基于AquaCrop模型的矮砧密植苹果灌溉制度优化

赵修帅; 敬凌琨; 张楠; 王洪博; 曹振玺; 王兴鹏

赵修帅,敬凌琨,张楠,王洪博,曹振玺,王兴鹏.基于AquaCrop模型的矮砧密植苹果灌溉制度优化[J].干旱地区农业研究,2026,(3):202~212

基于AquaCrop模型的矮砧密植苹果灌溉制度优化

Optimization of irrigation scheduling for dwarf rootstock high\|density apple based on the AquaCrop model

DOI：10.7606/j.issn.1000-7601.2026.03.19

中文关键词: 苹果灌溉制度 AquaCrop模型产量水分利用效率

英文关键词:apple irrigation regime AquaCrop model yield water use efficiency

基金项目:新疆生产建设兵团节水灌溉试验计划项目（BTJSSY-202310）

作者	单位
赵修帅	塔里木大学水利与建筑工程学院,新疆阿拉尔 843300；塔里木大学自治区教育厅普通高等学校现代农业重点实验室,新疆阿拉尔 843300
敬凌琨	塔里木大学水利与建筑工程学院,新疆阿拉尔 843300；塔里木大学自治区教育厅普通高等学校现代农业重点实验室,新疆阿拉尔 843300
张楠	塔里木大学水利与建筑工程学院,新疆阿拉尔 843300；塔里木大学自治区教育厅普通高等学校现代农业重点实验室,新疆阿拉尔 843300
王洪博	塔里木大学水利与建筑工程学院,新疆阿拉尔 843300；塔里木大学自治区教育厅普通高等学校现代农业重点实验室,新疆阿拉尔 843300；塔里木大学塔里木绿洲农业教育部重点实验室,新疆阿拉尔 843300
曹振玺	塔里木大学水利与建筑工程学院,新疆阿拉尔 843300；塔里木大学自治区教育厅普通高等学校现代农业重点实验室,新疆阿拉尔 843300；塔里木大学塔里木绿洲农业教育部重点实验室,新疆阿拉尔 843300
王兴鹏	塔里木大学水利与建筑工程学院,新疆阿拉尔 843300；塔里木大学自治区教育厅普通高等学校现代农业重点实验室,新疆阿拉尔 843300；塔里木大学塔里木绿洲农业教育部重点实验室,新疆阿拉尔 843300；农业农村部西北绿洲节水农业重点实验室,新疆石河子 832000

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中文摘要:

为明确AquaCrop模型在南疆地区矮砧密植滴灌苹果树生长模拟的适用性，并寻求苹果生育期的最优灌溉制度，利用2021—2022年田间实测数据（土壤含水量、冠层覆盖度、作物耗水量等）对模型参数进行率定与验证。通过校准后的模型分析了5种灌溉定额（360、450、540、630、720 mm）、3种灌水次数（15、20、25次）以及依据苹果各生育期需水量制定的15种灌溉水量分配比例情景下的苹果产量、耗水量和水分利用效率。结果表明：所有处理的冠层覆盖度、产量决定系数R²≥0.94、归一化均方根误差RMSE≤22.48%、拟合度指数d≥0.94，土壤含水量R²≥0.77、RMSE＜19.83 mm、标准均方根误差NRMSE不大于11.34%、d＞0.88，作物耗水量R²≥0.60、RMSE＜0.83 mm、NRMSE≤25.09%、d＞0.83，说明模型模拟效果表现良好。通过AquaCrop模型模拟15种不同灌溉场景并运用TOPSIS分析方法，发现当灌溉水量分配比例为1∶6∶2时，灌溉定额为540 mm、灌水次数为25次的灌溉方案表现最佳，苹果产量达到43 388 kg·hm^-2、水分利用效率为6.89 kg·m^-3、灌溉水利用效率为7.63 kg·m^-3。成果可为AquaCrop模型在多年生苹果树生长、产量预测以及田间用水管理等方面的应用积累经验，为南疆地区制定合理有效的苹果灌溉制度提供理论参考。

英文摘要:

To assess the applicability of the AquaCrop model in simulating the growth of dwarf rootstock densely planted apple trees under drip irrigation in southern Xinjiang and to determine the optimal irrigation regime for apple growth period, field data (soil water content, canopy cover, crop water consumption, etc.) during 2021-2022 were used for model calibration and validation. The calibrated model was employed to analyze apple yield, water consumption, and water use efficiency (WUE) under five irrigation quotas (360, 450, 540, 630, 720 mm), three irrigation frequencies (15, 20, 25 times), and 15 water allocation scenarios based on apple growth stage\|specific water requirements. The results showed that the canopy cover and yield, determination coefficient (R²) ≥0.94, normalized root mean square error (NRMSE) ≤22.48%, index of agreement (d) ≥0.94, soil water content R²≥0.77, RMSE<19.83 mm, NRMSE≤11.34%, d>0.88,and crop water consumption R²≥0.60, RMSE<0.83 mm, NRMSE≤25.09%, d>0.83, indicating that the model simulation effect was good. Using the AquaCrop\|simulated 15 irrigation scenarios and TOPSIS analysis, the optimal irrigation scheme was identified as a water allocation ratio of 1∶6∶2 (among growth stages), with an irrigation quota of 540 mm and 25 irrigation events, achieving an apple yield of 43 388 kg·hm^-2, WUE of 6.89 kg·m^-3, and irrigation water use efficiency of 7.63 kg·m^-3. These findings provide empirical support for applying AquaCrop in perennial apple tree growth modeling, yield prediction, and field water management, while offering a theoretical basis for optimizing irrigation strategies in southern Xinjiang’s apple production systems.

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