小麦模型算法集成平台构建与算法比较

为方便小麦模型算法比较与多算法集成模拟，本研究参考国内外主流作物模型CERES-Wheat、APSIM-Wheat、WheatSM、WOFOST、SWAT等的主要算法，集成了发育期、生物量、产量形成等模块的多种算法，构建了小麦模型算法集成平台（Wheat model algorithm integration platform, WMAIP）。发育期模块集成了小麦钟模型和热时两种算法；生物量模块集成了群体光合作用、光能利用效率和二氧化碳同化率3种算法；产量形成模块集成了籽粒灌浆、生物量转移和收获指数3种算法。基于模型平台组成了6个具有代表性的模拟模型。利用河北省吴桥县2017—2019年两年播期试验的田间观测数据结合2011—2014年3年播期耦合水分文献资料对模型进行参数校准与验证，并对特定模块的不同算法进行比较。结果表明，各模型的模拟结果与实测值均吻合良好，模拟误差在合理范围之内，其中发育期、地上部生物量、产量和土壤贮水量模拟值和实测值的归一化均方根误差（NRMSE）分别在0.56%~4.00%、16.13%~18.72%、12.48%~18.95%和10.78%~11.63%之间，模型集合的模拟效果优于单一模型。通过算法比较发现，发育期模块中热时法模拟播种至拔节阶段较优，小麦钟模型模拟播种至开花阶段和播种至成熟阶段较优；生物量模块中3种算法均为模拟小麦生物量的较佳模型，但在高辐射条件下，群体光合作用法模拟的生物量较高；产量模块中3种算法模拟的产量变化趋势较为一致，但生物量转移法效果略好。该平台集成了特定模块的多种算法，能较好地模拟土壤贮水量和冬小麦的生物学指标，在小麦模型算法比较与改进、集成模拟及气候变化影响评估方面具有较大的应用潜力。

Establishment of Wheat Model Algorithms Integration Platform and Algorithm Comparison