APSIM模型應(yīng)用于華北平原作物生產(chǎn)潛力和節(jié)水優(yōu)化模式.pdf

1、本研究以華北平原典型的冬小麥-夏玉米兩熟制耕作系統(tǒng)為背景，以水資源可持續(xù)利用為目標(biāo)，應(yīng)用中國科學(xué)院禹城試驗站1999-2001大田試驗及2002-2003水肥耦合觀測場實驗資料，確定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)模型(AgriculturalProduction System Simulator，APSIM)的參數(shù)并驗證其在華北地區(qū)的適用性。以北京和濟南近40年(1961-1999)的氣象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用驗證后的模型分析華北平原冬小麥-夏玉米連作系統(tǒng)的產(chǎn)

2、量潛力及水分滿足率；依據(jù)兩地的氣象資料繪制降水保證率曲線，劃分了降水年型，針對濕潤年、正常年和干旱年的不同水分狀況結(jié)合作物各生育階段的耗水量和水分敏感指數(shù)，設(shè)置高、中、低水處理，每處理組中設(shè)7種不同的灌溉方案(濕潤年每組4種)，以灌溉水分利用效率(IWUE)和經(jīng)濟許可的IWUE值對APSIM模型的模擬結(jié)果進行優(yōu)化篩選，最終制定出適宜本區(qū)的“環(huán)境效益優(yōu)先”和“經(jīng)濟效益優(yōu)先”最優(yōu)灌溉策略。保證作物在不減產(chǎn)或少減產(chǎn)的條件下通過節(jié)水灌溉使水分利

3、用效率增加，充分挖掘有限水資源的增產(chǎn)潛力，可以在未來環(huán)境惡化導(dǎo)致干旱加劇時，為華北地區(qū)建立既節(jié)約灌溉用水又實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)體系提供一定的理論參考。 APSIM模型調(diào)試和驗證的結(jié)果表明：禹城1999-2000和2000-2001大田試驗的葉面積指數(shù)、生物量、土壤含水量模擬結(jié)果的平均誤差(NRMSE)分別為27.61％、24.59％、7.68％和32.65％、35.95％、10.26％；2002-2003高水和低水處理的葉面積

4、指數(shù)、生物量模擬結(jié)果的平均誤差分別為17.03％、15.42％和20.10％、23.00％。生物量的模擬值和實測值擬合較好，決定系數(shù)均達到0.85以上。結(jié)果表明APSIM模型模擬生物量有較好的準(zhǔn)確性，土壤水模擬值和實測值趨勢一致，對葉面積指數(shù)模擬誤差稍大。 北京和濟南地區(qū)冬小麥-夏玉米平均光溫生產(chǎn)潛力分別為24600.33 kg·hm<'-2>和22901.90kg·hm<'-1>，變異系數(shù)分別為8.48％和7.98％；雨養(yǎng)產(chǎn)量

5、分別為12415.65kg·hm<'-2>和11456.79kg·hm<'-2>，變異系數(shù)分別為34.09％和33.48％：京濟兩地水分滿足率均值分別為0.511和0.504，變異系數(shù)分別為35.51％和33.25％。 經(jīng)過對不同降雨年型模擬結(jié)果優(yōu)化篩選，干旱年型中，以冬小麥灌拔節(jié)水+抽穗水+灌漿水，單次灌水量80mm，夏玉米灌拔節(jié)水+抽雄水或拔節(jié)水+抽雄水+灌漿水，單次灌水A50mm，總灌溉額340-390mm為“環(huán)境效益優(yōu)先

6、”最優(yōu)設(shè)置：以冬小麥灌底墑水+拔節(jié)水+抽穗水+灌漿水，單次灌水量80mm，夏玉米灌拔節(jié)水+抽雄水+灌漿水，單次灌水量50mm，總灌溉額470mm為“經(jīng)濟效益優(yōu)先”最優(yōu)設(shè)置。正常年型中，以冬小麥灌拔節(jié)水+抽穗水或拔節(jié)水+抽穗水+灌漿水，單次灌水量60mm，夏玉米灌拔節(jié)水+抽雄水，單次灌水量30mm，總灌溉額180-240mm為“環(huán)境效益優(yōu)先”最優(yōu)設(shè)置；以冬小麥灌拔節(jié)水+抽穗水+灌漿水，單次灌水量60-70mm，夏玉米灌拔節(jié)水+抽雄水，單次