响应气候变化的棉花生长模拟与县域尺度产量评估

孟文博 王德胜,2 张楠楠 费 浩 唐梓涯 王 涛 白铁成,*

(1 塔里木大学南疆农业信息技术研究中心，新疆 阿拉尔 843300；2 华中农业大学植物科学与技术学院，湖北 武汉 430070)

棉花(GossypiumhirsutumL.)是重要的经济纤维作物和纺织工业原材料[1]。新疆维吾尔自治区(以下简称“新疆”)是中国最大的棉纤维产区，占全国棉纤维产量的近85%[2]。因此，新疆棉花区域和年际产量评价对棉花贸易和棉花种植政策制定具有重要意义，是确保棉花产业可持续发展的关键。县域尺度的产量评价也是精准农业的重要组成部分，可以快速定位低产棉田并探寻低产的可能原因。在全球变暖和气候胁迫的背景下，不同地区和年份的气候变化导致棉花产量存在差异性[3-4]。作物生长模型利用数学方程模拟了气象环境和农田管理对作物生长发育、光合生产、器官构建和产量形成的影响，已成为分析气候变化对作物产量影响的重要手段[5]。

成熟的棉花生长模型包括GOSSYM[6]，Cotton2K[6]，COTCO2[7]，OZCOT[8]和CROPGRO-Cotton[5,9]。此外，一些通用的作物生长模型也可用于模拟棉花生长，如EPIC[10]，WOFOST[11]，SUCROS[12]，GRAMI[13]，CropSyst[14]和AquaCrop[15]。虽然现有模型在模拟方法、细节和产量形成方面存在一定差异，但主要过程都包括物候、光能截获、碳同化、呼吸、器官形成、生物量积累和分配、胁迫因子模拟等[16]。这些模型也被用于水资源利用效率评估和灌溉管理[17-18]、氮磷动态与施肥管理[19-20]、质量模拟[21-22]和打顶管理[23]研究。

这些模型通过模拟气象、土壤水分、养分和田间管理对作物生长发育的贡献来估算作物产量，被广泛用于分析气候变化对棉花生产的影响。……