华北地区主要作物灌溉制度优化及区域灌溉需水分析

摘要

为提高灌溉水利用效率，压减地下水开采量，构建处于华北地区的邢台市南宫市“冬小麦-夏玉米”作物生长农业政策环境拓展（agricultural policy environmental eXtender,APEX）模型，并基于模型进行灌溉制度的优化及田间耗水过程分析。结果表明：APEX模型能较准确地模拟研究区的冬小麦、夏玉米的生长及田间土壤水分变化过程，模型模拟的冬小麦、夏玉米生育期的土壤含水率、株高及作物产量与实际观测数据的决定系数R²均大于0.75，且相对误差（relative error,RE）和归一化均方根误差（normalized root mean square error,NRMSE）均小于10%；采用2004-2023年的降雨数据划分典型年，确定冬小麦在丰、平、枯年型的灌溉定额为180、200、240 mm时水分利用效率最高，分别为2.1、2.1、1.8 kg/m³；夏玉米丰、平、枯年型的灌溉定额分别为49.5、82.5和115.5 mm时水分利用效率最高，分别为2.6、2.4、2.3 kg/m³；采用优化后的灌溉定额，南宫市冬小麦和夏玉米的丰、平、枯的区域农业灌溉总需水量分别为4 146.3万、5 594.5万、7 042.7万m³，比当前相应可减少30.9%、17.4%、3.5%。研究提出的冬小麦-夏玉米轮作模式下优化的灌溉制度及区域农业灌溉需水测算分析，可为南宫市地下水超采治理提供参考。

关键词

APEX模型 / 灌溉定额 / 产量 / 水分利用效率 / 田间耗水分析