科技创新研究国际杂志
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| MSCM.比特里一号师傅S.格拉什达尼一号.A.阿赫迈提一号 讲师,Dept森林生产学院地拉那农业大学林业学院 |
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模拟模型量化水对农场产量的影响是水和灌溉管理的宝贵工具为解决这一需求,粮农组织开发了水模型自来水响应器,名为AquaCrop模型,模拟世界范围主要田和蔬菜作物可实现产量模型很简单,但它从生理学和农艺背景角度特别关注作物生产率和水响应基本过程这项研究的目的是评价AquaClop模型在阿尔巴尼亚东南部半干旱环境完全缺水条件下模拟马铃薯性能的能力易于使用模型、低输入参数需求及其充分仿真精度使其成为估计雨田条件下作物生产率的宝贵工具,补充和缺水灌溉,提高农业用水效率的农用水管理策略一套保守参数在前一研究中校准并验证马铃薯并被认为适用于多种条件而非特定马铃薯栽培场,用于使用Korca区环境条件数据进一步评价AquaClop马铃薯模型性能验证测试显示模型略高估计树冠覆盖物和生物量WP值31.6g-2被认为评价模型性能观察管增量和AquaCrop估计之间的线性函数总关联系数大于0.85(p <0.001)。AquaClop模型精确模拟根块、作物生物量和粒子丰度的土壤水含量,归并根平均差小于10%
关键字 |
| 水稻模型、树冠覆盖物、地面生物量、粮食产量、缺水灌溉和马铃薯生产 |
互连检测 |
| 各种研究表明,大有希望的灌溉策略之一可能是缺水灌溉([2]、[3]、[5]、[6]、[8]、[13]、[17]虽然这不可避免地导致作物水压和产量下降,高产量仍可获取,办法是在敏感作物生长阶段提供所需量的灌溉水,并将水压限制在容忍生长阶段([3[,[8]检验产量对田间和/或受控实验的不同水应用的反应费时昂贵考虑到这些局限性,建模可成为研究开发大有希望逆差灌溉策略的有用工具([3[3[8、[10]、[13]、[16]、[18]、[26])。模型允许综合评估影响产量的不同因素,以获取不同假想最优灌溉量([14],[17])。此外,它们可允许区分蒸发和蒸发并分解不同子模型中的作物生产([9]、[19]、[20]、[23]),这有助于阐明缺水灌溉下提高水生产率机制 |
导 言 |
| 在全球范围内人工灌溉农业使用约72%可用淡水资源[8]世界人口快速增长和行业和市等部门对额外水的相应需求迫使农业部门一方面更有效地使用灌溉水,另一方面生产更多粮食。定义农业部门现有水资源规划和管理最优策略正成为国家和全球优先事项[22]各种研究表明,大有希望的灌溉策略之一可能是缺水灌溉([2]、[3]、[5]、[6]、[8]、[13]、[17]虽然这不可避免地导致作物水压和产量下降,高产量仍可获取,办法是在敏感作物生长阶段提供所需量的灌溉水,并将水压限制在容忍生长阶段([3[,[8]检验产量对田间和/或受控实验的不同水应用的反应费时昂贵考虑到这些局限性,建模可成为研究开发大有希望的缺水灌溉策略的有用工具([3[9、8、10]、[13]、[16]、[18]、[26])。模型允许综合评估影响产量的不同因素,以获取不同假想最优灌溉量([14],[17])。此外,它们可允许区分蒸发和蒸发并分解不同子模型中的作物生产([9]、[19]、[20]、[23]),这有助于阐明缺水灌溉下提高水生产率机制 |
| 在使用模型前,应实施标定、参数化和评价[1]参数化标定单修改模型参数甚至编码以获取准确预测比观察数据反之,验证程序是模型对独立数据运行,不修改模型参数或代码[21]FAOAquarip模型预测水限制条件下的作物生产率、水需求及水使用效率本模型在不同环境条件下测试玉米[10]、棉花[4][7]、向日葵[24]和quinoa[9]所有这些都说明模型可精确模拟充分缺水灌溉和土壤肥力压力条件下的作物生物量和产量以及水力动态正因如此,本文件的目的是在阿尔巴尼亚科尔察半干旱区马铃薯生产全缺灌溉下评价这一模型 |
材料和方法 |
| A.ACROP模型描述 |
| 水产生产率模型由粮农组织土地和水分局开发模型模拟对草原作物水的反应,并特别适合处理水是作物生产关键约束因素的情况。设计它是为了平衡简单性、精度和强健性,特别适合处理水是作物生产关键约束因素的情况。AquaCrop是一个辅助工具,供各种用户应用,包括气候变化假设下产量预测象其他模型一样,qua-crop模型结构土壤-crop-ciocli植物生长开发过程大气层热机制、降雨量、蒸发需求以及二氧化碳浓度此外,有些管理方面是清晰的,重点是灌溉,但也包括土壤肥力水平,因为它们影响作物开发、水生产率和作物对压力的调整,并因此影响最终产量虫害和疾病不予考虑AquaClop生长引擎由水驱动,即优先计算抽取并转换成生物量,使用保守的作物特有参数[9]、生物量水生产率、大气蒸发需求正常化和空气CO2浓度规范化使AquaCrop应用到各种地点和季节模拟用热时间执行,但可按日历时间每日分步执行模型使用树冠覆盖取代叶面积索引作为计算浮转法和分离土壤蒸发法的基础作物产量计算为地面干生物量和收成指数的产物 |
| AquaClop使用数量相对较少的清晰参数和多目输入变量,这些变量或广泛使用或需要简单方法确定输入存储到气候、作物、土壤和管理文档中,很容易通过用户界面修改 |
| .b.设计学习区 |
| 实验场点(15公顷)位于Drithas县(Fluvisol土壤-FAO)。全季节混合马铃薯生长季节、灌溉下和排水词管和周围大实验场(4.4公顷)都种植 |
| C.水和水数据 |
| 传统方法用于土壤分析确定参数包括土壤纹理、液压特性、液压传导性、批量密度和土壤化学土壤水含量从每0.3米层重测到每5天1.2米深度测量方法在每个处理中复制两次体积水从重构内容和散装密度中获取表一给出AquaClop模型所需的输入土参数实验场以地中海气候为特征,雨量大都限制在10月至3月下旬,在过去30年中平均每年765毫米。研究中心内自动化气象站测量每日最小和最大温度值和相对湿度、降水量、太阳辐射量、阳光和风速2米高度 |
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| 每日引用蒸发法使用FAO 56Penman-Monteith方法计算,数据包括每日太阳辐射、最小和最大温度、风流和最大和最小相对湿度生长季节通常从四月中开始到十月初结束大部分实验日都阳光充沛,上半段太阳辐射约9.26至13.85MJ-2D-1并逐步下降至8.27至4.93MJ-2D-1接近作物成熟度通常温度机制生长季节变暖,每日最大和最小空气温度大相径庭ET0通常为3.01至5.07mmd-1范围,但在高风和大型平面从干风区回升7或8mmd-1 |
| 公元前CROP管理 |
| 播种日期为2011年4月5日,播种密度为8植物m-2(表二)。养分需求根据土壤分析确定,并用肥料应用充分满足养分在播种前应用,氮在干延展阶段启动时还应用顶级装饰杂草使用除草剂得到有效控制,植物生长季节没有发现病虫害肥化后分别有120kg-ha-1、40kg-ha-1和75gg-ha-1氮、磷和钾 |
| E.专用定位器 |
| 方便使用,小桥等[11] 工地管理分量参数和作物特量参数,如土壤水特征、最大根深度、植物密度、播种日期、灌溉和物理学参数都列在用户专用输入参数标题下表二列出这些参数供研究使用 |
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| 表二列出了计算季节ET0、雨灌溉用于生长季节全植物压力处理此外,表二还给出大气蒸发需求与二氧化碳富集度归正化水生产率值(WP*)和最大树冠覆盖值(CCx),也因为CCx依赖密度LAI、季节生物量和粮食产量以及其他作物参数均测量 |
| F.稳态保护程序 |
| 在AquaCrop模型所有作物参数中,有17个参数在Raes等人研究中证明或假设为保守性(恒定性)。[20].17项参数的相同值(表三)在此报告验证中用于进一步评价qua-crop模型性能和强健性包括树冠覆盖增益和树冠下降系数全树冠调用作物系数WP*生物量水耗阈值抑制叶生长和stomata传导并加速树冠守和系数调整HI相对于抑制叶生长假设这些参数可适用于各种条件,而不具体适用于给定作物耕种同样的参数用于模拟压力条件,压力效果表现为压力系数 |
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| G.MODEL估价 |
| 验证是模型验证的重要一步需要比较独立字段测量(数据)和模型生成输出底层干生物量和粮食产量的土壤水含量在本研究中考虑模型评价 |
| 不同统计指数,包括判定系数(r2),回归1:1,绝对数(RMSE)由Eq计算并归并正正方差和协议索引(D-index)用于模拟比对观察数据RMSE解析百分比Loague和Green计算[15] |
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| si和Oi模拟观察值(测量值)沿赛季采集样本(例如生物量和CC),或赛季结束时采集样本(例如粒子丰度),n为观察数,M为观察变量平均值RMSEEEE表示测值和模拟值总体偏差或平均值,即绝对模型不确定性合成指标事实上,它需要相同的变量单元模拟, 并因此越接近值为零,模型模拟性能越好正规化RMSE测量模拟数据相对差仿真优异 RMSE解码小于10%;RMSE解码小于10%和小于20%;RMSE解码小于20和小于30%公平;RMSE解码大于30%和穷差大于30%[12]在这次研究中,Willmott等建议的协议索引(D-index)估计值[25](3))D统计显示,索引值越接近一,比较中两个变量之间的协议越好,反之亦然。 |
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成果和讨论 |
| A.索尔水因子 |
| 结果(表四)显示模型为模拟水动态效果很好RMSE、N-RMSE、D-Index和r2计算全灌溉分别为18mm、3.5%、0.89和0.94,缺水灌溉分别为19mm、4.2%、0.92和0.96 |
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| .b.Canopy覆盖开发 |
| AquaCrop模拟树冠覆盖开发灌溉和终端缺水处理法的精度i/模拟树冠覆盖接近观察值从播花到开花,但在开花后,最后受精CC测量时略微不匹配,测量CC比模拟CC下降略快偏差可能与Drithas条件高温突增相关联,AquaCrop模型中,随着作物成熟度接近,CC进入下降阶段树冠下降起始时间被认为晚于叶守望起始时间这是因为常青叶开始 位于树冠底部阴暗部分 微信微信微信或光合用树冠感知启动时正值树冠感冒和光合作用开始下降时接近成熟度树冠感知可加速水压周期内的任何时间,只要压力足够分治绿树冠覆盖率下降用树冠下降系数描述高温压力对CC效果不计其数,因此无法在作物生命周期结束时正确模拟树冠覆盖 |
| C.横滨博科斯 |
| 图2显示灌溉和终端缺水处理中测序地面干生物量两种处理方法模拟地面干生物量与观察值完全一致 |
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| 微微高估模型差错可能出自测量数据错误和/或模型模拟作物生长方式AquaClop模型地面生物量取自作物抽取水生产率,WP*归并ET0和CO2[23] |
| 公元前最终AOVEGRONDBIOMASS |
| 模型预测与测量生物量数据基本一致(表五!微博3级模型预测生物量值丰收统计指数计算值RMSE归并RUSE、D-index和r2分别为0.6t-HA-1、4.4%、0.97和0.95 |
| E.葛林依尔德 |
| 模拟谷物产量显示与测量马铃薯产量有良好的一致性(表5!微博3级模拟马铃薯产量从8.4tha-1到9.3tha-1不等,测量产量从7.6至8.7tha-1不等,用于两个播种季节的全缺灌溉处理模拟和测收模型计算标准为RMSE=0.27tha-1,规范RMSE=5%,D-index=0.97和r2=0.95AquaCrop模型完全可以预测最大量生物量和马铃薯丰收 |
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结论 |
| AquaCrop模型验证显示模型能准确模拟根部区、作物生物量和粒子丰度的土壤水分AquaCrop简单化,因为它需要最小输入数据即易获取或易收集,使用户方便使用。qua-crop模型的一个重要应用是比较田地、农场或区域可实现量与实际产量,以确定限制作物生产和水生产率的制约因素(基准标识工具)。并发 |
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| 极实用假想和规划目的供经济学家、水管理员和管理员使用适合透视研究,如未来气候变化假设情景下的研究总的来说,它特别适合为各种目标和应用制定农业水管理策略。 |
引用 |
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