基于APSIM模型的北方农牧交错带轮作种植模式设计——以河北省张北县为例

作     者：王思嘉 贾蓉 臧华栋 葛军勇 曹丽霞 吴迪 WANG Sijia;JIA Rong;ZANG Huadong;GE Junyong;CAO Lixia;WU Di

作者机构：中国农业大学资源与环境学院北京100193 中国农业大学农学院北京100193 张家口市农业科学院河北省高寒作物研究所张家口075000 

出 版 物：《干旱区资源与环境》 (Journal of Arid Land Resources and Environment)

年 卷 期：2024年第38卷第7期

页      面：87-95页

核心收录：

学科分类：090101[农学-作物栽培学与耕作学] 09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家重点研发计划青年科学家项目(SQ2022YFD1900102) 中国气象局2024年决策气象服务专项经费研究项目资助 

主　　题：APSIM模型 轮作模式设计 作物产能 生态效益 经济效益 

摘      要：多样化轮作是缓解北方农牧交错带作物种植结构单一、土壤退化、生态功能弱化等问题的重要途径,定向设计区域适宜性的轮作模式对协调农业生产和生态保护等多目标协同至关重要。文中基于河北省张北县2017-2021年的轮作制度长期定位试验数据,利用作物模型APSIM(Agricultural Production Systems Simulator)进行调参与验证,评价了该模型在该区域的适用性,并利用验证后的APSIM模型模拟了该地区4种特色作物228种轮作模式10年的生长过程,基于投入产出和碳足迹评价法定量分析不同轮作模式的产能、生态效益与经济效益。结果表明,APSIM模型对研究区燕麦(Avena sativa L.)、马铃薯(Solanum tuberosum L.)、蚕豆(Vicia faba L.)和胡麻(Sesamum indicum L.)生产模拟的精度较高,归一化均方根误差(NRMSE)为4.3%-15.4%。在228种轮作模式模拟中:从能量当量产量来看,燕麦-蚕豆轮作模式的10年总能量当量产量最高,为4.13E+05 GJ/hm^(2)。从生态效益来看,马铃薯-蚕豆轮作模式的10年总净碳排放量最低,为0.42 t·C/hm^(2)。从经济效益来看,胡麻-蚕豆轮作模式的10年总综合收益最高,为65857.09元/hm^(2)。研究结果基于作物产能-生态效益-经济效益等多目标需求,为不同主体的不同需求对应选择适宜的轮作模式提供了理论依据。