Agricultural Policy/Environmental eXtender（APEX）是一个用于评估农业管理措施对环境影响的计算机模型，由美国农业部农业研究局（USDA-ARS）开发。APEX是EPIC（Erosion-Productivity Impact Calculator）模型的扩展版本，专注于流域尺度的模拟，适用于复杂土地管理场景下的水文、侵蚀、养分循环等分析。
核心功能与应用领域
- 水文模拟：预测径流、蒸散发、地下水补给等水文过程。
- 土壤侵蚀：评估风蚀和水蚀对土壤流失的影响。
- 养分与污染物迁移：模拟氮、磷等养分及农药在土壤和水体中的迁移。
- 气候变化响应：分析不同气候情景下农业系统的适应性。
- 政策评估：量化保护性耕作、轮作等管理措施的环境效益。
模型结构与输入数据
APEX采用模块化设计，主要包含以下组件：
- 气象模块：处理降水、温度、辐射等数据，支持日或小时尺度输入。
- 水文模块：基于Green-Ampt或SCS曲线数方法计算径流。
- 作物生长模块：模拟作物生长与生物量积累，兼容多种作物类型。
- 经济模块：结合成本与收益评估管理策略的经济可行性。
输入数据需求：
- 土壤属性（质地、有机质含量等）
- 土地利用/覆盖数据
- 管理措施（灌溉、施肥、耕作等）
- 气象数据（历史记录或未来预测）
典型应用案例
- 流域管理：在美国玉米带评估减少硝酸盐流失的最佳管理实践（BMPs）。
- 政策支持：分析欧盟共同农业政策（CAP）对土壤健康的影响。
- 跨境问题：研究墨西哥湾缺氧区与上游农业活动的关联性。
局限性及改进方向
- 数据密集型：高精度模拟依赖详细的本地化数据。
- 计算复杂度：大流域模拟可能需要高性能计算支持。
- 持续更新：开发者定期集成新算法（如机器学习辅助参数校准）。
专题一：APEX模型精讲：理论
1.APEX气象、水文模块
2.APEX氮磷以及农药面源污染模块
3.APEX作物生长模块
4.APEX土壤侵蚀模块
5.APEX管理措施模块
6.APEX的河道演进理论
7.APEX的应用范围以及优缺点
专题二：APEX输入文件的生成以及结果分析：案例与实践
1.QGIS流域划分与河道生成
2.APEX气象文件生成：天气生成器的使用
3.APEX面源文件的构建
4.APEX其它文件的生成
5.APEX模型结果文件详解及分析
专题三：APEX模型率定与敏感性分析：案例与实践
1.APEX-CUTE的主要功能
2.APEX模型参数的率定与验证
3.APEX模型参数的Morris敏感性分析
专题四：未来气候变化影响评估：案例与实践
1.CMIP6计划、数据及下载
2.气候数据降尺度方法
3.未来气候数据在APEX模型中的应用
专题五：复习与答疑讨论
1、课程整体回顾
2、答疑与讨论（大家提前把问题整理好）