编辑推荐：
为解决实际蒸散量（ETa）估算难题，研究人员评估三个 ETa模型，为灌溉调度提供参考。
## 农田灌溉新探索：多模型助力蒸散量精准估算
在农业生产中，灌溉是确保作物茁壮成长、实现高产丰收的关键环节。然而，如何精准把握灌溉的时机和水量，一直是困扰农业生产者的难题。准确估算实际蒸散量（ET
a）成为了解决这一难题的关键钥匙，它对于优化灌溉调度、提高水资源利用效率起着决定性作用。但目前的研究状况却不尽如人意，尽管自上世纪中叶起，蒸散的生物物理原理及相关模型就已被提出，可经过几十年研究，利用实用方法准确估算 ET
a依旧困难重重。不同复杂程度的模型在估算 ET
a时各有优劣，比如基于能量平衡和传输方程的生物物理模型在某些条件下虽有一定准确性，但参数化要求较高，难以应用于农场实际的水管理；FAO56 推荐的方法虽成为灌溉实践的标准，却高度依赖经验，存在显著误差；作物模拟模型虽能整合作物生长要素，可不同模型估算结果差异较大。在此背景下，为了给灌溉调度提供更可靠的依据，来自美国相关研究机构的研究人员开展了一项极具价值的研究，其成果发表在《Agricultural Water Management》上。
研究人员为了评估三个可用于实际灌溉调度的 ETa模型，进行了一系列实验。实验数据来自美国得克萨斯州布什兰的四个大型精密称重蒸渗仪（weighing lysimeters），这些蒸渗仪建于 1985 - 1988 年，里面装有未受干扰的 Pullman 粉质粘壤土。研究选取了 2013、2016 和 2018 三个年份的灌溉玉米田数据，期间对土壤含水量、气象数据等进行了详细监测。实验中涉及的三个模型分别是：CropSyst-W 模型，它基于 CropSyst 模型算法，通过整合卫星图像得出的归一化植被指数（NDVI）数据来估算绿色冠层覆盖；EEFlux，是一种基于谷歌地球引擎的自动化模型，利用多种数据估算苜蓿参考蒸散量（ETr），并通过地表能量平衡法计算 ETa；OpenET，是一个社区驱动的平台，使用六种基于卫星的方法估算 ETa，研究中采用其集成平均值。
研究人员利用多种性能评估指标，包括均方根偏差（RMSD）、归一化均方根偏差（NRMSD）、一致性指数（d）、偏差误差（DE）以及系统和非系统均方根误差（RMSEs和 RMSEu），对模型估算值和蒸渗仪观测值之间的一致性进行评估。
研究结果显示，三个模型在模拟作物生长季的 ETa时，虽大致能跟上蒸渗仪 ET 的季节性变化趋势，但在日变化值和累积 ET 上存在明显差异。例如，EEFlux 在作物衰老期普遍高估 ETa，OpenET 在生长高峰期低估，而 CropSyst-W 没有明显的持续偏差时段。从统计指标来看，CropSyst-W 的平均 d 值为 0.93，平均 NRMSD 为 0.31；EEFlux 的平均 d 值为 0.77，平均 NRMSD 为 0.47；OpenET 在 2016 和 2018 年的平均 d 值为 0.89，平均 NRMSD 为 0.32。由此可见，CropSyst-W 在与观测值的一致性方面表现相对较好。在季节性累积 ET 方面，CropSyst-W 与蒸渗仪 ET 的偏差为 6.2%，EEFlux 为 15%，OpenET 为 7.9%。
进一步分析发现，各模型在作物生长的不同阶段表现各异。在早期生长阶段，CropSyst-W 在 2013 年对所有四个蒸渗仪的 ET 均有较大低估，可能与初始含水量变化、额外灌溉和土壤表面压实等因素有关；EEFlux 在 2013 年也大幅低估，2016 年低估程度减轻，2018 年却出现高估；OpenET 的表现则无明显规律。在中期生长阶段，CropSyst-W 在 2013 年前期估算较准，后期高估，2016 和 2018 年总体表现较好，但对 SDI 处理存在高估；EEFlux 在 2013 年先低估后高估，2016 年与观测值比较吻合，2018 年对不同灌溉方式表现不同；OpenET 在 2016 和 2018 年持续低估。在衰老期，CropSyst-W 在部分年份和处理中表现尚可，但在 2016 年和 2018 年的 MESA 处理中存在较大低估；EEFlux 在所有年份和处理中均大幅高估；OpenET 也存在高估情况。
综合来看，本研究表明虽然三个模型在估算 ETa时受到多种因素影响，存在一定不确定性，但也为后续研究指明了方向。遥感平台 EEFlux 和 OpenET 若能提高成像频率和分辨率，并结合地面数据进行算法优化，有望提升估算准确性；CropSyst-W 若能整合更可靠的土壤含水量、净灌溉量和农场气象数据，也将得到进一步改进。这一研究成果为农业灌溉调度提供了重要参考，有助于推动精准农业发展，提高水资源利用效率，对实现农业可持续发展具有重要意义。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：利用大型精密称重蒸渗仪收集农田实际蒸散数据；通过卫星获取归一化植被指数（NDVI）数据，用于估算绿色冠层覆盖；运用多种性能评估指标，如均方根偏差（RMSD）、归一化均方根偏差（NRMSD）等，对模型估算值和观测值进行对比分析 。
