基于Aqua Crop的南宁市甘蔗响应气象干旱情景模拟

作者：杨云川; 程禹灏; 梁丽青; 廖丽萍^*; 王婷艳; 张会娅; 杨星星; 胡甲秋

来源：中国生态农业学报（中英文）, 2022, 30(12): 1900-1912.

• 干旱响应机制
• Aqua Crop模型
• 甘蔗
• 蔗茎产量
• 生物量
• 蒸腾量

南宁市多低山丘陵、岩溶发育,甘蔗种植以雨养为主,气象干旱造成的土壤水分亏缺一直是影响该区域甘蔗生长和产量累积的主要因子,多年来旱灾造成的甘蔗产量损失巨大。为此,本文基于1979—2018年0.1°格点逐日气象数据,计算逐日标准化加权平均降水指数(SWAP)并分析了南宁市气象干旱特征及其在甘蔗生育期的可能发生情景,并采用水分要素驱动的Aqua Crop作物模型,开展了该区域甘蔗生长、生物量及产量累积过程对不同强度、历时的气象干旱的响应机制模拟研究。结果表明:经扩展傅里叶幅度检验法(EFAST)对作物模型参数进行敏感性分析和本地化率定后,该模型模拟研究区的甘蔗产量拟合精度达0.92、均方根误差百分率为3.84%。历时典型气象干旱年情景模拟表明:产量和生物量累积对各强度气象干旱均有显著响应,蒸腾量变化只有在分蘖期和伸长期对气象干旱的响应敏感,而冠层覆盖度对气象干旱的响应具有显著的滞后递减特征。甘蔗各生育期的气象干旱情景模拟发现:萌芽期发生轻、中旱历时达15 d及以上时甘蔗的上述4个要素开始出现显著响应,伸长期发生轻、中和重旱历时为5 d及以上时,甘蔗各要素即出现显著响应,而成熟期基本不受气象干旱影响。各强度气象干旱情景下,甘蔗的产量、生物量、蒸腾量的减少率随干旱历时的变化分别为0～24.0%、0～18.5%及0～15.9%(轻旱历时5～35 d), 25.0%～37.0%、 20.0%～29.3%及8.0%～24.4%(中旱历时15～45 d), 33.5%～40.0%、 26.2%～31.7%及18.9%～25.7%(重旱历时35～50 d)。上述成果揭示了研究区甘蔗生长过程及累计产量等与各强度、历时气象干旱之间的定量映射关系,可为南宁市解析气象干旱-土壤水分-甘蔗长势的旱灾链式传递机理、多阶段旱灾预警及旱灾动态风险智慧调控等奠定科学基础。

• 单位
  广西大学; 广西防灾减灾与工程安全重点实验室; 建筑工程学院