不同灌水处理下CROPGRO-Tomato模型全局敏感性和不确定性分析

摘要

作物品种参数和土壤参数是作物生长过程模拟和产量预测过程中的基本输入参数,输出变量对输入参数的敏感性分析对提高作物模型的模拟精度具有重要作用。依据辽宁地区的温室番茄田间试验资料,进行了不同灌水水平下CROPGRO-Tomato模型的全局敏感性分析。在4个灌水处理(50%θf、60%θf、70%θf和80%θf为灌水下限,θf为田间持水率)条件下,利用SimLab软件,采用Morris法和EFAST法分析了CROPGRO-Tomato模型的5个输出变量(番茄的开花期、成熟期、产量、地上干物质量和最大叶面积指数)对作物品种参数和土壤参数的全局敏感性,并对两种方法的分析结果进行了比较,同时对EFAST法分析结果进行了不确定性分析。结果表明:两种方法分析得到的开花期天数、成熟期天数、地上干物质量和最大叶面积指数的分析结果相关性较高;产量方面,两种方法得到的XFRT(每日分配给果实的干物质量的最大比例)、EMFL(出苗到第一朵花出现的光热时间)、LFMAX(最适条件下叶片最大光和速率)等作物品种参数的敏感度排序基本一致。其中最敏感参数为XFRT,在EFAST法和Morris法中其值分别为0.505和1305;两种方法得到开花期、成熟期、地上干物质量和叶面积指数等输出变量的最敏感参数均为EMFL。其中EFAST法得到的上述各参数依次为0.999,0.615,0.463,0.690;Morris法得到的各参数依次为19.9,18.2,2450,5.13;不确定性分析结果表明:当土壤水分在70%θf和80%θf条件下,CROPGRO-Tomato模型对番茄生育期划分和地上干物质量的模拟精度比在50%θf和60%θf水分条件下平均高7.25%。研究结果为利用DSSAT-CROPGRO-Tomato模型模拟辽宁地区温室番茄生长过程中参数的优化和适用性的提高提供理论依据。