[發明專利]一種模擬和預測秋茄紅樹林沉積物總磷濃度變化的方法

有效

• 申請號: 201910011420.2
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN109726495B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 趙建剛;閆志強;葉長鵬;張起源;朱家璽
• 申請（專利權）人: 暨南大學;廣州博嵩生物環保科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 林梅繁

本發明屬于紅樹林生態系統領域，涉及一種模擬和預測秋茄紅樹林沉積物總磷濃度變化的方法，構建秋茄生態過程模型和秋茄紅樹林沉積物磷循環模型，更精確地考慮了秋茄的生長過程對秋茄紅樹林沉積物總磷濃度的影響，在采集和分析紅樹林秋茄濕地柱狀沉積物磷元素的基礎上，對模型參數進行了校準并驗證了模型，并采用相關性分析、均方根誤差與觀測值標準差比率、一致性指數三種方法對模型進行了精確性分析，為紅樹林沉積物的研究和管理提供了必要的理論參考和技術支持。

技術領域

本發明屬于紅樹林生態系統領域，涉及一種模擬和預測秋茄紅樹林沉積物總磷濃度變化的方法。

背景技術

紅樹林是生長在熱帶、亞熱帶海岸潮間帶以紅樹科植物為主體的常綠灌木或者喬木生物群落，是全球生物多樣性最豐富、生產力最高、最為復雜的生態系統之一，具有極其重要的環境學和生態學價值。紅樹林作為海陸相互作用的界面，特殊的地理環境和復雜的根系系統使其成為各類物質理想的吸收與儲存場所。近年來，隨著海岸帶開發和沿海地區經濟的迅速發展，大量污染物的直接或間接排入海洋，使紅樹林污染加劇，并進一步影響沿海環境。磷是重要的生源要素也是海洋初級生產力的重要營養元素之一，紅樹林沉積物作為磷元素的主要蓄積地和潛在污染源，其在沉積物中的垂向分布特征，對于認識紅樹林生態系統的環境地球化學行為，探討紅樹林的磷污染歷史及其與沉積環境間的關系，分析磷元素的遷移轉化規律和環境效應具有極其重要的現實意義和參考價值。秋茄(Kandeliaobovata)是我國紅樹林濕地中非常重要的一個建群種，在各地紅樹林的群落組成中均占有相當大的比重。

目前對于紅樹林柱狀沉積物元素的研究主要是通過采集柱狀樣品，帶回實驗室后進行切割、樣品凍干、提取、測定等。由于沉積物柱狀樣的采集需耗費較大的人力物力，且每年紅樹林均會沉積1-3cm，如果要系統的研究某一地區的紅樹林沉積物中磷元素的動態變化，就需要定期或不定期的采集紅樹林柱狀樣品，這無疑會對相關研究工作帶來相當大的繁瑣和麻煩，而且人為操作頻次的增加又會加大數據誤差產生的概率，因此如能有一套科學的、成熟可行的磷循環模型系統，環境管理者和研究人員可據此推演出未來若干年的相應的磷元素的動態變化，將為相關從業人員的工作帶來極大的便利。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種模擬和預測秋茄紅樹林沉積物總磷濃度變化的方法，更精確地考慮了秋茄的生態過程對秋茄紅樹林沉積物總磷濃度的影響，在采集和分析紅樹林秋茄濕地柱狀沉積物磷元素的基礎上，對模型參數進行了校準并驗證了模型。

本發明采用如下技術方案實現：

一種模擬和預測秋茄紅樹林沉積物總磷濃度變化的方法，包括：

構建秋茄生態過程模型；

構建秋茄紅樹林沉積物磷循環模型；

對秋茄生態過程模型和秋茄紅樹林沉積物磷循環模型的參數進行校準及驗證，得到驗證后的模型；

使用驗證后的模型，預測秋茄紅樹林沉積物總磷濃度變化。

進一步地，秋茄生態過程模型包括秋茄光合作用生長、呼吸損失和死亡生態過程模型。

秋茄光合作用生長、呼吸損失、死亡生態過程通用模型為：

其中：bpp表示秋茄的生物量密度；growth表示秋茄光合作用生長過程；repiration表示秋茄呼吸損失過程；mortal表示秋茄死亡過程；mxg表示秋茄最大生長率；mxr表示秋茄的最大呼吸率；mxm表示秋茄的最大死亡率。

優選地，秋茄光合作用生長模型為：