农业技术转化决策系统( DSSAT，Decision Support System for Agrotechnology
Transfer)是一个以模拟作物生长为基础的机理模型系统，可逐日模拟作物生长和发育
过程，可响应许多因素，包括作物遗传特性、管理措施、环境、氮素和水分胁迫、病
虫害等，主要用于农业试验分析、农业产量预报、农业生产风险评估、气候对农业的
影响评价等，也可用于作物光温、降水生产潜力的模拟、作物栽培方案的优化等，可
以为农业技术选择提供合理有效的决策和预测。CERES（Crop-Environment Resource
Synthesis System）系列模型是密西根州立大学Ruthie教授等在20世纪80年代初建立的
谷类作物模拟模型，它不仅能模拟作物生长发育的主要过程，还能模拟土壤养分平衡
(矿化、硝化、反硝化、固氮、淋溶、吸收和利用等)与水分平衡(有效降雨、径流、蒸
发、蒸腾、土壤水分的垂直流动与渗漏等)，其作为DSSAT模型中的主要作物生长模
型之一在本世纪初在我国开始得到应用。
本研究以陕西安塞农田生态系统国家野外科学观测研究站 2002、2003、2005 年
春玉米田间试验结果为基础，利用 DSSAT4.5 中的 CERES-Maize 模型对春玉米生育
期、产量、生物量进行模拟，并结合田间实测数据进行对比分析，对 CERES-Maize
模型在该区春玉米种植中的适用性进行评价，并且在完成模型参数调试的基础上，设
定一系列的施肥和灌溉情景，利用 DSSAT-CERES 模型在平水年份 2005 年的光照、
气温、降雨等条件下模拟不同情景下春玉米生长的情况，结合模拟结果对该区春玉米
种植中的水肥效应进行分析探讨，得到以下一些结论：
1）在正常降雨条件的情况下，CERES-Maize 模型能够较好的模拟黄土高原丘陵
沟壑区春玉米的生长过程、地上部分生物量以及收获产量—2002 年和 2005 年对春玉
米生育时期的模拟误差均在 3 天以内，产量模拟的归一化的均方根误差（n-RMSE）
和平均相对误差（MRE）均小于 10%，生物量模拟的误差稍大，但均在可接受范围
内。
2）在降雨较少的年份，模型对作物生产实际情况的再现能力相对变弱—2003 年模拟的生育期时间和春玉米实测生育期时间基本吻合，唯独出苗日期相差较大为 9
天；产量模拟的 n-RMSE 和 MRE 分别为 6.47%和 5.03%；地上生物量模拟误差稍大，
模拟结果的 n-RMSE 和 MRE 分别为 31.81%和 30.21%，说明 CERES-Maize 模型还不
能很好的模拟干旱年份下作物的生长过程。
进一步对模型的模拟过程分析发现，模型在春玉米模拟过程中，对作物系数 Kc
的确定与实际研究中有所差异，据相关研究表明，Kc 在作物生长过程中是介于 0-1
之间变化的，然而模型在模拟过程中默认 Kc 为定值 1，对 Kc 的高估使得模型对作物
的干旱胁迫的模拟加重，从而导致模拟结果低于实测的结果。值得说明的是 2003 年
春玉米生育期间降水分布与其余两年差别较大，表现为前期降水很少，后期降水较多，
在春玉米生长后期的降水补充在一定程度弥补了前期干旱造成的生物量和产量损失，
灌浆期间增加的干物质首先用来满足籽粒的需要，剩余的才会转移到茎，所以模型可
以很好的对籽粒产量进行模拟，而对生物量的模拟误差偏大。要使模型更好的运用于
干旱地区，以上模拟过程需要进一步完善和改进。
3）在平水年分（2005 年为例）的气象条件下的一系列预测模拟结果表明：雨养
条件下，对不同有机肥用量和氮肥用量处理下的春玉米生长进行模拟，春玉米产量和
地上生物量的结果均表明，在控制氮肥用量的同时可以通过增施有机肥料来弥补由于
少使用氮肥而带来的产量损失；就肥料的投入量对春玉米产量的增加效果而言，7500
kg/hm 2 的有机肥料和 400 kg/hm 2 氮用量处理（M1N4）与 15000 kg/hm 2 有机肥料和 300
kg/hm 2 氮用量处理（M2N3）下春玉米的产量、生物量以及氮的偏生产率均相差不大，
且都维持在较高水平，两个处理的效果基本相同并且都优于其他处理方式。
4）对灌一水条件下各个施肥处理进行模拟，结果表现为：在有机肥和 N 肥用量
较低的情况下，生育期内灌一水（无论是哪个生育期）对春玉米产量影响可能不大，
此时，春玉米产量的主要限制因素可能是肥料用量；然而在有机肥和 N 肥使用量均
较大的条件下，灌水对产量的增加有明显的促进效果。此外，同一施肥水平下不同时
期的灌水处理产量均表现为在灌浆期灌水的处理（Ig）的产量均高于其他处理，这说
明避免春玉米在灌浆期间受到严重水分胁迫对保证春玉米产量有重要意义。
关键词 ：DSSAT，黄土高原，春玉米