一种基于Hydrus与AquaCrop的耦合建模方法，用于优化新疆盐碱地棉花的灌溉策略

《Irrigation and Drainage》：A Hydrus–AquaCrop Coupling Modelling Approach for Optimizing Irrigation Strategies of Cotton in Xinjiang Salinized Farmland

　　

摘要

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在为农作物制定优化灌溉计划的过程中，一个关键的挑战在于难以量化土壤水分、盐分与作物生长之间的复杂关联。为此，我们整合了Hydrus和AquaCrop模型，构建了一个耦合建模框架，用以描述水、盐分与作物生长之间的动态相互作用。该模型在模拟土壤湿度（R²?=?0.75）、土壤盐分（R²?=?0.79）、作物叶面积指数增长（R²?=?0.95）以及产量（R²?=?0.98）方面均表现出较高精度。研究结果表明，当土壤电导率（EC_e）超过7?dS·m^?1时，会显著降低棉花产量。研究还确定了不同盐碱程度农田的灌溉水盐分阈值，以及最优总灌溉量（400?mm）和相应灌溉频率。灌溉水盐分高于4.3?dS·m^?1时会大幅降低棉花产量，而盐分浓度≤?2.3?dS·m^?1则会导致盐分渗漏。对于轻度、中度和重度盐碱化土壤，为实现水盐平衡并保障产量，最优灌溉频率分别为12–14次、10–14次和8–10次。本研究阐明了灌溉量、水质及灌溉频率对棉花生长的协同影响，为提高盐碱地棉花的水分利用效率提供了理论依据。

概要

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在为农作物设计优化灌溉方案时，面临的一个重大挑战是难以准确把握土壤水分、盐分与作物生长之间的相互关系。在本研究中，我们通过整合Hydrus和AquaCrop模型，构建了一个耦合建模体系，用于分析水、盐分与作物生长之间的动态交互作用。该模型在模拟土壤湿度（R²?=?0,75）、土壤盐分（R²?=?0,79）、作物叶面积指数增长（R²?=?0,95）及产量（R²?=?0,98）方面均具有较高精度。研究结果显示，当土壤电导率超过7 dS m^?1时，会严重抑制棉花产量。研究还确定了不同盐碱程度农田的灌溉水盐分临界值，以及最优总灌溉量（400?mm）和相应灌溉频率。灌溉水盐分高于4,3 dS m^?1时会显著降低棉花产量，而盐分浓度≤?2,3 dS m^?1则会导致盐分流失。对于轻度、中度和重度盐碱化土壤，实现水盐平衡与保障产量的最优灌溉频率分别为12–14次、10–14次和8–10次。本研究强调了灌溉量、水质及灌溉频率对棉花生长的综合影响，为提升盐碱地棉花的水分利用效率提供了理论支撑。

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。

数据可用性说明

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