸秆历经时间的延长各种秸秆蓄水效果整体呈下降趋势.在水平方向上,随着距秸秆深施处距离的增加,土壤含水量逐渐减小.