ceres-wheat作物模型参数全局敏感性分析

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1、第27卷第1期农业工程学报Vol.27No.12362011年1月TransactionsoftheCSAEJan.2011CERES-Wheat作物模型参数全局敏感性分析1,21,2※1,21,2姜志伟，陈仲新，周清波，任建强（1.农业部资源遥感与数字农业重点开放实验室，北京100081；2.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京100081）摘要：作物生长模型广泛应用于区域作物估产研究与应用之中，如何选择最佳作物模型优化参数是获得较好模拟预测结果的关键之一。研究选择河南洛阳为试验区，应用扩展傅里叶振幅灵敏度检验（EFAST）法对CERES-Wheat模型

2、作物参数及田间管理参数进行了全局敏感性分析。结果表明，完成一片叶生长所需积温、最适温度条件下通过春化阶段所需天数、光周期参数、最佳条件下标准籽粒质量参数、开花期单位株冠质量的籽粒数参数等指标具有较高敏感性，系为模型参数“本地化”的关键参数。播种日期、播种密度、施肥日期、播种深度、灌溉日期是模型区域化应用的最佳优化变量。研究表明，EFAST敏感性分析是模型参数“本地化”和选择最佳“区域化”优化变量的有效方法。关键词：作物，敏感性分析，模型doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2011.01.038+中图分类号：S165.27文献标志码：A文章编号

3、：1002-6819(2011)-01-0236-07姜志伟，陈仲新，周清波，等.CERES-Wheat作物模型参数全局敏感性分析[J].农业工程学报，2011，27(1)：236－242.JiangZhiwei,ChenZhongxin,ZhouQingbo,etal.GlobalsensitivityanalysisofCERES-Wheatmodelparameters[J].TransactionsoftheCSAE,2011,27(1):236－242.(inChinesewithEnglishabstract)CERES-Maize、CERES-Mil

4、let、CERES-Rice、CERES-Sorghum0引言子模块模拟小麦、大麦、玉米、谷子、水稻、高粱等禾作物生长模型能够较好地描述土壤-作物-大气系统谷类作物生长发育过程，以及对气候、土壤、管理等因相互作用机理和评价农业生产管理措施对农田生态环境子的响应。的影响，被广泛应用于作物生长机理研究和农业生产管近年来，基于作物生长模型的遥感信息同化成为中理中[1-3]。经过多年的发展和完善，作物模型主要形成了[4-9]外的研究热点。它将作物模型的时间连续性、机理性三大较为成熟的系列，即荷兰瓦赫宁根（wageningen）、与遥感信息的空间连续性表达有机结合在一起，为

5、区域美国DSSAT（decisionsupportsystemforagrotechnology作物长势监测和估产提供了新思路。作物模型与遥感信transfer）及中国作物计算机模拟优化决策系统（crop息耦合首先需要考虑模型“本地化”和“区域化”问题，computersimulation,optimization,decisionmakingsystem,其中，最关键的一个环节就是模型参数的校正和优化。CCSODS）作物模型系列。其中，DSSAT模型系列是美模型参数的敏感性分析正是解决该问题的有效方法[10]。国IBSNAT(internationalbench

6、marksitesnetworkfor敏感性分析研究的是如何将模型结果的不确定性分配到agrotechnologytransfer)于1983年资助开发的定量评价不同的模型输入参数中，从而筛选出引起模型结果不确“气候-土壤-作物-管理”系统的动力学模型，自上世纪80定性的主要影响因素，识别和选择关键控制参数[11]。年代中期开始在世界范围内进行广泛验证，在作物估产、敏感性分析方法可分为局部敏感性分析（Local气候变化影响评价、农田水肥管理等多个领域得到广泛sensitivityanalysis）和全局敏感性分析（Globalsensitivity应用。DSSAT

7、模型系列中最为成熟的子模型之一为著名analysis）[12-13]。局部敏感性分析缺乏模型参数之间的相的CERES模型（cropenvironmentresourcesynthesis）。互作用对模拟结果的综合影响的考虑，分析结果具有一CERES模型是针对不同禾谷类作物生长发育特点而分别定的片面性。因此，作物模型敏感性分析越来越倾向于开发设计的，可分别应用CERES-Wheat、CERES-Barley、采用全局敏感性分析方法，同时检测多个模型参数变化对模拟结果的全局影响。其中基于方差的定量全局敏感[14-15][16-17]收稿日期：2010-07-23修订日

8、期：201