基于APSIM模型的内蒙古四大生态区不同降水年型下主要作物适应性评价

[目的]探究内蒙古四大生态区(黄土高原、阴山北麓、燕山丘陵和大兴安岭)不同降水年型下主要作物(玉米、马铃薯、莜麦、油菜、油葵和食葵)的适应性,为优化内蒙古主要作物布局提供重要科学参考.[方法]本研究选取4个生态区的典型站点,应用验证后的APSIM模型定量6种作物的潜在产量、雨养产量和产量差,以此计算不同降水年型下作物减产率,评估其适应性并基于作物水分生产函数解析作物对水分的敏感性.[结果](1)6种作物营养生长期、生殖生长期和产量模拟值与实测值的RMSE分别为10.1 d、8.9 d和1 322.4 kg·hm-2,NRMSE分别为14.6％、19.2％和22.6％,表明模型能够较好地模拟不同区域各作物的生长发育和产量形成.(2)玉米、马铃薯、莜麦、油菜、油葵与食葵的潜在干重产量分别为12 024±4 874、7 315±806、6 611±906、2 424±326、2 721±205、4 905±428 kg·hm-2,莜麦与食葵的最大潜在产量在阴山北麓,其他4种作物的最大潜在产量在黄土高原.玉米、马铃薯、莜麦、油菜、油葵与食葵的雨养干重产量分别为3 056±2 902、3 337±1 608、2 974±1 677、912±511、869±618、1 508±984 kg·hm-2,6 种作物的雨养产量自西向东递增,在大兴安岭达到最大值.玉米、马铃薯、莜麦、油菜、油葵与食葵的产量差分别为8 968±5 844、3 978±2 358、3 637±2 122、1 512±832、1 852±749、3 397±1 328 kg·hm-2,除玉米与莜麦外的4种作物产量差自西向东递减,在大兴安岭达到最低值.(3)以雨养产量相对于潜在产量的减产率为干旱指标,并参考雨养产量的变异系数,则在雨养条件下,黄土高原区各作物均不适宜种植;阴山北麓区枯水年各作物均不适宜种植,平水年适宜种植马铃薯,丰水年则适宜种植马铃薯、莜麦;燕山丘陵区枯水年各作物均不适宜种植,平水年适宜种植马铃薯与莜麦,丰水年6种作物均适宜种植;大兴安岭区枯水年适宜种植马铃薯、莜麦、油菜与食葵,平水年与丰水年6种作物均适宜种植.(4)6种作物的相对蒸散与相对产量的线性相关均达到了极显著水平(P＜0.01),R2在0.84-0.99.作物对水分亏缺的敏感度为:油葵＞食葵＞玉米＞莜麦＞油菜＞马铃薯.[结论]本研究揭示了内蒙古四大生态区不同降水年型下作物的适应性,6种作物对水分的敏感性差异较大,雨养条件下,马铃薯在阴山北麓与燕山丘陵的平水年与丰水年型以及大兴安岭的所有年型下均适宜种植,莜麦在阴山北麓的丰水年型、燕山丘陵的平水和丰水年型以及大兴安岭的所有年型下均适宜种植,油菜与食葵在燕山丘陵的丰水年,大兴安岭的所有年型下均适宜种植,而玉米与油葵仅在燕山丘陵的丰水年,大兴安岭的平水年与丰水年型下适宜种植.