基于AquaCrop和NSGA-Ⅱ的灌溉制度多目标优化及其应用

摘要

为了有助于在干旱区非充分灌水条件下制定合理的灌溉制度,构建了基于作物生长模型(AquaCrop)及多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)的灌溉制度多目标模拟-优化模型.利用甘肃石羊河绿洲2014-2015年不同灌水和覆膜处理下的春小麦田间试验数据对AquaCrop模型进行了率定与验证,并采用历史气象数据(1963-2016年)通过优化适线法确定了降水量保证率为25％、50％、75％的不同典型年,以最大产量及最小灌水量为目标对模型进行求解,得到了不同条件下灌水量与产量之间的关系曲线,分析了覆膜对于优化结果的影响,并分别对农户与农场两种类型的生产者进行了决策分析.结果表明:(1)作物的边际产量随着灌水总量的增加而减小,优化灌溉制度后的作物水分生产函数可以表示为二次函数.(2)覆膜的增产效应随着灌水量的增加而减小.(3)灌水次数对不覆膜条件下的产量影响较大,因此总灌水量小时应选择灌水次数少的灌溉制度,而总灌水量较大时,可采用灌水次数多的灌溉制度.(4)对不同的决策者采用不同的功效系数可以实现多样化的灌溉决策.