[發明專利]一種基于光響應分段特征的天尺度初級生產力估測方法

有效

• 申請號: 201210521582.9
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103020735A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 王福民;黃敬峰;周斌;徐俊鋒
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

1.一種基于光響應分段特征的天尺度初級生產力估測方法，其特征在于：所述測量方法包括以下步驟：

1）日照時間分段：

將從日出到日落看作遵循正弦對稱變化的日照過程，計算日出到正午時間段的初級生產力，即上午段的初級生產力，然后再乘以2即可獲得“日”的初級生產力，將日出到正午時間段的初級生產力分為2段：

第一段中間時刻t₁和第二段中間時刻t₂分別為：

t1=(tset-trise)arcsin(2π)2πtrise---(1)]]>

t2=tset-trise4+tset-trise2πarcsin(2π)+trise---(2)]]>

第一段時間長度和第二段中間時刻分別為：

Dt1=tset-triseπarcsin(2π)---(3)]]>

Dt2=tset-trise2-tset-triseπarcsin(2π)---(4)]]>

2）t₁和t₂時刻對應的瞬時溫度和輻射計算：

將t₁和t₂時刻代入利用日平均數據計算瞬時日內瞬時溫度和輻射的公式(5)和(6)，獲得t₁和t₂時刻對應的溫度和輻射瞬時值；

Tt=Tmin+(Tmax-Tmin)sin[π(t-trise)tset-trise]---(5)]]>

式中T_t是t時刻的瞬時溫度，T_max是日最高溫度，T_min是日最低溫度，t_rise是日出時間t_set是日落時間；

Rt=Rnoonsin[π(t-trise)tset-trise]=πRdaily2sin[π(t-trise)tset-trise]---(6)]]>

式中R_t是t時刻的瞬時輻射，R_noon是中午時刻的輻射，t_set-t_rise是日長，R_daily是日總輻射；

3）瞬時光合速率計算：

利用如下公式計算瞬時光合速率：

Anet=-2p2-3q9cos(acos(2p3-9pq+27r2(p2-3q)3)3)-p3---(7a)]]>

p=eβ+bθ′-aα+eαRdeα---(7b)]]>

q=eγ+bγCa-αβ+adθ′+eRdβ+Rdbθ′eα---(7c)]]>

r=-αγ+adγCa+eRdγ+RdbγCzeα---(7d)]]>

式中β＝C_a(g_bmh_s-2b′-g_b),and?θ′＝g_bmh_s-b′；

其中，Anet=aCi-adeCi+b-Rd---(8a)]]>

式中，a,b,c,和d可以通過式(8a)與式(8b)和(8c)對比獲得；

Anet,c=VcmaxCi-Γ*Ci+Kc(1+[O2/Ko])-Rd---(8b)]]>

和

Anet,j=JCi-Γ*4(Ci-2Γ*)-Rd---(8c)]]>

式中，A_net,c和A_net，j分別表示羧化酶限制下和光限制下光合作用速率，單位為μmol?m^-2s^-1；V_cmax表示羧化作用率的最大值，單位是μmol?m^-2s^-1；J表示光合電子傳遞率，單位是μmol?m^-2s^-1；C_i和[O₂]表示細胞間CO₂和氧氣濃度；Γ^*表示沒有暗呼吸時的CO₂補償點；K_c和K_o分別表示CO₂和O₂的Michaelis-Menten常量；R_d是白天葉片的暗呼吸量，通過R_d=0.015V_cmax.m是與植被物種有關的經驗系數，h_s是葉片表面的大氣相對濕度，C_s和C_a是葉片表面的和大氣CO₂濃度，b′是葉片暗呼吸引起的經驗常數；

將t₁和t₂時刻對應的瞬時溫度和輻射代入公式(7a)計算t₁和t₂時刻對應的光合速率A_net，1和A_net，2；

4）“日”初級生產力的計算：

根據光合速率隨光強的變化規律，利用如下分段公式(9)，將瞬時光合速率轉換為“日”初級生產力，實現由“瞬時”到“日”的初級生產力計算的時間尺度轉換；

GPPdaily=2×(Anet,1×Dt1+Anet,2×Dt2)---(9)]]>

式中的“2”表示將一天的初級生產力分成對稱的兩段，所以只計算上午段，然后乘以2既可獲得全天的初級生產力，式中GPP_daily為“日”初級生產力。