北方黑云杉林冠内空气CO_2浓度及其上方通量模拟

考虑植物阴叶和阳叶对环境的反应、植物叶片丛聚特性以及叶片氮素水平的垂直差异,建立了黑云杉林与大气之间物质输送和能量交换的一维完全多层模式。模式中对阳叶和阴叶的叶面积指数借用Chen J M等提出的方法,并经过修改以适用于多层模拟。叶水平的光合作用c运用Farq uhar方程并与CO2传导方程联列获得。模式验证的资料取自BOREAS(Boreal Ecosystem-fAtmosphere Study)研究计划中加拿大Saskatchewan的南试验区,属于温带气候。通过对冠o层上方的显热、感热和CO2通量、以及植物光合作用、蒸腾作用和气孔传导等生理作用t过程的实测值进行了计算结果的验证,结果表明:计算的显热通量比实测值偏低,潜热通量则略高于实测值,而CO2通量只有在较高水平时偏高,3个通量的计算值与实测值比较接近,R2分别为0.71,0.78和0.65,取得了较好的效果。气孔导度、光合作用和蒸腾作用的模拟结果表明,三者的实测与模拟值之间的R2分别达到0.57,0.69和0.66,均通过0.01显著度检验,且无显著的系统偏差。因此,可以认为在多层模拟中充分考虑叶片不同受光状况,不同氮素水平以及叶片丛聚特性的影响有助于更好地研究植被与大气的交换过程。