磷元素不仅是生命有机体的重要组成,也是影响陆地生态系统过程的关键因子。近年来,越来越多的研究将磷循环过程耦合到陆地生态系统模型中,以提高模型模拟的精度。然而,由磷循环结构及数据所引起的模型不确定性仍不清楚。因此,本研究利用模型-数据融合方法定量分析了磷循环过程(包括磷循环结构和磷观测数据)对陆地生态系统模型参数估计以及碳储量模拟的不确定性。在陆地生态系统碳氮磷耦合模型(TECO-CNP)框架的基础上,我们设置了3组模拟实验:CN-CN实验(使用TECO-CN模型与碳、氮观测数据集进行模型-数据融合)、CNPCN实验(使用TECO-CNP模型与碳、氮观测数据集进行模型-数据融合)、CNPCNP实验(使用TECO-CNP模型与碳、氮、磷观测数据集进行模型-数据融合)。主要结果如下:(1)CN-CN模拟实验产生了13个良约束参数(参数的后验概率分布近似为正态分布且标准差较小),占所有目标参数的65%;CNP-CN模拟实验产生了13个良约束参数,占所有目标参数的43.0%;CNP-CNP模拟实验产生了20个良约束参数,占所有目标参数的66.7%。以上结果表明单独增加磷循环结构会引入许多不可识别的磷循环参数,但是增加磷观测数据则能够为参数反演提供更多有效信息,从而约束更多的磷循环参数和碳循环参数。(2)通过比较模拟值与观测值的差异,我们发现CNP-CNP实验的模拟值与观测数据的偏差要小于其他两组实验。这表明了耦合磷循环过程可以降低参数估计的不确定性以提高模型性能,但是模型对土壤有机碳、土壤总氮、凋落物磷的模拟仍有较大偏差。(3)通过计算实验间的相对信息指数定量磷循环过程对碳库模拟造成的不确定性。结果显示,无论短期模拟还是长期预测,在大多数碳库中磷循环结构的信息指数为负值,即增加碳储量模拟的不确定性;在大多数碳库中磷观测数据的信息指数为正值,即降低碳储量模拟的不确定性。总的来说,除微生物和惰性土壤有机质碳库外,在其余碳库中磷循环过程的信息指数为正值,这意味着磷循环过程能够降低这些碳储量模拟的不确定性。(4)通过计算实验间的相对信息增益定量磷循环过程对碳库后验模拟值的影响。结果显示,无论短期模拟还是长期预测,添加磷循环过程会导致碳储量的后验模拟值发生变化。在大多数碳库中,磷循环结构的相对信息增益大于磷观测数据的相对信息增益,这表明磷循环结构是影响碳库后验模拟值的主要因素。综上所述,磷循环过程能够为模型参数化提供额外的信息,从而约束更多的参数并提高模型的性能。在碳储量模拟过程中,这些信息也能够改变碳库的后验模拟值以及降低碳库模拟的不确定性。量化分析磷循环过程的不确定性可以帮助我们深入了解陆地生态系统碳氮磷耦合循环,提高碳循环对气候变化响应的模拟,并为未来实验设计提供理论依据。