基于Biome-BGC模型的景观格局与水分利用效率耦合研究

发布时间：2020-04-23 20:02

【摘要】：为了探究景观格局与生态过程的耦合关系及其对气候变化的响应,以便对生态系统碳水耦合的研究提供一定的理论基础。作者采用PEST模型结合涡度相关实测数据的方法对Biome-BGC模型的生理参数进行了优化并使用参数优化后的Biome-BGC模型对森林生态系统(长白山、千烟洲和鼎湖山)、草地生态系统(内蒙古和当雄)和灌木生态系统(海北)不同气候变化情景的水分利用效率进行了模拟,并分析了景观格局与水分利用效率、总初级生产力在不同幅度下耦合关系的变化规律。结果表明:(1)水分利用效率受降水、气温、叶面积指数、蒸散和总初级生产力的显著影响。其中,长白山、千烟洲、鼎湖山、内蒙古、海北和当雄的水分利用效率与气温(鼎湖山水分利用效率受气温的影响不显著)、叶面积指数和总初级生产力呈显著正相关关系;长白山和当雄的水分利用效率与降水呈显著负相关关系;长白山、千烟洲、鼎湖山和当雄的水分利用效率与蒸散呈显著负相关关系。(2)长白山、千烟洲和鼎湖山森林生态系统的水分利用效率受景观破碎化程度、景观形状的复杂程度、景观的邻接和聚合程度以及景观的多样性和均匀性等的显著影响,且表现出明显的尺度效应。(3)气候变化对森林和灌草生态系统的水分利用效率有显著影响。其中,PTC情景、TC情景、T情景(对千烟洲、鼎湖山的水分利用效率影响不显著)、C情景、PT情景(对长白山、鼎湖山的水分利用效率影响不显著)和PC情景(对内蒙古的水分利用效率影响不显著)对长白山、千烟洲、鼎湖山、内蒙古和海北的水分利用效率有显著影响;P情景只对海北的水分利用效率产生显著影响;当雄的水分利用效率只受到T情景和TC情景的显著影响。
【图文】：

研究区概况

逦基于Ｂｉｏｍｅ－ＢＧＣ模型的景观格局与水分利用效率耦合研宄逦逡逑向量（２．４）逡逑〔逦Ｘｆｃ邋＝逦＋邋ｕｋ逡逑Ａ为迭代次数，上标“ａ”表示更新前的向量，“ｂ”为更新后的向量。ｒ代表转置符逡逑号，０为具有列的实测值权重矩阵。逡逑由（２－４）变换得目标函数为：０邋＝（歹－ｙ邋－邋／／（２邋—邋Ｊ0）Ｔ０（歹一ｙ邋－邋／／（２邋－邋：ｔ））逡逑ＰＥＳＴ模型算法过程为（Ｎｏｌａｎ，邋Ｍａｌｏｎｅ邋ｅｔａｌ，２０１５；王礼恒，董艳辉等，２０１４）：首逡逑先，识别模型中需要优化的参数并进行模型模拟，然后选定初始参数向量２ｇ，，进行模逡逑型校正；模型模拟结果存储到向量％中，相应的实测值存储在向量ｊ中。利用一阶泰逡逑勒展开式对进行数值求解，最后通过（２－４）式计算参数增量向量《？，以及更新后的逡逑对；将蚱存储到参数向量幻中，重复以上算法步骤直到函数收敛，达到目标函数最优。逡逑其关键过程见图２．２。模型原理和使用详见操作指南（ｌｉｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｅｓｔｈｏｍｅｐａｇｅ．ｏｒｇ／）。逡逑
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S718.5

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本文编号：2638094