基于PEST的土壤-作物系统模型参数优化及灵敏度分析

• 作者: 李保国 梁浩 胡克林
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 农学
• 关键词: 灵敏度分析 作物 模型 PEST 参数优化 氮循环 WHCNS
• 年，卷（期）: 2016,（3）
• 所属期刊栏目: 农业水土工程
• 页码范围: 78-85
• 页数: 8页
• 分类号: S152
• 字数: 7734字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.03.012

摘要

农业生产管理系统模型输入参数多，参数率定过程十分耗时费力，大大限制了其推广应用。该研究以华北平原2 a的冬小麦-夏玉米田间试验观测数据为基础，使用PEST（parameter estimation）参数自动优化工具对土壤-作物-大气系统水热碳氮过程藕合模型（soil water heat carbon and nitrogen simulator，WHCNS）的土壤水力学参数、氮素转化参数和作物遗传参数进行自动寻优，同时计算分析模型参数的相对综合敏感度，并将优化结果与土壤实测水力学参数和试错法的模拟结果进行比较。参数敏感度分析结果表明，18个模型参数的相对综合敏感度较高，其中土壤水力学参数普遍具有较高的敏感度，以饱和含水率敏感度最高；作物参数中，作物生长发育总积温和最大比叶面积具有较高的综合敏感度；而氮素转化参数的敏感度远低于土壤水力学参数和作物参数。评价模型模拟效果的统计性指标（均方根误差、模型效率系数和一致性指数）表明，PEST法比实测水力学参数的模拟精度有所提高，其中土壤含水率、土壤硝态氮含量、作物产量和叶面积指数的均方根误差分别降低了61.8%、23.5%、73.6%和23.3%。同时PEST法比试错法对土壤水分和作物产量的模拟精度也有较大提高，但对土壤氮素和叶面积指数的模拟精度提高不明显。由于该方法大大节约了模型校准时间，在较短的时间内获得了明显高于试错法的模拟精度，因此PEST软件在WHCNS模型参数自动优化中是一个值得推广的工具。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	李保国	中国农业大学资源与环境学院农业部华北耕地保育重点实验室	162	8025	51.0	84.0
2	胡克林	中国农业大学资源与环境学院农业部华北耕地保育重点实验室	61	2803	27.0	52.0
3	梁浩	中国农业大学资源与环境学院农业部华北耕地保育重点实验室	18	178	7.0	13.0