随着人们对水分循环过程认识的不断加深以及计算机技术的发展,与土壤-作物系统相关的农业水文模型的研究愈发成熟,产生了一系列有影响力的模型。这些模型的产生有助于定量分析水分在SPAC(土壤-作物-大气连续体系统)中的传输,为精准灌溉、优化利用农业水资源和提高作物产量提供理论依据与指导。本文采用由EU-ROTATE_N水肥决策系统中水模块改进得到的CROP-WATER农业水文模型,结合英国Wellesbourne气象站在1989-2009年间的实测气象数据,探讨了关键模型参数(作物根深及根长密度分布、地下水位、土质、降雨分布等)对冬小麦蒸腾作用的影响。同时,对考虑根系吸水补偿机制的土壤-作物系统的农业水文模型的开发进行了尝试。基于CROP-WATER模型的数值研究发现,当地下水位较深时,最大根长为100 cm的冬小麦在细土和中等土中的累计模拟蒸腾量与累计潜在蒸腾量比值的年均值分别为0.639和0.657。如果根长增加50cm,其比值在细土和中等土中的增幅均接近10%。对于根长密度归一化指数分布的根系,其分布形状参数az-1比az=3时的相对累计蒸腾量提高了 5.6%,显示了分布更为均匀的根系有利于作物蒸腾。当地下水位接近根区时,在中等土条件下,冬小麦的相对累计蒸腾量的平均增幅为16.0%,远高于在细土中的7.1%,说明中等土条件下地下水对作物蒸腾的贡献更大。此外,本研究还发现,作物的蒸腾量不仅与生长期的累计降雨量相关,还与降雨分布有关。降雨量较少时,冬小麦的蒸腾作用会受到抑制,但在生长中后期加强水分管理可以提高蒸腾量。对于表层土壤根系较集中的根分布形式,在生长发展期中期表层土要保证有足够的水量供应,以利于作物生长。本文还以SMCR_N模型中的水模块为基础,开发并验证了考虑根系吸水补偿机制的土壤-作物系统水文动力模型。验证数据来自英国国际园艺研究所的卷心菜大田实验,通过利用实验收集的土壤、作物和气象等实测资料,对实验地不同深度的土壤水势进行了模拟。结果表明,模拟结果与实测值吻合良好,模拟结果的统计分析得到的模型纳什系数与威尔莫特一致性指数分别为0.633和0.916,说明模型总体表现满意,有望在作物生产的水分管理中得到应用。