干旱缺水是农业发展的主要限制因素,而基于作物水分生产力的模型预测也已逐渐成为在干旱、半干旱地区实现水资源高效利用的重要工具,应用作物模型预测作物生产力对指导农业生产、合理开发利用水资源、实现区域可持续发展具有重要的指导意义。随着科技的不断发展,国内外专家学者已建立了许多研究作物生长的模型和系统,但大多只限于科研阶段,能够大范围推广的模型较少,真正面向用户、简洁实用的模型少之又少,而且大多数模型所需数据较多且较为详细,因此限制了作物模型在实际生产中的推广应用。FAO针对上述存在的问题研发了AquaCrop模型,实现了以较少数据模拟作物生长、作物蒸腾和土壤蒸发的分离、生产力预测、优化灌溉制度等多种目标,直观性较强,应用对象范围较广,是一个真正面向用户、简洁实用的模型。国外对该模型的丌发和应用研究较多,但国内对该模型的研究尚属起步阶段,仅在华北平原有所应用。因此,本文就上述问题以山西省农业科学研究院旱作农业研究中心玉米大田试验为基础,以国际上最新推出的由FAO组织研发的AquaCrop模型为工具,以2008年榆次西长寿村的大田试验为数据来源,对AquaCrop模型进行校正调试,运用本地化的AquaCrop模型参数模拟了玉米冠层生长和土壤含水量的变化趋势,并以2009年和20l0年大田玉米栽培情况对该模型进行了验证分析与评价,最终确定了AquaCrop模型在晋中盆地玉米栽培中的可应用性。研究成果如下：1、模型调试和校正的结果表明：2008年西长寿村大田试验的冠层生长、0-100cm土层深度的土壤含水量模拟结果与实测结果较为吻合；模型模拟的土壤含水量变化趋势与实测值较为一致,平均相对误差范围在0.043-0.097之间；作物生产力模拟结果的平均相对误差在0～0.138之间,其中生物量、产量的平均误差分别为0.05和0.065。结果表明AquaCrop模型在模拟春玉米冠层生长、土壤含水量及玉米生产力方面具有较好的准确性,因此将其应用于晋中盆地春玉米栽培研究中的模拟是可行的。2、通过对模型输入参数的敏感度分析,得出物参数中种植密度、达到CCx时间、冠层开始衰老时间以及作物最大有效根深对模拟生物量和产量的影响显著；土壤参数中田间持水量、径流曲线系数和土壤初始含水量对模拟生物量和产量的影响显著。3、经过对2008年大田试验的参数校正,确定了适宜本地区的模型参数：最大冠层覆盖度(CCx)取值范围为90%-94%；最大(Z)和最小(Zr)有效根深分别取值为1.80m和0.3m,平均根区下扎速率为2.1cm/d,形状因子为1.3,水分胁迫对根区扩展的影响因子为-4；作物蒸腾系数Kcbx(在没有水分和肥力限制情况下)的取值为1.03；参考收获指数HI0为48%；土壤表面易蒸发水量取值为7mm；土壤水分胁迫对冠层扩展的土壤水分损耗影响上限为0.11,下限为0.72；土壤水分胁迫对叶片气孔丌度的影响上限为0.69,对加速冠层衰老的影响上限为0.67,对花期授粉失败的影响上限为0.77。4、运用参数化的AquaCrop模型模拟2009年寺庄村的大田试验中：春玉米冠层生长过程的模拟值与实测值之间回归系数b(通过原点)均接近于1,决定系数R2除T7外,均达0.81以上,均方根误差在0.034-0.069之间,模型性能指数EF除T3和T7外也均达0.85以上；生物量、产量的均方根误差RMSE范围在0.025-0.086之间,模型性能指数EF均达0.93以上；模拟的2010年河村大田试验中：春玉米冠层覆盖度模拟值与实测值的均方根误差在0.154-0.293之间,模型性能指数EF在0.69～0.802之间；生物量、产量的均方根误差RMSE范围在0.021-0.058,模型性能指数均达0.94以上；水分利用效率模拟值与实测值的相对误差范围在0.054-0.120之间。5、总体来说,AquaCrop模型的模拟结果还是能反映在晋中盆地的实际生产情况,模拟结果与实测数据除2010年模拟的冠层覆盖度差值较大以外,其它指标模拟度均达到合理范围以内,模拟精度较高,整体表现较好,故该模型可应用与晋中盆地玉米栽培研究中。
