大豆模型蒸散模拟的雨养与灌溉条件对比研究：多模型评估与集成优化

《Agricultural and Forest Meteorology》：Inter-comparison of soybean models for simulation of evapotranspiration under rainfed and irrigated conditions

　　本文系统评估了9个大豆模型中的19种蒸散（ET）估算方法，基于内布拉斯加州灌溉与雨养条件下的高分辨率涡度协方差数据。研究发现，模型集成中位数（E-Median）能有效降低日ET模拟误差，尤其在数据稀缺的盲校（Blind calibration）中表现稳健（RMSE=0.90 mm d?1）。研究揭示了模型在冠层覆盖不全期残留物对土壤蒸发、全冠层期潜在ET及生殖后期叶片衰老对叶面积指数（LAI）影响等关键不确定性来源，为作物模型水分过程优化提供了重要依据。

　　

Highlight

Field data

本研究使用的数据来自美国内布拉斯加州米德大学农业研发中心的涡度协方差通量塔实验，涉及七个生长季（2002、2004、2006、2008、2010、2012、2014年）的玉米-大豆轮作试验。试验包括雨养和灌溉条件下的大豆种植，数据来源于Ameriflux网络的US-Ne3和US-Ne2站点。

Simulation of daily ET

模拟的ET中位数与观测值高度吻合（图1）。然而，个别模型在2012年（炎热干旱）的日ET模拟中表现较差。随着校准步骤（从步骤1到5）逐步加入作物生长、日ET和土壤水分数据，多数模型的日ET模拟性能得到提升。各校准步骤对四个不同冠层生长阶段的影响进一步分析如图2所示。ET模拟结果表明...

Conclusion

我们对大豆模型在不同水分管理和天气条件下模拟日ET及作物生长的全面评估，深化了理解并为模型改进提供了新视角。我们发现模型存在在冠层不完全覆盖期高估ET、而在雨养条件下全冠层期低估日ET（进而影响籽粒生长）的趋势。模型集成有效降低了ET模拟的不确定性，并显示出在数据有限情况下作为可靠ET估算工具的潜力。未来改进应聚焦于残留物对土壤蒸发的影响、全冠层期潜在ET的准确表征，以及生殖后期叶片衰老对LAI的动态影响。

CRediT authorship contribution statement

Kritika Kothari: 初稿撰写、可视化、项目管理、形式分析、概念化。

Andrew Suyker: 调查、数据整理。

Rafael Battisti: 初稿撰写、项目管理、方法论、概念化。

Kenneth J. Boote: 初稿撰写、项目管理、方法论、资金获取、概念化。

Sotirios Archontoulis: 审阅与编辑、调查。

Julie Constantin: 审阅与编辑...

Declaration of competing interest

作者声明以下可能被视为潜在竞争利益的财务/个人关系：

Montse Salmeron Cortasa报告获得了美国农业部（USDA-NIFA）的资助。其他作者声明无已知可能影响本工作的竞争性财务利益或个人关系。

Acknowledgments

作者感谢美国农业部国家食品与农业研究所（USDA-NIFA Grant #2019–67019–29470）对本研究的资助。