小麦生育期模拟模型的比较研究

对国际上较知名的小麦生育期模型进行比较,为作物生育期模型的改进和完善提供参考。以CERES-Wheat、APSIMWheat、WheatGrow中的生育期子模型为对象,从阶段划分、参数设置、模型算法和模拟效果等方面对其进行比较分析。结果表明:在阶段划分上,CERES-Wheat和APSIM-Wheat均以累积热时间为尺度;WheatGrow以生理发育时间为尺度,并提出以茎顶端发育为主线预测生育期。参数设置上,WheatGrow模型较CERES-Wheat与APSIM-Wheat模型增加了基本早熟性和温度敏感性参数。模型算法上,CERES-Wheat和APSIM-Wheat均以折线型函数描述温度对发育速率的影响,WheatGrow则采用了正弦指数函数或余弦指数函数进行模拟;CERES-Wheat和APSIM-Wheat的春化效应因子是基于日平均温度的经验函数,而WheatGrow是基于日平均温度的3段函数;3个模型对光周期效应的模拟均采用二次函数。利用不同生态点、播期、密度和高温处理的试验资料对上述3个模型模拟的小麦开花期和成熟期进行了检验,结果显示:在正常环境条件下3个模型模拟值和预测值之间的均方根误差(RMSE)为1～2 d,但在生育后期极端高温条件下,3个模型对生育期的模拟效果均较差,RMSE为4～5 d。3个模型在正常环境条件下对小麦生育期模拟均较为准确,其中CERES-Wheat模型对成熟期的预测效果最好,WheatGrow模型对开花期的预测效果最好,但在极端高温下3个模型的模拟误差均较大,有待进一步改进和完善。