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宏观植物生态模型的研究现状与展望

植物生态学报 2002年第Z1期26卷 98-106页

作者：苏宏新桑卫国中国科学院植物研究所植被数量生态学重点实验室北京100093

概述了 3种主要植物生态模型的发展现状 :1 )种群动态模型 ,主要模拟在一个生态系统中单个种的植物个体发芽、成长和死亡过程 ,及其种内竞争和种间相互作用 ,是研究开发最早的一类生态模型之一。该类模型主要应用于分析植物种群之间相... 详细信息

概述了 3种主要植物生态模型的发展现状 :1 )种群动态模型 ,主要模拟在一个生态系统中单个种的植物个体发芽、成长和死亡过程 ,及其种内竞争和种间相互作用 ,是研究开发最早的一类生态模型之一。该类模型主要应用于分析植物种群之间相互作用。 2 )演替模型 ,主要模拟植物种类 (动物与此相伴 )在整个生态系统发展过程的变化 ,包括植被类型的转变和相关的生物地球化学循环过程的改变。可用于研究生物群落对气候变化的响应。 3)生态系统模型 ,是把生态系统当作一个功能整体来模拟的一类模型 ,主要有以下 3类 :(1 )SVAT模型 ,主要模拟地表生态系统过程 ,以BATS、SiB、SiB2和LEAF为代表 ,多用于气候研究 ;(2 )BGC模型 ,主要模拟 3个关键循环 :碳 ,水和营养物质循环。常用的BGC模型有 :FOREST BGC、BIOME BGC、CENTURY、TEM、DOLY以及由它们衍生而来的整合模型组 ;(3)BG模型 ,模拟群落、生物群区中植物分布 ,比较具有代表性的BGMs包括BIOME2和MAPSS ,它们主要用于研究因气候变化而引起的生物分布的变迁。最后 ,结合我们的实际工作展望了生态模型在未来几年内的几个发展方向 :1 )与基础学科相结合 ,比如把物候学引入生态模型研究中来 ,以寻求新的支撑点 ;2 )与现代非线性理论相结合 ,重新评价模型的假设基础 ;

关键词：生态过程复杂系统宏观生态模型

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山地小气候模拟研究进展

植物生态学报 2002年第Z1期26卷 107-114页

作者：苏宏新桑卫国中国科学院植物研究所植被数量生态学重点实验室北京100093

山地气候是最为复杂的气候类型之一 ,加上观测点少 ,气象资料比较缺乏 ,研究的难度很大 ,采用模型模拟的方法对山地气候进行研究是气象和生态学的交叉领域 ,得到气象和生态学者的广泛重视。目前 ,山地小气候模型模拟已得到很大的发展 ,... 详细信息

山地气候是最为复杂的气候类型之一 ,加上观测点少 ,气象资料比较缺乏 ,研究的难度很大 ,采用模型模拟的方法对山地气候进行研究是气象和生态学的交叉领域 ,得到气象和生态学者的广泛重视。目前 ,山地小气候模型模拟已得到很大的发展 ,作者从温度、降水、湿度、太阳辐射和风场 5个方面综述了国内外在这方面的研究进展 :1 )温度场的模拟主要是以分离综合法改进后的多元回归法为主 ;2 )降水模拟的方法主要有地形因子相关法 (又可分为单要素、双要素、三要素和多要素 )和趋势面法 ;3)关于湿度 ,一般气象站只观测水汽压和相对湿度 ,但一般的生态系统模型却是以水气压饱和差来表征湿度的 ,用湿度_辐射循环法模拟 ;4)太阳辐射的模拟很复杂 ,主要以直接辐射、散射辐射、反射辐射和总辐射分别来模拟 ;5)风场主要模拟方法有诊断方法和预报方法。以上对山地小气候的模型模拟总的特点为 :区域性强、经验性大、普适性 (理论性 )差。同时 ,我们根据实际研究工作 ,展望了未来山地气候中小尺度模拟研究的两个侧重点 :1 )今后要综合、动态地模拟山地小气候系统 ,用现代理论尤其是非线性理论来研究山地气候 ,以加强理论方面的研究 ;2 )加强对先进技术 (例如GIS、RS等 )

关键词：复杂地形小气候模拟

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基于SPEI的北京低频干旱与气候指数关系

生态学报 2012年第17期32卷 5467-5475页

作者：苏宏新李广起中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室北京100093

干旱是北京地区发生最频繁、波及面积最大、持续时间最长的一种自然灾害。基于1868—2010年每月的降水和平均气温数据,应用综合了降水和气温变化共同效应的新的干旱指标标准化降水蒸散指数(SPEI)定量描述北京地区的干湿状况,并利用历史... 详细信息

干旱是北京地区发生最频繁、波及面积最大、持续时间最长的一种自然灾害。基于1868—2010年每月的降水和平均气温数据,应用综合了降水和气温变化共同效应的新的干旱指标标准化降水蒸散指数(SPEI)定量描述北京地区的干湿状况,并利用历史旱灾记录对其进行验证;采用连续小波转换(CWT)分析近150 a来的干旱振荡特征,并利用交叉小波变换(XWT)探论了干旱与大尺度气候因子之间的关系。结果表明:1)SPEI揭示的干旱与历史记录比较吻合,证明该指数可以在多时间尺度上有效地反映北京地区旱涝程度及其持续时间;2)北京地区干旱具有80—120个月年际尺度和250个月、480个月年代际尺度的周期振荡,呈现了同大尺度气候因子相似的变化特征;3)北京干旱变化与四大气候因子存在着多时间尺度的显著相关性,SPEI和北大西洋涛动(NAO)、北极涛动(AO)、太平洋涛动(PDO)都具有100—120个月和250个月的年代际主共振周期,而SPEI和厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)在整个研究期内都表现出极显著的32—64个月年际主共振周期,同时SPEI与4个气候因子在共振周期上均体现出比较明确的时滞特征(2—6月不等)。因此,可以基于大尺度气象因子结合SPEI预测北京地区未来的干旱变化。

关键词：气候变化干旱指数气候因子小波分析

模拟蒙古栎林生态系统碳收支对非对称性升温的响应

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科学通报 2012年第17期57卷 1544-1552页

作者：苏宏新李广起中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室北京100093

夜间最低气温与白天最高气温的非对称性升高现象普遍存在于北半球.应用BIOME-BGC模型模拟了北京东灵山地带性植被蒙古栎林生态系统碳收支在多种气候变化情景下的变化趋势,通过协方差分析探讨非对称性升温对暖温带落叶阔叶林生态系统固... 详细信息

夜间最低气温与白天最高气温的非对称性升高现象普遍存在于北半球.应用BIOME-BGC模型模拟了北京东灵山地带性植被蒙古栎林生态系统碳收支在多种气候变化情景下的变化趋势,通过协方差分析探讨非对称性升温对暖温带落叶阔叶林生态系统固碳的潜在效应.结果表明,当大气CO2浓度不变时,对称性升温对GPP和NPP影响不大,但促进了Rh;蒙古栎林生态系统为一个较强的碳源,而非对称性升温则显著地提高了GPP,NPP和Rh,只是Rh的变化幅度较小,碳源功能随着升温不对称性的不断加强而减弱.当大气CO2浓度和气温同时升高时,两者的正交互作用显著地提高了GPP,NPP和Rh,但Rh的变化幅度较小,蒙古栎林生态系统转变为一个较强的碳汇,且随着升温幅度及其不对称性的不断加强,各通量变化幅度增大,碳汇功能不断加强.总之,非对称性升温较对称性升温更有利于蒙古栎林生态系统的碳吸收.鉴于此,推测基于平均气温变化的估算都可能在一定程度上高估了暖温带落叶阔叶林生态系统对气候变暖的正反馈.但该模型模拟的结果还没有得到相应观测和实验的证实.强调今后只有采用协同方法,充分考虑最低气温、最高气温和平均气温各自的生态效应及其与其他生态因子的交互作用,才能更加真实地评价非对称性升温现实世界中森林生态系统的碳源/汇功能.

关键词：东灵山地区暖温带落叶阔叶林气候变化 BIOME-BGC模型

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天山云杉树木年轮宽度对气候因子变化的响应

中国矿业大学学报 2007年第2期36卷 251-256页

作者：王云霞陆兆华苏宏新桑卫国中国矿业大学恢复生态研究所中国科学院植物研究所北京100093

利用取天山山脉中国境内东西中部3个地区的天山云杉树木年轮样本,运用树木年轮气候学的方法,分析了树木生长与降水和气温两个气候因子之间的关系.采用树木年轮分析的常规程序,对样芯进行黏贴、打磨、测量宽度,利用COFECHA程序进行了交... 详细信息

利用取天山山脉中国境内东西中部3个地区的天山云杉树木年轮样本,运用树木年轮气候学的方法,分析了树木生长与降水和气温两个气候因子之间的关系.采用树木年轮分析的常规程序,对样芯进行黏贴、打磨、测量宽度,利用COFECHA程序进行了交叉定年,然后运用ARSTAN程序建立了3个地区的树轮年表,并用PRECON程序进行了相关分析和响应函数分析.结果表明:3个地区的树木生长同时受降水和气温的综合影响,并呈规律性变化,从西部到东部,树木生长对降水因子的响应程度越来越弱,且由负相关变化到正相关;对温度因子的响应程度越来越强,且由正相关变化到负相关.通过对同一纬度不同地区树木生长的研究,发现了在气候变化条件下树木生长与主要气候因子响应关系的异同,这一结果将为进一步研究整个新疆地区的气候变化提供了依据.

关键词：树木年轮年表响应函数气候因子

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模拟夏季干旱对东灵山森林植被动态的影响

植物生态学报 2011年第2期35卷 147-158页

作者：李亮苏宏新桑卫国中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室北京100093 中国科学院研究生院北京100049

应用LPJ-GUESS植被动态模型,在耦合不同物种的干旱响应策略的基础上,研究了夏季干旱化对东灵山地区森林植被的物种组成及其功能的影响。结果表明,在气候变暖、降水减少、CO2浓度升高的情况下,无论树种采取何种策略,东灵山暖温带森林的... 详细信息

应用LPJ-GUESS植被动态模型,在耦合不同物种的干旱响应策略的基础上,研究了夏季干旱化对东灵山地区森林植被的物种组成及其功能的影响。结果表明,在气候变暖、降水减少、CO2浓度升高的情况下,无论树种采取何种策略,东灵山暖温带森林的总净初级生产力和生物量都有增加的趋势,降水在未来近一个世纪内尚未成为本地区植被生长的限制因子。但森林植被的树种组成与树种的干旱响应策略密切相关,不耐旱的物种核桃楸(Juglans mandshurica)的生物量水平在长期干旱条件下并没有降低,而耐旱的物种辽东栎(Quercus liaotungensis)在受到干旱化长期影响时,其生物量有下降的趋势。这种响应策略也会导致植被蒸散等生态系统水分循环过程的差异。因此,降水变化对森林生态系统影响的长期模拟研究应该考虑物种对干旱的不同响应策略。

关键词：干旱响应策略蒸散 LPJ-GUESS模型净初级生产力物种组成夏季降水

东灵山暖温带落叶阔叶林生物量和能量密度研究

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植物生态学报 2002年第Z1期26卷 88-92页

作者：桑卫国苏宏新陈灵芝中国科学院植物研究所植被数量生态学重点实验室北京100093

研究了辽东栎 (Quercusliaotungensis)林生物量、能量分配和能量密度过程 ,结果表明 ,辽东栎林的生物量在60～ 2 0 0t·hm- 2 之间 ,乔木层的生物量在 50～ 1 60t·hm- 2 之间 ,在林分中所占比例为 80 %～ 98% ,辽东栎生物量在林分中所... 详细信息

研究了辽东栎 (Quercusliaotungensis)林生物量、能量分配和能量密度过程 ,结果表明 ,辽东栎林的生物量在60～ 2 0 0t·hm- 2 之间 ,乔木层的生物量在 50～ 1 60t·hm- 2 之间 ,在林分中所占比例为 80 %～ 98% ,辽东栎生物量在林分中所占比例从 40 %到 1 0 0 % ,净初级生产力从 5t·hm- 2 ·a- 1 到 2 4t·hm- 2 ·a- 1 。辽东栎群落能量现存密度为 830 0 0kcal·m- 2 ,其中乔木层占 96 .65 %、灌木层占 3 .1 2 %、草本层占 0 .2 3 %。乔木层中各器官能量密度排列顺序是树干 >树根 >树枝 >树叶 ,比例是 4 :3 :2 :1 ,灌木层中 ,各器官能量密度顺序是干 >枝 >根 >叶。最后给出了该类森林生态系统变化的生物量和能量概念模式 ,为下一步建立抽象的数学模型 ,建立可操作能实用的计算机模拟模型打下了基础。

关键词：生物量能值暖温带落叶阔叶林

中国森林生物多样性监测网络(CForBio)的研究态势与热点:基于文献计量分析

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生物多样性 2018年第12期26卷 1255-1267页

作者：付瑞玉苏宏新张忠华胡刚南宁师范大学北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室南宁530001 南宁师范大学广西西江流域生态环境与一体化发展协同创新中心南宁530001 南宁师范大学地理科学与规划学院南宁530001

中国森林生物多样性监测网络(CFor Bio)作为我国生物多样性科学综合研究平台,其发展过程和研究成果对促进我国生物多样性研究具有重要意义,掌握其研究态势与热点变化可为CFor Bio的长远发展以及其他生态监测研究提供参考。本文对2007–2... 详细信息

中国森林生物多样性监测网络(CFor Bio)作为我国生物多样性科学综合研究平台,其发展过程和研究成果对促进我国生物多样性研究具有重要意义,掌握其研究态势与热点变化可为CFor Bio的长远发展以及其他生态监测研究提供参考。本文对2007–2017年间CNKI数据库和Web of Science核心合集数据库中CFor Bio发表的论文进行了较为全面的文献计量分析。结果表明:2007年以来, CForBio发表论文的数量整体上呈快速上升趋势,从2007年的3篇增长到2017年的55篇,其中SCI收录论文的增长较为明显(从2007年的1篇增长到2017年的34篇)。金光泽(70篇)、马克平(68篇)、郝占庆(68篇)等学者发表论文数量较多,中国科学院的植物研究所(104篇)、沈阳应用生态研究所(67篇)、华南植物园(59篇)等是CFor Bio中相对活跃的研究机构,但各样地负责机构和学者间的合作仍较少,跨机构间的协同研究还有待提高。CForBio的研究热点主要体现在树木空间分布格局、植物功能性状、树木密度制约、群落系统发育等方面,为揭示我国不同气候带森林群落构建机制提供了大量的理论依据。未来CFor Bio的研究应加强国内外机构间的合作创新并建立数据共享途径,注重近地面遥感、多源数据融合等新技术的应用,在生物多样性格局的多尺度与多维度解析、植物–土壤反馈机制、树木冠层和根系的结构与功能等方向持续开展深入研究。

关键词：中国森林生物多样性监测网络研究态势文献计量分析 Web of Science 中国知网

3类典型温带山地森林的叶面积指数的季节动态:多种监测方法比较

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植物生态学报 2012年第3期36卷 231-242页

作者：苏宏新白帆李广起中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室北京100093

叶面积指数(leafarea index,LAI)是定量描述冠层结构的最有效指标之一。鉴于森林冠层三维结构的高度复杂性和异质性,迄今仍没有形成统一标准的LAI测量方法。该文利用LAI-2000冠层分析仪、CI-110冠层分析仪和半球摄影法(digital hemisphe... 详细信息

叶面积指数(leafarea index,LAI)是定量描述冠层结构的最有效指标之一。鉴于森林冠层三维结构的高度复杂性和异质性,迄今仍没有形成统一标准的LAI测量方法。该文利用LAI-2000冠层分析仪、CI-110冠层分析仪和半球摄影法(digital hemispherical photograph,DHP),对北京东灵山地区以蒙古栎(Quercus mongolica)为主的落叶阔叶林、华北落叶松(Larix gmelinii ***-rupprechtii)林和油松(Pinus tabuliformis)林的有效叶面积指数(effective leafarea index,LAIe)进行了动态监测,探寻其季节变化规律。为准确地估算温带山地主要森林类型的LAI,对光学仪器测量值进行了去除木质成分、聚集效应等校正,与基于凋落物收集法的相应实测值进行了比较分析。结果表明:3种典型森林在生长季期间叶片生长均呈现单峰型;3种光学仪器测量方法的同期LAIe数值大小顺序为:LAI-2000冠层分析仪>DHP>CI-110冠层分析仪。光学仪器的直接测量值LAIe包含了木质成分的贡献,钝化了季节动态的变化幅度,这对有明显季节交替的落叶林尤为突出。经校正,LAI-2000冠层分析仪和DHP的测量值与实测值都表现出显著的相关性,其中LAI-2000冠层分析仪最适于采用基于空隙大小的校正方法,而基于空隙度和空隙大小的综合算法则是校正DHP的最佳选择。结合经济成本和野外实际操作等因素考虑,DHP具有更大的推广优势,特别适用于温带山地落叶林。

关键词：聚集效应有效叶面积指数光学测量方法