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作物数字模型构建 — 数字灌溉从理论到实践的基础知识
来源: | 作者:武汉睿农科技有限公司 | 发布时间: 2023-09-01 | 2276 次浏览 | 分享到:
作物的智慧灌溉,也叫数字化灌溉,简称数字灌溉,它是数字农业的重要环节 。在这里将会通过一系列文章介绍分析数字化灌溉在数字农业发挥的作用,讲述作物数字化灌溉基础理论及其应用的基础知识。


自20世纪80年代以来,瓦赫宁根大学和研究院(及其前身的单位,由 de Wit 等专家组成)已经开发出了WOFOST系统。目前,瓦赫宁根大学和研究所与欧盟委员会联合研究中心合作,维护并改进了该模型。


有关WOFOST模型的一般介绍和模型中包含的过程概述,请参见:


Wit, Allard de, Hendrik Boogaard, Davide Fumagalli, Sander Janssen, Rob Knapen, Daniel van Kraalingen, Iwan Supit, Raymond van der Wijngaart, and Kees van Diepen. 25 Years of the WOFOST Cropping Systems Model. Agricultural Systems 168 (January 1, 2019): 154–67. 


作物生长模型中加入养分对作物生长的影响 ,可以模拟计算作物的养分需求。然而 ,影响因子的增加使作物生长模拟过程变得非常复杂 ,为此 , de Wit  根据作物生长的生态因子的限制性 ,按产量降低的次序 ,把作物生产系统划分为四个水平 ,即:光温生产力、 水分限制生产力、 氮素限制生产力和其他养分限制四个生产水平。分为作物生长的三个层次:潜在增长、有限增长和减少增长(减产)。这些增长水平中的每一个都与作物产量水平相对应:潜在的、可达到的和减少的产量。


潜在生产水平


潜在产量是指在特定气候条件下在特定区域种植的特定作物的产量上限。这取决于作物对CO2的光合作用反应以及生长季节的温度和太阳辐射状况。在实践中,只有通过高投入的化肥、灌溉和彻底的虫害和杂草控制才能达到这个上限。此外,作物设施应完善,不应有交通或放牧造成的损失,也不应有风、冰雹和霜冻对作物造成的损害。由于潜在产量还取决于作物的财产,产量潜力因作物品种而异,可以通过育种提高。在计算机模型中,潜在产量取决于作物品种、播种日期和天气数据集的选择。西欧的一些耕地和草地农场实现了接近潜在的产量水平,有时在温室园艺中也实现了。在这些情况下,天气条件和作物特性完全决定了潜在的生长速度。当树冠完全覆盖土壤时,以干物质表示的生物量的增加通常在150至350 kg ha-1 day-1之间。


可达到的生产水平


在这种生产水平下,作物的产量受到部分或整个生长季节的水和/或养分供应的限制。在这种情况下,水限制产量代表了在雨水灌溉条件下,但在最佳养分供应条件下可获得的最大产量。干旱的产量限制效应取决于土壤水分的有效性,这取决于降雨量和蒸散量,以及它们在生长季节的分布,取决于土壤类型、土壤深度和地下水位。潜在产量和水限制产量之间的差异表明通过灌溉可以实现产量增加。水限制条件的一个特殊情况与土壤水分过多有关,导致植物根系缺氧。因此,氧气限制生产将是一个更合适的术语。其影响取决于土壤质地和排水措施,难以通过建模量化。