[發明專利]一種基于瞬時光合速率積分的“天”尺度初級生產力的估測方法

有效

• 申請號: 201210523512.7
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103020444A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 王福民;周斌;黃敬峰;徐俊鋒
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 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

1.一種基于瞬時光合速率積分的“天”尺度初級生產力的估測方法，

其特征在于：所述測量方法包括以下步驟：

1）瞬時光合速率的計算：

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

和

Anet,j=JCi-Γ*4(Ci-2Γ*)-Rd---(1b)]]>

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，將A_net,c?and?A_net，j寫為統一的代數形式如下：

Anet=aCi-adeCi+b-Rd---(1c)]]>

式中，a,b,c,和d通過與式（1）和（2）對比獲得；

A_net?and?C_i通過下式描述：

Ci=Cs-Anetgs---(2)]]>

Cs=Ca-Anetgb---(3)]]>

光合速率與氣孔導度的關系可以通過下式描述：

gs=mAhsCs+b′---(4)]]>

式中g_s為氣孔導度(mol?m^-2s^-1)，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是葉片表面的CO₂濃度，b′是葉片暗呼吸引起的經驗常數；

上述公式（1a）~（4）構建了一個光合速率的三次方公式，通過求解這個公式，獲得三個根，其中在自然條件下，第三個根對應正確的解，其形式如下：

Anet=-2p2-3q9cos(acos(2p3-9pq+27r2(p2-3q)3+4π)3)-p3---(5a)]]>

p=eβ+bθ′-aα+eαRdeα---(5b)]]>

q=eγ+bγCa-aβ+adθ′+eRdβ+Rdbθ′eα---(5c)]]>

r=-aγ+adγCa+eRdγ+RdbγCaeα---(5d)]]>

式中β＝C_a(g_bmh_s-2b′-g_b),and?θ′＝g_bmh_s-b′.在公式(5a)-5(d)中，氣象要素輻射、溫度、相對濕度是計算瞬時光合速率的最終輸入變量；

2）基于氣象數據日變化特征的瞬時氣象數據模擬：

模擬輻射和溫度的瞬時數據，溫度的日變化數據如下

Tt=Tmin+(Tmax-Tmin)sin[π(t-trise-a)tset-trise]---(6a)]]>

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，a是最高溫度出現時間與當地正午時間的時滯；

對于一天的瞬時輻射，通過下式表示：

Rt=Rnoonsin[π(t-trise)tset-trise]=πRdaily2sin[π(t-trise)tset-trise]---(7)]]>

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）“天”尺度初級生產力積分計算：

將式(6a)或(6b)和式(7)與（5a）結合獲得唯一變量時間t的函數，然后對時間t進行積分，公式如下：

GPPdaily=∫trisetsetAnetdt=∫trisetset(-2p2-3q9cos(acos(2p3-9pq+27r2(p2-3q)3+4π)3-p3)dt---(8)]]>

式中p,q,r與(5b)-(5d)中相同，使用數值積分方法獲得“天”尺度的初級生產力的數值。