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 60 d 主要受到SLATB、FLTB 和 FRTB 的影响,出苗后 60~200 d 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=11.71 g·m-2,高寒草甸模拟精度最低,R2=0.83、RMSE=32.68 g·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。