基于DSSAT模型东北寒区温室番茄生长的模拟评价与应用

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:Mafei19881016
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为了探讨DSSAT模型在辽宁地区温室番茄生长管理中的应用,本文依据辽宁地区的温室番茄田间试验资料,在4个灌水处理(50%θf、60%θf、70%θf和80%θf为灌水下限,θf为田间持水率)条件下,利用CROPGRO-Tomato模型和2018年温室番茄实测数据建立了2018年不同灌水条件下温室番茄作物模型,并分析了模型的精度;利用Simlab软件并采用软件中的Morris法和EFAST法分析了CROPGRO-Tomato模型的5个输出变量(番茄的开花期、成熟期、产量、地上干物质量和最大叶面积指数)对13个作物品种参数(EM.FL为出苗到第一朵花出现的光热时间、FL.SH为第一花序开花到第一花序坐果的光热时间等)和19个土壤参数(SDUL为各层土壤田间持水率、SLDR为排水比率等)的敏感性程度,并比较了两种方法的分析结果,同时使用EFAST法对模型输出结果进行不确定性分析。并根据已建立的作物模型分析了灌水调控和温室温度对温室番茄模拟产量预测的影响,为温室番茄生产和管理提供理论基础和参考依据。主要结论如下:(1)基于CROPGRO-Tomato模型模拟结果的精度分析可知,作物模型在开花期天数(ARE均值2.47%)、成熟期天数(ARE均值0.88%)和产量(ARE均值4.85%)的模拟结果方面精度客观;在地上干物质量(ARE均值12%)和最大叶面积指数(ARE值为18.04%)方面,在重度亏水条件下模拟结果存在一定程度的误差,但总体模拟结果差异较小。温室环境下不同灌水条件对番茄生长发育的模拟中,在生育期划分和产量方面的模拟精度较好,在番茄生长发育指标的模拟结果中,灌水下限在70%、80%田间持水率的条件下模型模拟结果较好。(2)全局敏感性分析结果表明,作物生长发育最重要遗传参数为EMFL(出苗到第一朵花出现的光热时间),产量最敏感参数为XFRT(每日分配给果实的干物质量的最大比例,直接贡献率占比94.75%)。其中对生育期划分影响最大的三个光热参数直接贡献率91.69%-98.53%,参数直接作用较强。除地上干物质量的模拟结果体现出一定的参数交互作用,其他输出结果更多侧重于参数的直接作用。在重度亏水条件下,土壤的持水与排水能力对模型的输出变量的响应作用较强。基于EFAST法不确定性分析结果表明,模型所有参数组的模拟结果都分布在95%置信区间之内,作物模型的模拟结果具有较高的可信度。不同灌水条件下,模型对生育期划分的模拟结果相似。随着灌水量的不断提高,模型模拟产量的95%置信区间不断增大,灌水下限在80%田间持水率条件下比在50%田间持水率条件下95%置信区间提高了1092 kg·hm-2。(3)基于建立的CROPGRO-Tomato模型可知,在栽种到开花期期间温度控制在25℃~27.5℃时,全生育期灌水水平控制在70%田间持水率的条件下,可得到温室番茄最优产量。本研究结果为DSSAT-CROPGRO-Tomato模型在辽宁地区温室番茄生长模拟过程中参数的优化和适用性方面提供了理论依据。
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