《Frontiers in Agronomy》：Assessing maize water productivity and management strategies with AquaCrop under semi-arid conditions in Morocco
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本研究首次在摩洛哥苏斯-马萨地区利用AquaCrop模型对青贮玉米的冠层覆盖度（CC）、土壤含水量（SWC）及生物量进行精准模拟（R2=0.93–0.98，NSE>0.94），并系统评估了覆盖（Mulching）、播期调整及灌溉阈值（如120% RAW）等管理措施对水分利用效率（WP）的提升效应。结果显示，合成覆盖使实际蒸散量（ETc act）降低17%、水分生产力（WP）提高35%；提前播种40天使生物量增加8%，蒸腾水分生产力（WPTr）提升14%。研究为半干旱区农业水资源优化提供了可靠的决策支持工具。
研究背景与意义
气候变化加剧了非洲半干旱地区的农业水资源压力，摩洛哥苏斯-马萨盆地作为重要农业区，面临地下水超采与降水波动双重挑战。青贮玉米作为主要饲料作物，其高产需水特性与当地水资源短缺矛盾突出。过程模型AquaCrop能够量化管理措施对作物水分利用的影响，但该模型在本地化青贮玉米种植系统中的适用性尚未系统验证。
材料与方法
研究基于2012–2024年共17个田块的实测数据，对AquaCrop模型进行校准与验证。关键参数包括冠层生长系数（CGC）、冠层衰退系数（CDC）、最大蒸腾系数（KcTr,x）及标准化水分生产力（WP*）。土壤水力参数通过压力板仪测定或基于土壤质地的传递函数估算，气象数据源自当地气象站。模型性能通过决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）、纳什-苏特克利夫效率系数（NSE）等指标评估。
模型校准与验证结果
AquaCrop在模拟冠层覆盖、土壤水分动态及生物量方面表现优异。冠层覆盖模拟的R2为0.94，RMSE为7.0–7.25%；土壤含水量模拟的R2达0.93–0.95，RMSE为5.71–7.56 mm；生物量模拟的R2为0.97–0.98，RMSE为0.74–1.12 t ha–1。模型对水分胁迫响应敏感，能准确捕捉不同灌溉策略下的作物生长差异。
管理情景模拟分析
覆盖措施中，合成覆盖（塑料地膜）可几乎完全抑制土壤蒸发，使蒸腾比例提升，水分生产力（WPETcact）提高34%。有机覆盖（秸秆）效果次之，蒸发减少约17%。播期调整显示，提前播种20–40天可利用早期低温条件延长营养生长期，生物量增加8%，WPTr提升14%。灌溉阈值试验表明，在根系可吸水量（RAW）耗尽120%时灌溉，可实现蒸发量降低41%，WPETcact提高14%，且产量保持参考水平的95%。亏缺灌溉情景下，75% ETc处理在节水26%的同时维持94%的生物量，为最优节水策略；50% ETc则导致生物量下降逾30%。
讨论与展望
AquaCrop在苏斯-马萨地区的成功应用证实其可作为青贮玉米水分管理的可靠工具。然而，模型对养分限制、病虫害胁迫及极端水分胁迫的模拟仍存在简化，未来需结合机理模块增强其对多逆境耦合的响应能力。此外，管理策略的田间验证、气候变化情景下的长期模拟及社会经济可行性分析是下一步重点研究方向。
结论
AquaCrop模型能够有效支持摩洛哥半干旱区青贮玉米的水分优化管理。通过实施合成覆盖、提前播种、基于RAW阈值的灌溉调度及适度亏缺灌溉（75% ETc），可在不显著减产的前提下显著提升水分利用效率，为区域农业水资源可持续利用提供科学依据。
