农业节水科技奖获奖成果推介|农田蒸散发变化特征与模拟预报

主要完成单位

武汉大学、江西水利电力大学、华北水利水电大学、南京信息工程大学、潍坊学院

主要完成人

邱让建、吴立峰、龚雪文、罗玉峰、秦淑静、刘春伟、姜雪连、张 涛、任 飞、向小明

成果简介

精准量化农田蒸散发是破解我国农业水资源高效利用“卡脖子”问题的关键科学前提。蒸散发是农业耗水的最终主导去向，也是链接区域水一热—碳循环的核心过程，深刻影响区域气候。在全球气候变化与人类活动影响下，传统蒸散发理论在阐释关键因素影响农田蒸散发和实现复杂农田蒸散发的精准估算与预报方面，面临系统性挑战，亟需开展从多过程耦合机理到跨尺度模型构建的系统性方法创新。这不仅是数字农业种植中智能灌溉决策的基础，更直接支撑国家节水增粮战略的精准实施。

该成果针对农田精细化水分管理对精准蒸散发信息的迫切需求，以农田水分消耗为研究对象，以完善农业高效用水理论为目标，采用文献调研、田间试验观测与数学建模相结合的方法，构建了一套农田蒸散发变化特征和模拟预报方法体系，明晰了农田蒸散发对3类10种关键因素的响应特征和机制，识别了控制蒸散发的主导过程和因子；构建了考虑多因素影响的蒸散发估算模型，提出了一种不同类型气候变暖对蒸散发影响的评估方法，突破了传统模型只能评估全天变暖影响的瓶颈；提升了基于气温估算参考作物蒸散发的模拟和预报精度，实现了基于天气预报信息对作物蒸散发的短期预报。共发表学术论文80篇(含SCI/EI论文70篇)，其中SCI论文62篇(含41篇中科院1区TOP期刊论文，5篇IF>10,1篇IF=37.3)，被引1578次，ESI高被引论文3篇，授权专利2项，软件著作权11项，出版专著2部，成果融入江西赣抚平原等灌区和大型农场的智能用水决策平台，示范推广面积10.54万亩，节水3878万m³，新增利润5606万元，为推进国家农业节水的重大战略和水资源高效利用提供了重要科技支撑。

成果创新点

1.揭示了变化环境、非生物胁迫和管理措施等10种关键因素对作物蒸散发的影响特征、潜在机制和定量表征方法，解析了农田蒸散发和控制因子的频谱属性，识别了控制蒸散发的主导过程和因子。

2.构建了综合考虑冠层覆盖度、土壤水分、叶片衰老和气温影响的动态Priestley-Taylor模型和作物系数模型；创新提出了基于冠层覆盖度的能量分配方案和动态拟合方法，实现了不同类型气候变暖对蒸散发影响的评估，突破了传统模型只能评估全天变暖影响的瓶颈。

3.改进了基于气温估算太阳辐射和实际水汽压的模型，构建了基于公共天气预报数据预报日照时数进而太阳辐射的新方法，提升了基于气温模拟和预报参考作物蒸散发的精度，开发了基于气温的动态Priestley-Taylor模型，实现了农田蒸散发和水分需求的短期预报。