基于AquaCrop模型的阿勒泰地区春小麦节水潜力分析

摘要

为进一步发展节水农业,提高水分利用效率,建立作物产量与耗水量的响应关系,确定区域农业节水潜力,为水资源合理配置提供依据。以AquaCrop为研究模型,对模型产量模块参数标准化的水分生产效率(WP)和参考收获指数(HI0)进行多年率定与验证,以2017年作为现状水平年,通过设置4月10日和4月20日两个春小麦(‘新春6号’)播种日期,每个播种日期下设置400 mm、350 mm、300 mm、250 mm、200 mm的灌溉定额和7 d和10 d的灌溉周期,共20个情景,对新疆阿勒泰地区春小麦产量进行模拟,对比不同情景下的春小麦产量和灌溉水利用效率受灌溉定额和灌水次数的影响,以产量和水分利用效率均较高为目标,择优选择最佳灌溉策略。利用现状年春小麦种植面积作为参考值,对比现状水平年和未来水平年在不同情景下的小麦产量及总节水量差异,分析小麦的节水潜力。结果表明:1)推荐WP=18 g∙m^(−2)和HI0=48%作为阿勒泰地区2005—2014多年率定及2015—2017年验证后的产量模块参数,率定产量误差范围为−3.44%~5.67%,适用性评价指标均方根误差(RMSE)、相对均方根误差(RRMSE)、残差系数(CRM)、Willmott一致度(d)和纳什效率系数(ENS)值分别为0.110、0.023、0.002、0.956、0.935,适用性好;2015—2017年验证产量误差分别为−0.41%、−3.02%、3.34%,模拟误差较小。2)不同情景下的模拟结果显示,情景S15(4月20日播种、灌溉定额为300 mm、灌溉周期为7 d)可以作为推荐灌溉策略,该模拟情景下,作物产量和灌溉水分利用效率分别为5.610 t∙hm^(−2)和1.870 kg∙m^(−3)。3)对于阿勒泰地区的春小麦种植,情景S15作为推荐的灌溉策略,现状水平年可以实现节水2.335亿m^(3),节水潜力是可观的,未来水平年可以分别实现节水2.407亿m^(3)、2.431亿m^(3)、2.476亿m^(3)。