不同草地类型WOFOST模型参数敏感性分析

• 作者: 秦格霞 吴静 李纯斌 沈帅杰 李怀海 杨道涵 焦美榕 祁琦
• 来源期刊: 草业学报
• 关键词: WOFOST模型 EFAST 全局敏感性分析 草地 天祝藏族自治县
• 年，卷（期）: 2022,（5）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 13-25
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10. 11686/cyxb2021391

摘要

以C为驱动的WOFOST作物生长模型是基于作物生理生态过程，综合考虑了CO2、土壤、气候等因素对产量的胁迫作用，因此，对WOFOST模型参数进行本地化和优化便可实现时间连续且高精度的草地生物量监测。为探讨WOFOST参数敏感性分析结果在不同草地类型覆盖区表现出的不确定性问题，在天祝藏族自治县不同草地覆盖区选择了4个站点，利用气象数据、草地实测数据及土壤数据，基于扩展傅里叶幅度敏感性检验法（EFAST）研究潜在水平（指保证营养元素和水分为最佳供应，草地地上生物量仅由辐射、温度和作物特性决定）和水分限制水平（假设营养元素的供给仍然是最佳的，但需考虑土壤有效水分对蒸发和草地生物量的影响）下WOFOST模型在不同草地类型覆盖区的全局敏感性参数和优化模型模拟精度。结果表明潜在生产水平下草地地上生物量（AGB）的敏感参数有比叶面积（SLATB）、单叶片CO2的初始光能利用率（EFFTB）、最大光合速率（AMAXTB）、根相对维持呼吸速率（RMR）、总干物质占根和叶的比例（FRTB和FLTB），水分限制条件下的敏感参数有SLATB、AMAXTB、RMR和FLTB。不同生产水平下叶面积指数（LAI）的敏感参数一致，从出苗到出苗后60d主要受到SLATB、FLTB和FRTB的影响，出苗后60~200d的敏感性参数为FLTB、FRTB、SLATB和漫射可见光的消光系数（KDIFTB），LAI开始下降后受到KDIFTB的敏感性增强。其中，山地草甸AGB的模拟值与观测值模拟精度最高，R2=0.94、RMSE=11.71g·m-2，高寒草甸模拟精度最低，R2=0.83、RMSE=32.68g·m-2。温性荒漠草原LAI的模拟值与观测值模拟精度最高，R2=0.96、RMSE=0.02，温性草原模拟精度最低，R2=0.66、RMSE=0.38。敏感性分析方法在WOFOST模型中的应用减少了人为主观因素的影响，极大地缩短了调参时间，对获取时间连续的草地生长监测方法选择提供参考。