CERES-Wheat作物模型參數(shù)全局敏感性分析.pdf

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1、第27卷第1期2362011年1月農(nóng)業(yè)工程學(xué)報TransactionsoftheCSAE、,01.27No.1Jan.2011CERES.Wheat作物模型參數(shù)全局敏感性分析姜志偉1,一,陳仲新1’2※,周清波1,一,任建強(qiáng)1,2(1.農(nóng)業(yè)部資源遙感與數(shù)字農(nóng)業(yè)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室,北京100081;2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所,北京100081)摘要:作物生長模型廣泛應(yīng)用于區(qū)域作物估產(chǎn)研究與應(yīng)用之中,如何選擇最佳作物模型優(yōu)化參數(shù)是獲得較好模擬預(yù)測結(jié)果的關(guān)鍵之一。研究選擇河南洛陽為試驗(yàn)區(qū),應(yīng)用擴(kuò)展傅里葉振幅靈敏度檢驗(yàn)(EFAST)法對CERES.Wheat模型作物參

2、數(shù)及田間管理參數(shù)進(jìn)行了全局敏感性分析。結(jié)果表明,完成一片葉牛長所需積溫、最適溫度條件下通過春化階段所需天數(shù)、光周期參數(shù)、最佳條件下標(biāo)準(zhǔn)籽粒質(zhì)量參數(shù)、開花期單位株冠質(zhì)量的籽粒數(shù)參數(shù)等指標(biāo)具有較高敏感性,系為模型參數(shù)“本地化”的關(guān)鍵參數(shù)。播種日期、播種密度、旆肥日期、播種深度、灌溉日期是模型區(qū)域化應(yīng)用的最佳優(yōu)化變量。研究表明,EFAST敏感性分析是模型參數(shù)“本地化”和選擇最佳“區(qū)域化”優(yōu)化變量的有效方法。關(guān)鍵詞:作物,敏感性分析,模型doi:10.3969/j.issn.1002—6819.2011.01.038中圖分類號:S165+.27文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1002—6

3、819(2011)一01-0236—07姜志偉,陳仲新,周清波,等.CERES.Wheat作物模型參數(shù)全局敏感性分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2011,27(1):236--242.JiangZhiwei,ChelaZhongxin,ZhouQingbo,eta1.GlobalsensitivityanalysisofCERES—Wheatmodelparameters[J】.TransactionsoftheCSAE,2011,27(1):236--242.(inChinesewithEnglishabstract)0引言作物生長模型能夠較好地描述土壤.作物.大氣系統(tǒng)相互作

4、用機(jī)理和評價農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理措施對農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的影響,被廣泛應(yīng)用于作物生長機(jī)理研究和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理中【1。31。經(jīng)過多年的發(fā)展和完善,作物模型主要形成了三大較為成熟的系列,即荷蘭瓦赫寧根(wageningen)、美國DSSAT(decisionsupportsystemforagrotechnologytransfer)及中國作物計算機(jī)模擬優(yōu)化決策系統(tǒng)(cropcomputersimulation,optimization,decisionmakingsystem,CCSODS)作物模型系列。其中,DSSAT模型系列是美國IBSNAT(internationalbenchmar

5、ksitesnetworkforagrotcchnologytransfer)于1983年資助開發(fā)的定量評價“氣候.土壤.作物.管理”系統(tǒng)的動力學(xué)模型,自上世紀(jì)80年代中期開始在世界范圍內(nèi)進(jìn)行廣泛驗(yàn)證,在作物估產(chǎn)、氣候變化影響評價、農(nóng)田水肥管理等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。DSSAT模型系列中最為成熟的子模型之一為著名的CERES模型(cropenvironmentresourcesynthesis)。CERES模型是針對不同禾谷類作物生長發(fā)育特點(diǎn)而分別開發(fā)設(shè)計的,可分別應(yīng)用CERES.Wheat、CERES.Barley、收稿日期:2010-07.23修訂日期:20114)1

6、.16基金項(xiàng)目:農(nóng)業(yè)部“948計劃”項(xiàng)目(2009.Z31,2010.S2);國際科技合作項(xiàng)目(2010DFBl0030);國家自然科學(xué)基金(40971218).作者簡介:姜志偉(1981一)男,內(nèi)蒙古赤峰人,博士生,主要從事農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用研究.北京中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所,100081.Email:zhiweijt@163.com※通信作者:陳仲新(1970一)男,河北唐山人,研究員,博士。博士生導(dǎo)師,主要從事GIS及農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用、信息農(nóng)業(yè)和數(shù)字農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)生態(tài)等方面研究。北京中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所,100081.Email:zxchen@an

7、ail.caa8.net.cnCERES—Maize、CERES—Millct、CERES—Rice、CERES。Sorghum子模塊模擬小麥、大麥、玉米、谷子、水稻、高粱等禾谷類作物生長發(fā)育過程,以及對氣候、土壤、管理等因子的響應(yīng)。近年來,基于作物生長模型的遙感信息同化成為中外的研究熱點(diǎn)[4-91。它將作物模型的時間連續(xù)性、機(jī)理性與遙感信息的卒間連續(xù)性表達(dá)有機(jī)結(jié)合在一起,為區(qū)域作物長勢監(jiān)測和估產(chǎn)提供了新思路。作物模型與遙感信息耦合首先需要考慮模型“本地化”和“區(qū)域化”問題,其中,最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)就是模型參數(shù)的校正和優(yōu)化。模趔

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