WOFOST模型参数整理
WOFOST模型计算LAI的公式及率定的选择
WOFOST计算LAI的公式及率定的选择1.什么是LAI，如何测量？WOFOST手册中给出的LAI翻译为：LAI-----leaf area index (leaf area)/(soil area) (ha ha-1) ，即单位土地面积上叶片的总面积。
《陆地生态系统生物观测规范》（中国生态系统研究网络科学委员会编2007）中可以查得以下关于叶面积指数定义及测定方法的信息：a.叶面积指数定义叶面积指数是指一定地面积（投影面积）上所有植物叶面积之和与地面积的比值。
是用来估测植物群体生产力的一个必不可少的参数。
b.叶面积指数的测定方法测定叶面积的方法有直接测定法和间接测定法。
直接测定法可用叶面积仪测定；间接测定法包括计算纸（方格纸）法、纸重法、称干重法、求积仪法、长宽系数法、拓印法等。
其中，叶面积仪法方便准确，长宽系数法和称重法由于不需要特殊的仪器，经常使用。
长宽系数测定法适用于大中型叶片，整株植物叶片大小相对均匀，且叶片比较规整的植物，但是需要知道特定品种作物的校正系数。
称重法选择标准植株10—20株，刈割后，确定所有叶片的干重，结合实测的比叶面积（单位叶片重量的面积），计算标准植株总叶面积，然后换算成群落的叶面积指数。
2.SWAP-WOFOST计算LAI的公式及其前提假设a.净增长阶段在计算叶面积指数时模型需要输入的相关参数如下：1.出苗时叶面积指数（LAIEM）；2.叶面积指数最大相对增长速率（RGRLAI）；3.比叶面积（SLA）；4.茎和储存器官的绿色面积指数（SPA、SSA）在叶片生长的初始阶段叶片外形和最终叶片大小受温度的限制，主要受到细胞分裂和延展的影响而非同化物的供应。
较高的温度会加快生长发育，导致生长期缩短，对于相对较宽的温度范围，生长速率或多或少与温度呈线性反应（Hunt et al，1985; Causton and Venus，1981; Van Dobben，1962），因此，WOFOST使用温度和来描述温度对初始生长阶段的影响。
WOFOST模型参数整理
⑴参数改变对LAI和最后产量有显著影响Crop 作物部分TSUMEN播种到出苗的积温TSUM1出苗到开花积温TDWI初始总干重SLATB比叶面积（生长阶段）SPAN 35℃时叶片生命周期TBASE叶片衰老下限温度EFFTB单叶片光能利用率人附人*18最大二氧化碳同化速率（生长阶段）TMNFTB总同化速率减小因素（最低气温）CVL干物质转化成叶片的效率CVS干物质转化成根的效率Q10温度变化10℃时呼吸作用变化速率Weather 气象部分irradiation日总辐射minimum temperature 最低温度maximum temperature 最高温度vapour pressure 水汽压mean wind speed 平均风速precipitation 降水量⑵参数改变50%以上对LAI和最后产量影响很小（小于5%）Crop 作物部分小尸18散射光消光系数（生长阶段）CVR干物质转化成根的效率RML叶的维持呼吸作用速率RMR根的维持呼吸作用速率⑶参数改变对对LAI无影响（或者影响很小）对最后产量有影响Crop 作物部分1 / 4TSUM2开花到成熟积温CVO干物质转化成贮存器官的效率RMO贮存器官的维持呼吸作用速率RMS茎的维持呼吸作用速率（4）参数改变（含极端情况）对结果没有任何影响Crop 作物部分TBASEM出苗最低温度TEFFMX出苗最高有效温度DTSMTB总温度逐日增加（日均温）LAIEM出苗时叶面积指数RGRLAI叶面积指数最大日增量PERDL水分胁迫引起的叶片死亡速率CFET蒸散速率修正因子DEPNR 土壤水分消耗作物群数量RDI初始根深RRI根深最大日增加量RDMCR最大根深NMINSO生殖器官最小氮含量NMAXSO生殖器官最大氮含量PMINSO生殖器官最小磷含量PMAXSO生殖器官最大磷含量KMINSO生殖器官最小钾含量KMAXSO生殖器官最大钾含量NMINVE营养器官最小氮含量NMAXVE营养器官最大氮含量PMINVE营养器官最小磷含量PMAXVE营养器官最大磷含量KMINVE营养器官最小钾含量KMAXVE营养器官最大钾含量YZERO产量为零时营养器官最大质量Soil 土壤部分SMTAB 土壤体积含水量（pF）SMW凋萎系数SMFCF田间持水量SM0 土壤饱和含水量CRAIRC 土壤通气临界空气含量CONTAB 土壤导水率（pF）K0饱和土壤导水率SOPE根层最大入渗速率KSUB根层以下土壤最大入渗速率SPADS深苗床第一层表土渗漏参数SPODS深苗床第二层表土渗漏参数SPASS浅苗床第一层表土渗漏参数SPOSS浅苗床第一层表土渗漏参数DEFLIM深苗床所需水分亏缺参数（5）与本作物（冬小麦）无关参数或不可改参数Crop 作物部分IDSL是否提前开花影响因素DLO生长最佳日长DLC临界日长DVSI初始生长阶段DVSEND收获时生长阶段SPA比角果面积SSATB比茎面积（生长阶段）TMPFTB最大CO同化速率减小因素（均温）2RFSETB 衰老减少因子（生长阶段）3 / 4FRTB总干物质分配到根比例（生长阶段）FLTB地上部干物质分配到叶比例FSTB地上部干物质分配到茎比例FOTB地上部干物质分配到储存器官比例RDRRTB 根相对死亡速率（生长阶段）RDRSTB 茎相对死亡速率（生长阶段）IAIRDU根部是否出现通气管NFIX生物固定的氮摄取比例。
SWAP-WOFOST模型中LAI与生物量、产量的关系
LAI与生物量、产量的关系模型根据作物冠层吸收的入射辐射和叶片光合特性，通过计算最佳条件下作物潜在的总的同化速率A L来模拟干物质生长速率：A max是最大同化速率，εPAR是光利用效率，PAR L,a是在L深度处的冠层吸收辐射的速率。
通过高斯积分计算作物每日潜在的总二氧化碳同化的速率A pgross,作物特性和温度效应将A pgross减少到A pgross1。
实际光合作用A pgross是基于作物潜在的总的二氧化碳速率，考虑水分和盐分胁迫及低温的影响，以日步长计算作物的Ta/Tp来计算。
值得注意的是，夜间低温会影响同化，即白天和晚上生产的同化物被转化为结构物质的过程受到低温的阻碍。
如果低温盛行了几天，同化速率减弱并最终停止。
在该模型中，这种温度效应由f7min来解释，这是前七天的最低温度的滑动平均值，低于该温度不再有同化物生成。
光合作用形成初级光合产物碳水化合物，再转化为结构物质（如蛋白质、木质素、脂肪、核酸）。
不同器官结构物质不同，质量转化效率也存在差异。
根据同化物转移至叶（CVL）、籽粒（CVO）、根（CVR）、茎（CVS）的转化效率（即单位重量的初级光合产物转化至不通器官的重量）和分配比例计算加权平均转化效率，通过平均转化效率将净同化效率转化为干物质增长速率：SAWP-WOFOST模型在不同生育期将干物质按一定比例分配至各器官，使各器官生长进而影响下一阶段的光合过程。
根据以下用户自定义输入的比例通过线性插值获得整个生育期的分配比例。
总干物重先将根与地上部分的比例进行分配（比例和为1），再将地上部分分为茎、叶、贮藏器官三部分（比例和为1）。
综上，一方面，叶片增长速率与比叶面积决定了叶面积指数的动态；另一方面，叶面积指数决定了光截获量并直接影响模拟的植物器官的干物质，并且还会影响到E p、T p、降雨截留的计算。
因此，率定时我们应该先对好叶面积指数（主要修改叶面积指数最大相对增长速率、比叶面积、适宜条件下叶片生命期、叶片老化的最低阈值），再次基础上对好生物量和产量（此时与叶面积指数相关的参数不再动，主要修改同化物转移至籽粒的效率等）。
农业模型与作物模型简介
机理性模型
机理性模型即动态系统模拟模型，具有描述系统状态变化过程的功能，可响应气象和管理
措施等外部变量。这类模型具有解释性，着重解释输入输出变量间的过程机理, 以实现
对系统过程的理论假设进行定量化描述，该类模型都把时间作为变量, 以天或者小时为步
长, 因而具有动态性。
半机理性模型 半机理性模型介于经验性和机理性模型之间。
◆ 模型概念 ◆ 模型分类 ◆ 模型应用案例
农业模型简介
农业模型概念
农业模型，亦称农业系统模型、农业计算机模拟模型等，它是为研究农业问题的定量规 律所建立数学模型的总称。
具体而言，它是以农业系统要素为研究对象，根据农业系统学与农业科学原理，对农业 系统要素内及要素间关系的定量化表达。
农业模型概念
作物生长模型的构建方法
资料获取与算法构建
资料获取大概有3方面的来源： ◆ 一是已有的工作或文献资料，主要用于模型的构建； ◆ 二是通过合作途径从研究者处获取相关资料，主要用于模型参数的确定及系统的测试； ◆ 三是通过补充试验或支持研究围绕某个方面获得全新的资料，一部分用于模型的构建，另一部分用于模型 参数的确定及系统的测试。
农业模型分类
依据建模方法与本身性质
经验性模型
机理性模型
半机理性模型
农业模型分类
经验性模型
经验性模型主要采用统计学方法建立，着重建立输入和输出变量之间的相互关系, 而引起
变化的机理较少或根本不予反映（或称黑箱，即把所有变量放在一起考虑) , 偏重于应用。
例如：作物产量与某种肥料施用量间的一元二次通用模型： Y =a+bX+cX2
模块验证与改进
模型的检验包括对模型的敏感性分析、校正、核实、测验等四个主要过程；模型的改进则是在检验模型的过程中，对模型进行 必要的改进与完善。
WOFOST作物模型机理及使用介绍
WOFOST作物模型机理及使用介绍杨妍辰;王建林;宋迎波【摘要】The WOFOST (WOrld FOod STudies) model is developed by Wageningen Agricultural University and the Center for World Food Studies. It is a dynamic explanation model that simulates the annual crop growth with the speciifc soil and climatic conditions. The model emphasizes the application of land quantitative evaluation, regional yield forecast, risk analysis, the annual yield changes and quantization of the effects of climate change. The simulation of model is based on the crop physiological and ecological process, including assimilation, respiration, transpiration and dry matter distribution. WOFOST model consists of three levels of the crop growth simulation, the potential growth conditions, water-limited and nutrient-limited conditions. This paper introduces the development and application of WOFOST model, its theoretical basis and operation and so on, to facilitate more people to quickly understand, grasp and use the model, and further promote the development of crop models in our country and raise the application level of service.%WOFOST（WOrld FOod STudies）模型是荷兰Wageningen农业大学和世界粮食研究中心（CWFS）共同开发研制，模拟特定土壤和气候条件下一年生作物生长的动态解释性模型。
小麦作物模型研究进展介绍及模型参数敏感性分析
生长模型发展较早，目前成熟的模型有数十种，如何从众多模型中选择最优也 是一大难点，可以考虑对现有的作物模型进行集成，建设一个统一的面向作物模 型开发的应用的理论框架和构建平台。 在小麦形态结构模型方面，对于小麦个体形态的模拟主要是细节方面还不完 善，小麦叶片碰撞、遮挡和变形，麦穗和根系的模拟都有待加强，可以借助三维 扫描设备、核磁共振成像技术和微创技术等辅助实现较复杂的小麦个体形态; 针 对小麦群体的模拟较少且真实感不强，未考虑群体中个体的差异以及个体之间的 相互作用，对不同光照、水肥等环境条件下群体的模拟不足，可以将小麦形态结 构模型和小麦生长模型结合更真实地模拟小麦的生长过程。
研究方法 在引进国外作物生长模型 WOFOST 的基础上，首先根据生长作物参数和供 试品种遗传参数以及田间试验资料对作物模型进行本地化处理，确定模型参数， 进行模型参数区域化，建立区域评估模型，然后进行模型区域适宜性分析和干旱 灾害模拟检验，进而构建干旱灾害评估指标，在干旱灾害指标的基础上，建立冬 小麦干旱影响评估模型，最后对 1961—2006 年连续 46a 华北地区冬小麦干旱 进行区域干旱影响评估并给出评估结果，区域影响评估包括历年典型干旱年份评 估和年代干旱影响评估。
2.1 基于WOFOST作物生长模型的冬小麦干旱影响评估技术（模型应用） 先介绍了干旱灾害，引出干旱评估方法上多数采用统计学、天气学、气候 学等方法以及卫星遥感方法等，但是利用作物生长模型评估农业气象灾害评则鲜 有报道，如何科学、正确地辨识和评估干旱灾害，是当前热点问题之一。鉴于此， 本文采用作物模型模拟干旱对作物的影响，建立华北地区冬小麦干旱影响评估模 型，在此基础上构建干旱评估指标，既而实现区域干旱影响评估，以期能够拓展 和延伸农业气象灾害影响评估方法。 论文结构 研究区域概况 选择华北地区为研究区域，主要包括北京、天津两市以及河北、山东、河南 三省。 研究资料及来源 作物资料包括小麦品种类型及其熟性、小麦发育期资料以及田间生物量试验 资料等，均取自中国气象局国家气象信息中心气象资料室( 全国农业气象观测记 录报表、全国农业气象观测 AB 报资料) 。冬小麦发育期观测项目有播种、出苗、 三叶、分蘖、停止生长、返青、拔节、孕穗、抽穗、开花、乳熟、黄熟、成熟日 期。冬小麦田间生物量观测资料取自 华北各地农业气象试验站。用于模型研究 的观测项目有地上部生物量、叶面积、产量因素、产量结构以及 0—100cm 土壤 水分含量。观测的田间管理措施包括播种量、灌溉量以及施肥量等。
WOFOST模型的研究进展
WOFOST模型的研究进展作者：朱津辉戴萍朱凯全来源：《安徽农业科学》2016年第28期摘要世界粮食作物研究模型（WOFOST模型）引入我国以来对其的研究与应用日趋成熟，发展方向正从研究阶段向业务应用阶段转变。
简要分析了WOFOST模型及其发展历史，并阐述了国内外WOFOST模型的研究进展，以期推进WOFOST模型在我国农业气象服务业务领域中的应用，提升我国农业气象现代化水平。
关键词 WOFOST模型；发展历史；农业气象；业务领域中图分类号 S16 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2016）28-0194-03Abstract Since the introduction of WOFOST （World Food Studies）model， the research advances and application have been grown up day by day in China. The development direction transformed from the research phase to the application stage. WOFOST model and its development course was analyzed， the research advances at home and abroad were elaborated， so as to promote its application in agrometeorological services in China and promote agricultural meteorology modernization level.Key words WOFOST model； Development history； Agricultural meteorology； Business field我国人均耕地面积不足世界平均水平的43%，不到发达国家的25%[1]，耕地面积的缩小、人口的增加与资源紧张的矛盾将始终存在。
wof模型介绍
Solar radiation within canopy
Controlling parameters: • KDIFTB
LAI total
LAI shaded and sunlit
reflection leaf angle distribution, scattering (implicit assumptions in WOFOST) extinction coefficient (KDIFTB)
Q10
(usually Q10=2.0 at Tref=25 ºC)
4. Respiration: growth (conversion losses)
Growth respiration dependent on: Conversion coefficient per plant organ Partitioning of assimilates over organs Not explicitly modelled by WOFOST but implicit in the conversion coefficients Uses 30-40 percent of all assimilates
The WOFOST model,
simulated processes, main parameters, and limitations and calibration needs
Kees van Diepen and Allard de Wit
http://www.wofost.wur.nl /
Potential assimilation rate calculated
3. CO2 assimilation: principles
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(1)参数改变对LAI和最后产量有显著影响
Crop 作物部分
TSUMEN播种到出苗的积温
TSUM1出苗到开花积温
TDWI初始总干重
SLATB比叶面积（生长阶段）
SPAN 35℃时叶片生命周期
TBASE叶片衰老下限温度
EFFTB单叶片光能利用率
AMAXTB最大二氧化碳同化速率（生长阶段）
TMNFTB总同化速率减小因素（最低气温）
CVL干物质转化成叶片的效率
CVS干物质转化成根的效率
Q10温度变化10℃时呼吸作用变化速率
Weather 气象部分
irradiation日总辐射
minimum temperature最低温度
maximum temperature最高温度
vapour pressure水汽压
mean wind speed平均风速
precipitation降水量
(2)参数改变50%以上对LAI和最后产量影响很小（小于5%）Crop 作物部分
KDIFTB散射光消光系数（生长阶段）
CVR干物质转化成根的效率
RML叶的维持呼吸作用速率
RMR根的维持呼吸作用速率
(3)参数改变对对LAI无影响（或者影响很小）对最后产量有影响Crop 作物部分
TSUM2开花到成熟积温
CVO干物质转化成贮存器官的效率
RMO贮存器官的维持呼吸作用速率
RMS茎的维持呼吸作用速率
(4)参数改变（含极端情况）对结果没有任何影响Crop 作物部分
TBASEM出苗最低温度
TEFFMX出苗最高有效温度
DTSMTB总温度逐日增加（日均温）
LAIEM出苗时叶面积指数
RGRLAI叶面积指数最大日增量
PERDL水分胁迫引起的叶片死亡速率
CFET蒸散速率修正因子
DEPNR土壤水分消耗作物群数量
RDI初始根深
RRI根深最大日增加量
RDMCR最大根深
NMINSO生殖器官最小氮含量
NMAXSO生殖器官最大氮含量
PMINSO生殖器官最小磷含量
PMAXSO生殖器官最大磷含量
KMINSO生殖器官最小钾含量
KMAXSO生殖器官最大钾含量
NMINVE营养器官最小氮含量
NMAXVE营养器官最大氮含量
PMINVE营养器官最小磷含量
PMAXVE营养器官最大磷含量
KMINVE营养器官最小钾含量
KMAXVE营养器官最大钾含量
YZERO产量为零时营养器官最大质量
Soil 土壤部分
SMTAB土壤体积含水量（pF)
SMW凋萎系数
SMFCF田间持水量
SM0土壤饱和含水量
CRAIRC土壤通气临界空气含量
CONTAB土壤导水率（pF)
K0饱和土壤导水率
SOPE根层最大入渗速率
KSUB根层以下土壤最大入渗速率
SPADS深苗床第一层表土渗漏参数
SPODS深苗床第二层表土渗漏参数
SPASS浅苗床第一层表土渗漏参数
SPOSS浅苗床第一层表土渗漏参数
DEFLIM深苗床所需水分亏缺参数
(5)与本作物（冬小麦）无关参数或不可改参数Crop 作物部分
IDSL是否提前开花影响因素
DLO生长最佳日长
DLC临界日长
DVSI初始生长阶段
DVSEND收获时生长阶段
SPA比角果面积
SSATB比茎面积（生长阶段）
TMPFTB最大
CO同化速率减小因素(均温）
2
RFSETB衰老减少因子（生长阶段）
FRTB总干物质分配到根比例（生长阶段）FLTB地上部干物质分配到叶比例
FSTB地上部干物质分配到茎比例
FOTB地上部干物质分配到储存器官比例RDRRTB根相对死亡速率（生长阶段）RDRSTB茎相对死亡速率（生长阶段）
IAIRDU根部是否出现通气管NFIX生物固定的氮摄取比例。