基于Aqua Crop模型的大豆灌溉制度优化研究

【目的】探究AquaCrop模型在关中地区的适用性，寻求大豆在不同降水年型下最适宜的灌溉制度。【方法】用田间试验实测数据对该模型进行校正，并用校准后的模型模拟1961—2019年内所有3种不同降水年型14种灌溉制度下的大豆产量和水分利用效率。【结果】AquaCrop模型模拟田间产量最高处理的冠层覆盖度的决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）、标准均方根误差（NRMSE）及Nash效率系数（EF）分别为0.96、7.15%、11.03%和0.94；模拟值与实测值生物量的决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）、标准均方根误差（NRMSE）及Nash效率系数（EF）分别为0.99、526.04 kg·hm-2、14.45%和0.97；最终产量模拟的决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）、标准均方根误差（NRMSE）及Nash效率系数（EF）分别为0.97、49.98kg·hm-2、1.74%和0.82，各处理的冠层覆盖度和生物量实测值与模拟值的R2均大于0.95，说明Aqua Crop模型可以较好地模拟关中地区大豆的生长发育动态与产量。结合模型模拟结果可知，大豆作物需水量平均值为398.2 mm，各个生育时期的需水量差异较大，分枝期需水量为127.8 mm，开花-结荚期需水量为212.6 mm，鼓粒期的需水量为57.7 mm。结合对3种不同降水年型进行不同灌溉制度模拟后发现，大豆开花-结荚期为需水关键期，该生育时期水分供应情况影响大豆的最终产量。在湿润年可以不灌水；平水年和干旱年仅在开花-结荚期分别灌溉45和70 mm可实现最高产量（2 699、2 486 kg·hm-2）和最大水分利用效率(0.74、0.7 kg·m-3)。【结论】该地区大豆灌溉制度，应以不同降水年型分布情况为基础对大豆灌溉制度进行选择，可保证大豆具有较高的产量和水分利用效率，可作为关中地区大豆灌溉制度的参考依据。