基于APSIM的黃土丘陵區(qū)旱地小麥氣候適宜性評價*

聶志剛，任新莊，李 廣，董莉霞，馬維偉，唐 潔，劉小娥，羅永忠

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基于APSIM的黃土丘陵區(qū)旱地小麥氣候適宜性評價*

聶志剛1，任新莊2，李 廣3**，董莉霞1，馬維偉3，唐 潔1，劉小娥3，羅永忠3

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院/甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，蘭州 730070； 3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，蘭州 730070）

為提高旱地小麥氣候適宜程度動態(tài)分析的能力，利用黃土丘陵典型區(qū)域定西1971-2005年逐日氣象資料及大田資料，建立小麥日氣候適宜度模型，計算各生長階段（營養(yǎng)生長階段、營養(yǎng)與生殖生長并進(jìn)階段、生殖生長階段）及全生育期綜合氣候適宜度，確定氣候適宜性綜合評價標(biāo)準(zhǔn)。通過本土化APSIM（Agricultural Production System Simulator）平臺，模擬小麥逐日生物量，采用動態(tài)逼近誤差平方和方法，確定氣候適宜性診斷分析標(biāo)準(zhǔn)。通過等級百分比比較的方法，檢驗(yàn)診斷分析標(biāo)準(zhǔn)，并定量、動態(tài)分析2002-2005年旱地小麥各生長階段及全生育期氣候適宜程度。結(jié)果表明，基于APSIM的診斷分析標(biāo)準(zhǔn)評價結(jié)果與基于綜合評價標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果相比，氣候適宜性等級相同和級差為1的占86%～90%；2002-2005年旱地小麥各生長階段及全生育期診斷分析結(jié)果均為較適宜，與研究區(qū)實(shí)際情況基本相符。該優(yōu)化方法為旱地小麥氣候適宜性分析的動態(tài)跟蹤提供了一定技術(shù)支持。

APSIM；綜合評價；動態(tài)診斷；小麥；模擬

地處新絲路經(jīng)濟(jì)帶甘肅段的定西是典型的黃土丘陵溝壑區(qū)域，生態(tài)環(huán)境屬干旱、半干旱過渡帶，農(nóng)作物生長對氣候變化的敏感性較高[1]。小麥?zhǔn)窃搮^(qū)域重要的糧食作物，其高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)約和環(huán)境友好性生產(chǎn)對經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)的推進(jìn)具有戰(zhàn)略性的作用。然而，近20a的氣候變暖抑制了黃土丘陵區(qū)小麥的穩(wěn)產(chǎn)與高效，因此，研究旱地小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量形成對氣候變化的適宜程度，對有效的田間管理具有十分重要的意義[2-4]。近年來，國內(nèi)有關(guān)學(xué)者因地制宜建立作物氣候適宜度模型，并對當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物氣候適宜程度進(jìn)行了評價。李秀芬等[5]結(jié)合WOFOST開展了東北地區(qū)玉米的氣候適宜度評價，魏瑞江等[6]建立了河北省冬小麥氣候適宜度動態(tài)模型并對其氣候適宜程度進(jìn)行了評價，侯英雨等[7]建立了東北地區(qū)春玉米氣候適宜度模型并開展應(yīng)用，任玉玉等[8]對農(nóng)作物氣候適宜度模型開展研究，并進(jìn)行了河南省棉花的氣候適宜程度評價工作，代立芹等[9]基于河北省夏玉米氣候適宜度模型分析了氣候適宜度的變化特征。從農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)換角度來看，上述氣候適宜度模型以溫度、降水和光照等氣候因素為自變量，以產(chǎn)量為應(yīng)變量，描述了氣候因素與產(chǎn)量之間的穩(wěn)態(tài)性能，但是從能量流動原理考慮，模型對于作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成等動態(tài)過程的跟蹤和估算水平有待進(jìn)一步提高[5,10]。

隨著智能計算和信息技術(shù)的快速發(fā)展，作物模擬模型作為一種系統(tǒng)分析方法，已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)定量分析的有效手段之一[4,11]。APSIM（Agricultural Production System Simulator）是由澳大利亞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)研究組（APSRU）1991年研制的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)模擬平臺，國內(nèi)外學(xué)者利用APSIM在地域的適用性、氣候變化對作物的影響效應(yīng)、水土保持評價以及水肥管理等領(lǐng)域取得了大量的研究成果[12-17]。本研究利用APSIM模型可逐日、定量、動態(tài)模擬作物生長過程的優(yōu)勢，開展旱地小麥生長過程對氣候變化適宜程度的研究，探討APSIM在旱地小麥氣候適宜度評價中的應(yīng)用效果，以期為旱地小麥氣候適宜性分析的動態(tài)跟蹤提供技術(shù)支持。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于甘肅省定西市安定區(qū)李家堡鄉(xiāng)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)旱農(nóng)試驗(yàn)站，為半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)典型區(qū)域，一年一熟制，春小麥?zhǔn)窃搮^(qū)域種植面積較大的作物。大田試驗(yàn)時間跨度2002-2005年，試驗(yàn)區(qū)域地處甘肅省中部偏南，海拔2000m，屬中溫帶半干旱區(qū)；年平均氣溫6.4℃，年均≥0℃積溫2933.5℃·d，年均≥10℃積溫2239.1℃·d，年均太陽輻射592.9kJ×m-2，日照時數(shù)2476.6h，日照充足，溫差較大；無霜期140d；研究區(qū)域地勢平坦，無灌溉條件，多年平均降水量391.0mm，主要集中在7、8、9月，且多以暴雨形式出現(xiàn)，年蒸發(fā)量1531mm，干燥度2.53，80%保證率的降水量為365mm；試驗(yàn)地土壤為黃綿土，土壤容重1.17g×cm-3，pH8.36，土壤有機(jī)質(zhì)12.01g×kg-1，全氮0.76g×kg-1，全磷1.77g×kg-1[13-15]。

1.2 資料來源

研究區(qū)氣象站點(diǎn)設(shè)置在距試驗(yàn)地西2km的定西縣李家堡試驗(yàn)站，1971-2005年日均氣溫（℃）、日最高氣溫（℃）、日最低氣溫（℃）、日降水量（mm）和日照時數(shù)（h）等氣象數(shù)據(jù)來源于甘肅省氣象局歷史資料。

供試作物為定西35號春小麥，小麥生長過程中各項(xiàng)觀測資料來自甘肅省定西市安定區(qū)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)旱農(nóng)試驗(yàn)站2002-2005年田間實(shí)測數(shù)據(jù)。每年3月中旬播種，7月底收獲，小麥生育期共124d左右，依小麥產(chǎn)量形成過程，將其劃分為3個主要生長階段，即營養(yǎng)生長階段（3月19日-5月20日）、營養(yǎng)生長和生殖生長并進(jìn)階段（分5月21日-6月20日），以及生殖生長階段（6月21日-7月21日）[18]。

1.3 評價方法與檢驗(yàn)

1.3.1評價方法

首先，基于試驗(yàn)站1971-2005年逐日氣象資料和大田資料，建立黃土丘陵區(qū)旱地小麥逐日氣候適宜度模型，計算各生長階段及全生育期綜合適宜度，確定氣候適宜性綜合評價標(biāo)準(zhǔn)。同時，通過本土化的APSIM模型，模擬小麥逐日生物量，采用動態(tài)逼近誤差平方和方法，確定氣候適宜性診斷分析標(biāo)準(zhǔn)。采用等級百分比比較的方法驗(yàn)證基于綜合評價標(biāo)準(zhǔn)與診斷分析標(biāo)準(zhǔn)的小麥3個主要生長階段及全生育期的多年評價結(jié)果。

1.3.2 APSIM模型簡介

APSIM模擬平臺以研究區(qū)氣候和土壤資料為基本知識庫，以作物屬性模塊APSIM-Wheat為通用生長模擬框架[17]。模擬實(shí)驗(yàn)中，APSIM平臺參數(shù)（表1和表2）[13]均源于李廣等在黃土丘陵溝壑區(qū)APSIM適用性研究中經(jīng)過反復(fù)本土化修訂的參數(shù)，以d為單位，模擬1971-2005年小麥逐日生物量，模擬結(jié)果有較高精度[13]。

表1 用于APSIM模擬的研究區(qū)主要土壤屬性參數(shù)

Note: BD is bulk density, WC is wilting coefficient, DU is drainage upper limit, SM is saturated moisture, CA is coefficient of air-dry, CS is conductivity of soil water, LW is lower water limit of wheat.

表2 小麥模塊的初始參數(shù)值

1.3.3 旱地小麥綜合氣候適宜度模型

（1）根據(jù)李秀芬等[5, 19-21]的研究，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，建立旱地小麥日氣候適宜度模型分別為

（2）

（3）

（5）

（2）將某生長階段的逐日溫度、降水和光照適宜度求和并取算術(shù)平均值得到某生長階段溫度、降水和光照適宜度，進(jìn)而建立旱地小麥綜合氣候適宜度模型，即

（7）

（8）

綜合氣候適宜度模型從氣候因素貢獻(xiàn)和生長時間權(quán)重兩方面衡量。采用5a滑動平均法，將春小麥產(chǎn)量進(jìn)行趨勢產(chǎn)量和氣象產(chǎn)量分離，將春小麥各生長階段溫度、降水、光照適宜度設(shè)為自變量，氣象產(chǎn)量即為因變量，通過線性回歸計算，得到相關(guān)系數(shù)與通徑系數(shù)，計算三要素對氣象產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率，并歸一化處理，得到貢獻(xiàn)效率系數(shù)如表3[24]；將各生長階段綜合氣候適宜度對氣象產(chǎn)量貢獻(xiàn)率進(jìn)行歸一化處理，即得時間權(quán)重系數(shù)如表4[24]。

表3 旱地小麥各生長階段溫度、降水和光照適宜度貢獻(xiàn)效率系數(shù)

表4 旱地小麥全生育期氣候適宜度時間權(quán)重系數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 旱地小麥氣候適宜性綜合評價標(biāo)準(zhǔn)

由綜合氣候適宜度模型式（7）和式（8），計算研究區(qū)近30a（1971-2005年）小麥各生長階段及全生育期多年平均綜合氣候適宜度，即黃土丘陵區(qū)旱地小麥3個主要生長階段及全生育期的氣候適宜性綜合評價指數(shù)。

根據(jù)國內(nèi)外對農(nóng)業(yè)氣候適宜性劃分標(biāo)準(zhǔn)的研究[25-26]，參照農(nóng)業(yè)部門有關(guān)糧食作物產(chǎn)量的豐歉指標(biāo)，即當(dāng)年產(chǎn)量與前5a產(chǎn)量均值的距平百分率大于10%，為豐年，小于-10%為歉年[5]，以綜合評價指數(shù)為基準(zhǔn)，初步設(shè)定旱地小麥綜合評價分級值，并將適宜程度劃分為4級評價標(biāo)準(zhǔn)。3表示非常適宜，高于綜合評價指數(shù)的120%；2表示較適宜，高于綜合評價指數(shù)但低于非常適宜標(biāo)準(zhǔn)；1表示基本適宜，低于綜合評價指數(shù)但高于綜合評價指數(shù)的80%；0表示不適宜，低于綜合評價指數(shù)的80%。根據(jù)上述數(shù)字化分級標(biāo)準(zhǔn)，建立黃土丘陵區(qū)旱地小麥氣候適宜性綜合評價標(biāo)準(zhǔn)（表5）。依據(jù)綜合評價標(biāo)準(zhǔn)計算綜合氣候適宜度，進(jìn)而得到研究區(qū)第j年小麥各生長階段及全生育期的氣候適宜性綜合評價指標(biāo)，用表示，取值分別為3（非常適宜）、2（較適宜）、1（基本適宜）以及0（不適宜），取值為1、2、3和4，分別表示營養(yǎng)生長階段、營養(yǎng)和生殖并進(jìn)階段、生殖生長階段以及全生育期。

表5 黃土丘陵區(qū)旱地小麥氣候適宜性綜合評價標(biāo)準(zhǔn)

2.2 旱地小麥氣候適宜性診斷分析標(biāo)準(zhǔn)

黃土丘陵區(qū)旱地小麥氣候適宜性診斷分析標(biāo)準(zhǔn)確定辦法為：

（1）基于APSIM模型，模擬研究區(qū)1971-2005年小麥逐日地上生物量。

（2）以多年逐日模擬生物量為基礎(chǔ)，按滑動平均方法，計算第j年逐日生物量與前5a同日平均值的距平百分率，將逐日距平百分率按階段求平均值，得到第j年各生長階段及全生育期的距平百分率，記為。

（5）利用綜合氣候適宜度模型式（7）和式（8），基于旱地小麥氣候適宜性綜合評價標(biāo)準(zhǔn)（表5），計算近30a來研究區(qū)小麥各生長階段及全生育期氣候適宜性綜合評價指標(biāo)（）；根據(jù)，已知多年、和的表達(dá)式，基于窮舉算法，利用VB.NET語言，目標(biāo)函數(shù)（）最小時的X即為最適診斷分級值，計算得到X值為0.09。

由此得到黃土丘陵區(qū)旱地小麥氣候適宜性診斷分析標(biāo)準(zhǔn)，即當(dāng)?shù)趈年各生長階段及全生育期的距平百分率＞0.18時氣候適宜性診斷分析指標(biāo)為3（非常適宜），0.09＜≤0.18時為2（較適宜），-0.09≤≤0.09 時為1（基本適宜），＜-0.09時為0（不適宜）。

（10）

式中，j表示年份，i取值為1、2、3和4，分別表示營養(yǎng)生長階段、營養(yǎng)和生殖并進(jìn)階段、生殖生長階段及全生育期。

診斷分析標(biāo)準(zhǔn)的建立，由小麥生長過程逐日生物量切入，以生物量與前5a平均值的距平百分率為氣候適宜性診斷分析指標(biāo)確定依據(jù)，其本質(zhì)是在分析小麥生長過程中生物量對氣候變化的適宜程度，而生物量是小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量形成動態(tài)過程的重要衡量指標(biāo)之一，所以診斷分析方法的估算，已不再是單純考慮氣候因素與產(chǎn)量的關(guān)系，而是關(guān)注到作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的動態(tài)過程。其中，診斷分析指數(shù)（）的計算，采用逐日距平百分率階段性平均值的算法，主要是考慮到將綜合評價標(biāo)準(zhǔn)和診斷分析標(biāo)準(zhǔn)放在相同時間區(qū)間內(nèi)，使目標(biāo)函數(shù)（）的建立和診斷分級值X的計算有依據(jù)、可實(shí)現(xiàn)，況且實(shí)際大田耕作中也是有針對性地改善小麥各生長階段的適宜程度，所以，此算法盡管對第j年小麥生長過程的逐日動態(tài)跟蹤不利，但仍然具有一定實(shí)際意義，今后可在動態(tài)跟蹤方面進(jìn)一步優(yōu)化。

2.3 旱地小麥氣候適宜性診斷標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)

基于綜合評價標(biāo)準(zhǔn)和診斷分析標(biāo)準(zhǔn)，計算研究區(qū)近30a（1971-2005年）的逐年各生長階段及全生育期的綜合評價指標(biāo)（）和診斷分析指標(biāo)（）。比較近30a來小麥各生長階段及全生育期氣候適宜性評價結(jié)果，如表6所示，利用APSIM進(jìn)行的小麥氣候適宜性動態(tài)診斷，各生長階段及全生育期與評價結(jié)果等級相同的占51%～74%，等級相同和級差為1的占86%～90%。表明檢驗(yàn)結(jié)果整體擬合度較好，但個別評價點(diǎn)等級相差大于2，結(jié)果差異明顯，這主要是由于多年逐日生物量是基于本土化APSIM平臺的模擬實(shí)驗(yàn)獲得，增加了誤差來源。但總體來看，基于APSIM的診斷方法可用于小麥生長對氣候變化適宜程度的分析。

表6 多年綜合評價法()與診斷分析法()評價結(jié)果的比較（用百分比表示，%）

Table 6 Comparison of evaluation results between andfrom 1971 to 2005 (percent,%)

表6 多年綜合評價法()與診斷分析法()評價結(jié)果的比較（用百分比表示，%）

生長階段Growth stage等級相同Grade same相差1級±1 Grade相差2級±2 Grade相差大于2級>±2 Grade 營養(yǎng)生長階段Nutrition513577 并進(jìn)階段Nutrition and reproduction632692 生殖生長階段Reproduction7416100 全生育期Whole growth stage721486

2.4 旱地小麥氣候適宜性診斷結(jié)果分析

利用APSIM平臺模擬2002-2005年小麥逐日生物量，進(jìn)行旱地小麥氣候適宜性動態(tài)診斷分析。 結(jié)果顯示，2002-2005年小麥3個主要生長階段及全生育期內(nèi)，氣候適宜性動態(tài)診斷結(jié)果均為較適宜（表7）。

表7 2002-2005年診斷分析法（）評價結(jié)果（適宜性等級）

Table 7 The evaluation results of from 2002 to 2005（suitability grade）

表7 2002-2005年診斷分析法（）評價結(jié)果（適宜性等級）

生長階段Growth stage2002200320042005 營養(yǎng)生長階段Nutrition2222 并進(jìn)階段Nutrition and reproduction2222 生殖生長階段Reproduction2222 全生育期Whole growth stage2222

根據(jù)農(nóng)業(yè)氣象部門監(jiān)測公報（表8），2002-2005年定西地區(qū)小麥全生育期內(nèi)，光照和溫度與歷年情況變化不大，光照充分，溫度波動較小，基本處于較適宜水平以上，能夠確保小麥正常生長需要。降水是影響小麥正常生長的主要因素[14]，2002、2004和2005年降水量分別為328.6、326.9和428.6mm，且集中在7-9月，為研究區(qū)典型降水量及分布狀況，降水適宜性基本保持在較適宜水平，滿足小麥生長發(fā)育；2003年降水量達(dá)到564.5mm，顯著高于其它年份，50%的降水分布在小麥?zhǔn)斋@后(8-10月)，降水量為非典型性，但是降水季節(jié)分布具有典型的研究區(qū)氣候特征。根據(jù)2002-2005年田間試驗(yàn)監(jiān)測結(jié)果，營養(yǎng)生長階段平均氣溫（9.4、9.6、10.2、10.2℃）均在最適宜溫度以下，但未低于下限溫度，有效降水次數(shù)和降水總量均較少，營養(yǎng)生長階段內(nèi)由于小麥植株較小，加之氣溫不高，所以較少的有效降水并不會對小麥生長造成大的影響，氣候條件仍較適宜小麥生長；并進(jìn)生長階段平均氣溫（16.8、17.1、15.5、17.1℃）略低于最適溫度，有效降水次數(shù)和降水總量較少，但相比營養(yǎng)生長階段有所增加，氣候條件較適宜小麥生長；生殖生長階段平均氣溫（20.4、18.2、19.1、19.2℃）接近最適溫度，有效降水次數(shù)和降水總量相比前兩個階段有較大幅度增加，基本能滿足小麥在該階段的水分消耗，氣候條件較適宜小麥生長。2003年降水較多，但是該年小麥產(chǎn)量僅1645.4kg×hm?2，并非1971-2005年的最高值[14]，這主要是由于降水季節(jié)分布不合理，因此，該年小麥生長對氣候因素的適宜程度未達(dá)到非常適宜水平，為較適宜。

表8 2002-2005年定西地區(qū)氣象數(shù)據(jù)

綜上所述，2002-2005年基于APSIM的旱地小麥氣候適宜性診斷分析結(jié)果與農(nóng)業(yè)氣象部門監(jiān)測公報結(jié)果基本相符，說明基于APSIM的診斷分析標(biāo)準(zhǔn)可用于黃土丘陵地區(qū)旱地小麥的氣候適宜性評價。

3 結(jié)論與討論

（1）利用APSIM平臺模擬近30a（1971-2005年）小麥逐日生物量，采用動態(tài)逼近誤差平方和的方法，確定基于模擬量的旱地小麥氣候適宜性診斷分析標(biāo)準(zhǔn)，與基于實(shí)測氣象數(shù)據(jù)的旱地小麥綜合評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較檢驗(yàn)。結(jié)果表明，評價結(jié)果等級相同的占51%～74%，等級相同和級差為1的占86%～90%，說明基于APSIM的診斷分析方法可用于小麥生長對氣候變化適宜程度的分析，這與李秀芬等[5]基于WOFOST模型建立東北地區(qū)玉米氣候適宜性診斷分析方法的研究成果一致。盡管檢驗(yàn)結(jié)果整體擬合度較好，但級差≥2的仍占10%～14%，這主要是由于田間數(shù)據(jù)的積累和獲取難度較大，降低了APSIM模型的本土化程度，而診斷分析標(biāo)準(zhǔn)的建立又依賴模擬數(shù)據(jù)，從而增加了誤差來源；加之由于APSIM模型未考慮極端氣候條件的模擬，并且診斷分析標(biāo)準(zhǔn)建立時，被跟蹤量僅有生物量，反映小麥生長動態(tài)過程存在局限性。今后將在氣象、田間數(shù)據(jù)積累的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高APSIM的模擬精度，并通過多因素跟蹤優(yōu)化診斷分析標(biāo)準(zhǔn)，提高該方法的適用性。

（2）利用APSIM平臺模擬2002-2005年小麥逐日生物量，進(jìn)行旱地小麥氣候適宜性動態(tài)診斷分析的結(jié)果表明，小麥全生育期內(nèi)，光照和溫度與歷年情況較一致，光照充分，溫度波動較小，基本處于較適宜水平以上，能夠確保小麥正常生長需要，降水是影響小麥正常生長的主要?dú)夂蛞蛩兀@與李廣等[14]關(guān)于降水量分配對旱地小麥產(chǎn)量影響的研究結(jié)論一致。

（3）針對旱地小麥生長對氣候變化的適宜程度，通過基于實(shí)測氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行的綜合評價，同時采用本土化APSIM模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行的診斷分析的研究發(fā)現(xiàn)，前者從溫度、降水、光照適宜度出發(fā)，以產(chǎn)量為落腳點(diǎn)，通過滑動平均與線性回歸確定氣候三要素及生長時間對產(chǎn)量的權(quán)重系數(shù)，計算綜合氣候適宜度，進(jìn)而確定綜合評價標(biāo)準(zhǔn)，該方法強(qiáng)調(diào)三因素與產(chǎn)量的直接聯(lián)系，描述了氣候因素與產(chǎn)量的穩(wěn)態(tài)性能。后者通過逐日生物量的距平處理，采用動態(tài)逼近誤差平方和的方法，確定旱地小麥氣候適宜性診斷分析標(biāo)準(zhǔn)，該方法側(cè)重描述小麥生長過程中生物量隨氣候三要素的變化情況，其實(shí)質(zhì)是生物量對氣候變化的適宜性分析，其中，診斷分析指數(shù)的計算，能夠反映被跟蹤量與前5a的動態(tài)比較結(jié)果，逐日距平百分率階段性平均值的算法，將綜合評價標(biāo)準(zhǔn)和診斷分析標(biāo)準(zhǔn)放在相同時間區(qū)間內(nèi)進(jìn)行比較，盡管不能實(shí)現(xiàn)小麥生長過程的逐日動態(tài)跟蹤，但實(shí)際大田管理目標(biāo)也是階段性改善小麥生長的適宜程度，所以診斷分析方法仍然具有一定實(shí)際意義，今后將在動態(tài)跟蹤方面進(jìn)一步優(yōu)化。

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APSIM-based Evaluation of Climate Suitability on Wheat in Dryland in the Hill-gullied Region of the Loess Plateau

NIE Zhi-gang1, REN Xin-zhuang2, LI Guang3, DONG Li-xia1,MA Wei-wei3, TANG Jie1,LIU Xiao-e3, LUO Yong-zhong3

（1.College of Information Science and Technology/College of Resources and Environmental Sciences, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China;2.College of Agronomy, Gansu Agricultural University, Lanzhou, 730070;3.College of Forestry, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070）

In order to improve the dynamic analysis ability about climate suitability level of drylang wheat, based on daily meteorolosical data of Dingxi experimental station, field experimental data from 1971 to 2005, the daily climate suitability degree model of dryland wheat was established in the hilly-gullied region of the Loess Plateau. By using the model, the comprehensive climate suitabilityindices were calculated and the comprehensive evaluation standards were confirmed during each growth stage(nutrition growth stage, nutrition and reproduction growth stage, reproduction growth stage) and whole stage of wheat. The wheat daily biomass was simulated by applying suitable APSIM. The diagnosis analysis standards of climate suitability were determined by methods of dynamic approximation error sum of squares and were verified by comparing the evaluation results based on APSIM and those based on the daily climate suitability degree model with grade percentage method. During the main growth stage of wheat from 2002 to 2005, the climate suitability level of dryland wheat was analyzed and evaluated by using diagnosis analysis standards. The results showed that the evaluation results based on APSIM and those based on the daily climate suitability degree model were in substantial agreement grade identical and differ by one grade accounted for 86%-90%.The diagnosis analysis results of each growth stage and whole stage of dryland wheat were more suitable from 2002 to 2005, and that was basically consistent with actual circumstances of experimental region. The APSIM-based optimization method could improve the tracing analysis ability about climate suitability level of wheat and could provide technical assistance for wheat production adapting to climatic change.

APSIM; Comprehensive evaluation; Dynamic diagnosis; Wheat; Simulation

10.3969/j.issn.1000-6362.2017.06.005

2016-09-28

甘肅省高等學(xué)校科研項(xiàng)目（2014A-058；2016A-067）；國家自然科學(xué)基金（31660348；31560378；31560343；41561022）；甘肅省自然科學(xué)基金（1506RJZA015）；甘肅省青年科技基金計劃項(xiàng)目（1506RJYA005）

聶志剛（1980-），博士生，副教授，主要從事作物生長模擬模型研究。E-mail：niezg@gsau.edu.cn

聶志剛,任新莊,李廣,等.基于APSIM的黃土丘陵區(qū)旱地小麥氣候適宜性評價[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2017,38(6):369-377

**通訊作者。E-mail：lig@gsau.edu.cn