论文部分内容阅读
总初级生产力(Grossprimaryproduction,GPP)是植被光合作用速率的度量指标,也是陆地生态系统碳循环的重要分量,显著影响全球碳平衡。以陆地生态系统碳循环机理为基础建立的生态模型是估算区域和全球陆地生态系统GPP时空变化特征的有效手段。叶片最大羧化速率(maximum carboxylation rate,Vcmax)决定了植被的光合作用能力,是生态模型的关键参数之一,获取季节变化特征的Vcmax对GPP模拟具有重要意义。论文利用集合卡尔曼滤波方法结合通量观测数据优化全球108个通量站的Vcmax,分析全球站点Vcmax的时空变化及其与环境因子的关系,分析叶绿素指数与Vcmax的相关性。最后利用BEPS模型模拟中国区域2007-2010年的GPP,对比了固定Vcmax参数和具有季节变化的Vcmax模拟GPP的差异,分析Vcmax季节变化对GPP模拟的影响。研究结果为Vcmax的季节和空间变化信息获取提供依据,并为区域GPP模拟精度的提高奠定基础。研究结果如下:(1)Vcmax时空变化特征及其与环境因子的关系Vcmax有明显的季节变化特征,其变化范围为18-32 μ molC02·m-2·S-1;不同的植被类型,Vcmax季节变化各不相同;Vcmax具有明显的空间差异,不同站点Vcmax变化范围为15-45 μ molC02·m-2·s-1。植被Vcmax与温度和辐射等环境因子存在明显正相关。(2)叶绿素指数与Vcmax相关性分析叶绿素指数和Vcmax均存在线性相关。全球108个站点Vcmax在转换为冠层Vcmax后,叶绿素指数MTCI(MERIS Terrestrial Chlorophyll Index)与Vcmax决定系数R2由0.19提高至0.32。站点叶绿素指数MTCI和TCARI(Transformed Chlorophyll Absorption in Reflectance Index)与Vcmax的相关性均明显提高。(3)Vcmax季节变化对GPP模拟的影响中国陆地生态系统GPP存在明显的空间差异,总体呈现由西北向东南递增的趋势,中国区域2007-2010年平均GPP总量为6.69 Pg C yr-1,模拟GPP和马普 GPP 以及 SIF(Sun-induced chlorophyll fluorescence)存在较强的正相关,决定系数R2分别为0.98和0.95。空间上,模拟月尺度GPP与马普GPP以及SIF在空间分布上具有较强正相关,整体的R2平均值分别为0.83和0.63。相比于固定Vcmax,利用具有季节变化的Vcmax模拟的GPP与马普GPP和SIF的R2多数区域均有所提高。GPP与MPI的决定系数R2春、夏、秋和冬四个季节中国区域分别提高了 0.03、0.01、0.01 和 0.03,不同植被类型 ENF(Evergreenneedleleafforest)、EBF(Evergreen broadleaf forest)、DNF(Deciduous needleleaf forest)、S(Savannas)和Crop的R2四季提高较为明显;GPP与SIF的决定系数R2春、夏、秋和冬四个季节中国区域分别提高了 0.02、0.01、0.001和0.02,植被类型ENF、DNF、DBF和Crop的R2四季均有提高。