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摘要
耕作改变了土壤物理特性，进而影响了作物生长和水分利用，定量研究不同耕作方式下的农田土壤水分动态与作物生长过程是制定合理耕作制度的基础。该研究在土壤水热碳氮模拟模型（Soil Water Heat Carbon Nitrogen Simulator,WHCNS）的基础上耦合了EPIC(Erosion-Productivity Impact Calculator）模型的土壤耕作模块，构建了适用于不同耕作方式的土壤水热碳氮过程模拟模型。利用华北平原南部河南商丘试验站2015—2017年实测的不同耕作方式下（深耕、免耕和轮耕）的土体储水量、叶面积指数、地上部干物质质量和产量数据对改进后的WHCNS模型进行了校验和模拟效果评价，并模拟分析了不同耕作方式对冬小麦和夏玉米农田蒸散量、作物产量和水分利用效率的影响。结果表明，所有处理的土体储水量、叶面积指数和地上部干物质质量模拟值与实测值的相对均方根误差均小于30%，一致性指数均大于等于0.90，纳什系数均大于等于0.58，决定系数均大于等于0.90，作物产量模拟值与实测值的决定系数达到0.99。与深耕和免耕相比，轮耕的两季冬小麦蒸散量分别降低了8.8%～10.8%和13.8%～21.0%，水分利用效率分别提高了6.7%～9.4%和15.7%～24.9%。与深耕和轮耕相比，免耕的两季夏玉米蒸散量分别降低了12.5%～12.9%和20.7%～22.2%，水分利用效率分别提高了13.4%～15.2%和29.1%～31.3%。耕作方式对产量的影响并不明显。总体而言，改进后的WHCNS模型可以较好地模拟华北平原不同耕作方式下土壤水分与作物生长的动态过程。
