根系水分胁迫响应函数对土壤水及作物生长动态和产量模拟影响的研究

摘要

为探究根系水分胁迫响应函数对农田水分动态及产量模拟的影响,基于Richards方程和PS123作物生长模型分别进行了土壤水分动态和小麦产量的模拟,对比分析了VG(S型曲线)、MP(凹凸型曲线)及LS(S型曲线)3种水分胁迫响应函数。采用山西省霍泉站(3 a)及潇河站(2 a)的试验资料对模型中的土壤水力特征参数、水分胁迫响应函数参数进行反演,确定最优的参数值,得到了土壤含水率、蒸散量及籽粒产量的模拟结果。结果表明:(1)VG、MP及LS函数条件下的土壤水分及产量模拟结果均较好,回归估计标准误差(RMSE)值在0.021~0.036之间,模拟值与实测值间的R检验达到了极显著水平;对于霍泉站,VG、MP、LS函数条件下,土壤含水率模拟值与实测值的平均相对误差分别为6.37%、8.26%及7.18%,相关性系数值最小为0.7814,模拟产量的平均相对误差值分别为8.73%、8.40%及8.42%;对于潇河站,土壤含水率模拟值与实测值的平均相对误差结果普遍大于霍泉站,最大为12.47%。(2)土壤水分动态模拟,S型曲线的水分胁迫响应函数较凹凸型曲线的水分胁迫响应函数表现出了更好的效果,其中使用VG函数模拟的平均相对误差较小,模拟的蒸散量更接近于实测值。(3)产量模拟,3种水分胁迫响应函数差异不明显。综上,VG函数是一种精度较高的根系水分胁迫响应函数,且模型简洁、方便;改进的LS函数能够提高模拟精度,但模型的稳定性有待近一步研究。