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基于高频溶氧的浮游植物初级生产力季节变化及驱动因子--以神农南坡香溪河库湾为例

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长江流域资源与环境 2021年第6期30卷 1472-1479页

作者：朱永锋谭路蔡庆华叶麟中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室湖北武汉430072 中国科学院大学北京100049

2017年7月至2018年6月,利用高频溶氧仪直接获取水体溶解氧数值的方法估算了香溪河浮游植物初级生产力的状况,探讨了香溪河浮游植物初级生产力季节变化及其驱动因子。结果表明:一年四季当中初级生产力(GPP、NPP、R)数值大小趋势均一致,... 详细信息

2017年7月至2018年6月,利用高频溶氧仪直接获取水体溶解氧数值的方法估算了香溪河浮游植物初级生产力的状况,探讨了香溪河浮游植物初级生产力季节变化及其驱动因子。结果表明:一年四季当中初级生产力(GPP、NPP、R)数值大小趋势均一致,都为夏季最高,春季次之,随之是秋季,最后冬季最低,GPP、NPP、R在四季之间均存在显著差异(Mann-Whitney U检验,P总氮(TN)与总初级生产量(GPP)存在正相关关系,而可溶性硅(DSi)与总初级生产量(GPP)则是负相关关系;叶绿素a(Chl a)、水温(WT)与呼吸消耗量(R)存在正相关关系,而可溶性硅(DSi)与呼吸消耗量(R)则是负相关关系;没有发现与净初级生产量(NPP)显著相关的变量。

关键词：总初级生产量净初级生产量呼吸消耗量浮游植物大型水库广义线性模型

3PG碳生产模型在长白山阔叶红松林总初级生产力估算中的应用

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应用生态学报 2019年第5期30卷 1599-1607页

作者：常晓晴邢艳秋王馨慧尤号田徐珂东北林业大学森林作业与环境研究中心哈尔滨150040 桂林理工大学测绘地理信息学院广西桂林541004

利用ChinaFLUX长白山站阔叶红松林的通量观测数据以及同期卫星遥感数据,对3PG模型中的植被光合模型(VPM)、光能利用率模型(EC-LUE)、陆地生态系统模型(TEM)、卡内基-埃姆斯-斯坦福方法模型(CASA)4种模型进行参数重组,通过对比通量观测... 详细信息

利用ChinaFLUX长白山站阔叶红松林的通量观测数据以及同期卫星遥感数据,对3PG模型中的植被光合模型(VPM)、光能利用率模型(EC-LUE)、陆地生态系统模型(TEM)、卡内基-埃姆斯-斯坦福方法模型(CASA)4种模型进行参数重组,通过对比通量观测值与估算值的均方根误差、决定系数及平均误差确定模型的最适合参数;并利用实测的通量观测数据对优化后的模型进行拟合度验证,以提高其估算长白山阔叶红松林总初级生产力(GPP)的准确性.结果表明:采用温度、增强植被指数、地表水分指数分别表征原模型中的温度限制因子、光合有效辐射吸收比例、水分限制因子估算长白山阔叶红松林GPP时,结果最优,优化后模型的精度(R^2=0.948,RMSE=0.035 mol·m^(-2)·month^(-1))明显优于原模型(R^2=0.854,RMSE=0.177 mol·m^(-2)·month^(-1)),且能够有效改善原模型生长季明显高估的现象;通过敏感性分析可知,温度是对GPP估算不确定性影响最大的参数,其次为增强型植被指数和光合有效辐射,地表水分指数最小,且变量间的交互作用对GPP估算不确定性也存在影响.

关键词： 3PG模型总初级生产量模型结构优化通量观测温带阔叶红松林

3PG碳生产模型在长白山阔叶红松林GPP估算中的应用

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3PG碳生产模型在长白山阔叶红松林GPP估算中的应用

作者：常晓晴东北林业大学

学位级别：硕士

植被总初级生产力作为陆地生态系统循环研究中重要评判因子,是评估森林固碳能力和碳收支的重要参数。准确估计植被生产力,能够预测生态系统动态变化,科学认识生态系统与气候变化的关系,并且可以为生态系统的管理提供数据和科学支持,对... 详细信息

植被总初级生产力作为陆地生态系统循环研究中重要评判因子,是评估森林固碳能力和碳收支的重要参数。准确估计植被生产力,能够预测生态系统动态变化,科学认识生态系统与气候变化的关系,并且可以为生态系统的管理提供数据和科学支持,对进一步理解全球碳循环过程和生态系统功能具有重要意义。植被生产力估算模型由于是在特定区域建立和验证,不具备普适性。所以将3PG碳生产模型应用到长白山阔叶红松林,需将特定因子进行优化,使其更能反映长白山地区的植被特征。充分利用多源、多尺度数据资料,将数据-模型进行融合,集成遥感和地面观测的气象、通量等数据,评估模型模拟精度,优化模型结构,降低模型的误差,在植被生产力估算中具有迫切要求。本论文以长白山通量塔的贡献区为研究区域,利用遥感数据、气象数据以及长白山通量观测数据,将3PG碳生产模型与VPM、Ⅵ以及EC-LUE模型进行对比,并利用通量观测数据对模型结果精度进行评价,对模型结构优化进行研究。本文的主要研究内容和结论如下:(1)针对模型中涉及到各个因子与总初级生产力GPP变化关系问题,本文将其进行相关性分析,结果发现:在模型输入的各个因子中,植被指数(NDVI、EVI、LSWI)和潜热通量与总初级生产力的判定系数最大,说明其相关性最好,其次是叶面积指数和平均温度,再次是降雨量、水汽压差和光合有效辐射,感热通量与涡度相关观测估算的GPP的相关性最小。(2)基于3PG碳生产模型的总初级生产力GPP估算,本文将其与VPM、VI以及EC-LUE光能利用模型模拟的GPP估算精度进行对比。结果表明:利用2003-2005年数据驱动这几个模型预测GPP,将三年的通量数据作为验证数据对模型模拟结果进行比较,综合考虑R2、RMSE以及拟合斜率,3PG模型GPP估算精度最高(R2=0.921,RMSE=1.89gC/m2.d),其次为 Ⅵ 与 EC-LUE 模型,VPM(R2=0.920,RMSE=2.82gC/m2·d)模型估算精度最低;在模型模拟GPP的年均总量上来看,3PG碳生产模型在生长季存在高估,而其他模型在生长季存在明显或轻微的低估。(3)针对3PG碳生产模型在预测时出现的高估问题,本文借助其他光能利用率模型中的参数结构,对3PG碳生产模型进行优化。结果表明:利用最适温度、增强型植被指数、地表水分指数分别表示3PG碳生产模型中温度限制因子、光合有效辐射吸收比例、水分限制因子,模拟GPP结果最优,与原模型相比,R2从0.854提高到0.948,且优化后3PG碳生产模型有效地改善原模型中生长季高估现象,优化后模型的GPP模拟与实测值之间的相关系数为0.948。本论文利用3PG碳生产模型模拟阔叶红松林的GPP,优化了模型结构,改善了模拟精度。该研究过程加深了我们对3PG碳生产模型以及各光能利用率模型不同结构和参数的理解,明确了各个参数对GPP估算敏感性的影响,为进一步利用3PG模型预测林分生长以及生物量变化提供重要的参考价值。

关键词： 3PG碳生产模型总初级生产量光能利用率模型涡度相关技术温带阔叶红松林

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长期生态研究的理论模型

国土与自然资源研究 1992年第S1期 3-5,33页

作者： Shugart H.H 周德本黑龙江省科学院自然资源研究所

在长期定位研究中生态模型的一个更有价值的应用是解释结果时提供一个理论上的来龙去脉。JABONA模型(Botkin etal,1972)一个长期森林发展和演替的模拟模型,其最初发展是模拟位子 New Hampshire的 Hubbard vnook实验林的林木生长 (Likens... 详细信息

在长期定位研究中生态模型的一个更有价值的应用是解释结果时提供一个理论上的来龙去脉。JABONA模型(Botkin etal,1972)一个长期森林发展和演替的模拟模型,其最初发展是模拟位子 New Hampshire的 Hubbard vnook实验林的林木生长 (Likens etal,1977)。模型的应用表明期望的集水区植物长期生物量和营养动态是一本书(Bormon。and Likens,1979).的中心论点之一,这本书总结了这一研究的一些主要发现。

关键词：长期生态研究理论模型生物量 Hubbard 中心论点生态模型模拟模型一本锯齿状总初级生产量