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气孔导度模型在春玉米持续水分胁迫过程的适用性研究  

干旱半干旱区，干旱，玉米，阈值，干旱监测，指标

主题3 技术、台站、交叉 > 专题3.3 气候服务、农业减灾与粮食安全

全球气候变暖驱动下，极端高温干旱事件呈高频强发态势，致使干旱易发区持续扩张。干旱半干旱区作为我国玉米主产区，复合型高温干旱胁迫严重破环作物生产系统，威胁区域农业生产和粮食安全。传统农业干旱监测因缺乏对干旱起始时间、累积效应及其对作物受损程度的动态量化表征，难以实现农业干旱监测的实时定量精准评估。因此，从承灾体作物自身出发，构建基于干旱影响机制的农业干旱灾害监测技术指标成为提升减灾防控能力亟待突破的领域。本研究通过干旱、高温干旱胁迫控制试验（盆栽/大田模拟），研究高温干旱对玉米生长发育及产量形成的影响机制，明确玉米对干旱、高温干旱的响应阈值。通过最优气孔导度模型与光合生理参数，构建基于影响机制的玉米农业干旱灾害监测技术指标。结果发现：在持续干旱胁迫下，Jarvis、Ball-Woodrow-Berry（简称：BWB）、Ball-Berry-Leuning（简称：BBL）和Optimal Stomatal Conductance Model（简称：OS）四种气孔导度模型中BWB气孔导度模型表现优于OS和BBL气孔导度模型，Jarvis气孔导度模型表现最差。引入土壤水分响应函数改进模型后，OS和BBL气孔导度模型的性能得到改善，而Jarvis和BWB气孔导度模型的性能有所减弱。从模型模拟效果来看，OS-θ气孔导度模型模拟效果优于BBL-θ、BWB-θ和Jarvis-θ气孔导度模型。无论是否引入土壤水分响应函数，OS气孔导度模型均表现最佳，适用于13%～89%各种土壤水分条件。分析OS模型在持续干旱过程适用性发现，玉米叶片光合生理参数和OS气孔导度模型模拟的气孔导度随着土壤水分的减小，出现了明显拐点，即玉米对干旱的响应阈值点，约在土壤相对湿度55%左右。利用净光合速率和气孔导度等光合生理参数，基于干旱影响机制，构建了玉米农业干旱灾害监测技术指标。