信息工程学院遥感与数字农业团队在国际顶级农林科学期刊《AgriculturalWater Management》发表了题为“Simulatingon the effects of irrigation on jujube tree growth, evapotranspiration andwater use based on crop growth model”的学术论文,反映了团队在果树作物生长模拟和精准数字管理研究方面的重要进展。
该杂志为中科院SCI期刊分区1区,Top期刊,影响因子4.021。论文第一作者和通信作者是白铁成教授,共同第一作者是张楠楠老师,共同通信作者是周保平教授。遥感与数字农业团队近五年获批国家自然基金项目11项,省部级和校级项目10余项,兵团科技特派员7人,累计科研经费500余万元。在国际顶级和著名期刊Agricultural Water Management、ComputersandElectronics in Agriculture, Remote sensing和Journal of Integrative Agriculture发表了多篇枣树生长模拟、遥感同化和长势产量监测方法方面的学术论文。开发的遥感和作物模型同化的枣树水氮精准管理技术,在兵团第一师累计推广应用50万亩,产生经济效益5863.4万元。


不同灌溉处理的每日实际蒸腾速率模拟
红枣具有重要的营养价值和经济、生态效益。在水资源短缺的干旱和半干旱地区,精确量化枣树生长对灌溉的响应对于提高水分利用效率(WUE)、改进管理策略和提质增产具有重要意义。然而,关于枣树水分需求的研究大多基于田间试验统计分析来确定灌溉策略,极少有研究侧重于使用作物生长模拟方法来定量分析水管理对枣树生长和水分利用效率的影响。该研究引入了广泛应用于一年生大田作物的WOFSOT(WOrld FOodStudies)模型,针对枣树生长发育和管理特点,校正和改进了模型参数,模拟每天的枣树发育动态和水分运移,并定量描述不同灌溉处理对产量,蒸散量和WUE的影响。

不同灌溉处理的水分胁迫天数模拟
研究结果表明,模拟的枣树茎,叶和果实总干重(TAGP)和叶面积指数(LAI)的增长动态与不同灌溉处理的实测值吻合度较高,TAGP的R2值从0.92到0.98,LAI从0.79至0.97,具有较高的精度(8.7%≤NRMSETAGP≤20.5%,8.1%≤NRMSELAI≤21.1%)。校准的模型在五种灌溉处理中模拟的土壤水平衡过程也具有较高的全局性能,显示出良好的一致性(R2≥0.78)和极低误差(NRMSE≤6.6%)。模拟的产量,实际蒸散量和WUE在两个不同田间持水量的果园中也被证实具有良好的一致性和高的精度。该方法可以定量描述灌溉策略对枣树生长动态、单产、蒸散量和水分利用效率的影响,有望成为土壤、气象、水管理和枣树生长耦合效应定量分析的新思路,对于改善果树作物灌溉管理和提质增产具有重要的应用价值。(文/张楠楠)
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.agwat.2020.106517