农业生态系统中碳与氮生物 地球化学 过程 模型 DNDC.docVIP

农业生态系统中碳和氮生物 地球化学 过程 模型 DNDC 中文名称:生态系统过程模型英文名称:ecosystemprocessmodel 定义:根据生态系统的生理生态学特性，结合影响生态系统过程的观测指标，提出的能够反映生态系统过程的机制模型。 应用学科:生态学(一级学科);全球生态学(二级学科) 生态系统模拟模型 生态系统模拟模型是郝灵(Holling)1978年提出的环境影响分析方法。通过建立一个受扰动的生态系统模型，把环境影响分析纳入工程和规划的进行中，对工程引起的环境变化进行评价。这一模型反映了生态系统的变化趋势，最早被用于加拿大魁伯克杰洲斯湾的大型水力发电计划的初步影响评价。此生态系统模拟模型不苛求大量数据，可使环境影响分析在较短期限内完成。它通常只考虑单一的环境效果，对较复杂的生态系统需作简化处理，故综合性不如其他方法。生态系统模拟模型特别适用于资源管理战略的研究和评价，在工程建设项目和多目标土地利用规划的环境影响评价中也大有作用。 生态学与气象学的特点 气象学:强调系统的发展和演变的动力学过程; 生态学:强调系统内部不同组分之间的相互关系。比如食物链。 系统生态学与模拟的概念 什么是系统?(System) 在结构上或功能上具有两个以上组分，并且组分之间存在相互作用的现象、事物、对象。 系统分析(Systemanalysis)是对系统或系统的基本特性的程式化研究。 研究对象 系统分析的对象具有不同的水平(level)或尺度(scale)，如生态系统、社会系统、经济系统等。本文从植物个体上升到更复杂的群体尺度。 个体的组合成为种群(population)，各种植物种群组成一个community。Communities与非生物的相关的环境一起形成生态系统(ecosystem)。次大陆尺度的巨大生态系统和强大的生物连续体(bioticcontinuity)称为群落(biomes)，地球上所有的生物体总称为生物圈。 系统尺度:在生态系统尺度上存在许多生物的(biotic)和非生物的(abiotic)相互作用。这些是一些环境问题的核心。同样我们需要考虑的问题是高于或低于这个尺度的过程。 每个复杂性水平的机制可以在低于该水平的机理上得到解释，并且在高于其水平的尺度上体现出意义。 什么是模型? 模型是对系统的抽象和简化的表达。模型是科学分析的扩展。生态系统模型比其实德生态系统更简单。一个模型应该具有真实系统的重要功能特性。显然它不是具有反映所有的特性，否则它就不是一个模型，而是一个真实系统。 模型模拟的功能是帮助生态系统的概化(conceptualization)和复杂系统的测定。还可以用于预测和评估一个行动的结果(后果)，或带来的影响。如果现实中比较难于进行，或对现实系统具有破坏性和耗资巨大。模型具备真实世界的特性，如汽车模型，飞机模型等。 另一个定义是，模型是从已知的局部的行为预测负责的尚不清楚的整体行为。或者模型是我们对系统认知的程式化(formalization)。 我们需要模型来认识自然界，因此自然界是极其复杂的。然而模型必需用实践去检验以保证它对其实世界的表达是准确的，至少我们清楚它在哪儿不准确。 根据模型的定义，可以发现模型的几个特点: 1.验证(validation) 2.标定(calibration) 3.不确定性(uncertainty) 工作方法的启示 在研究工作中的启示: 模型研究的创新在哪里?如何体现? 1.新的模型它可以解释前人解释不了的自然现象和规律。 2.改进的模型:是否合理?是否更准确?(光抑制) 由于新的实验结果，过去的模型无法表达，或者旧的模型本身就具有弱点，新的模型可否有所推进? 更复杂?模型本身是简化，如果深入地考虑更细化的过程，可以提升模型模拟的能力。比如说多层模型可以模拟冠层内小气候，而大叶模型不能。在生态系统水热过程模拟的基础上可以增加氮素模拟;土壤中水热过程的处理简单的士水热分开，复杂一些的是水的流动同时伴随热的流动，因而是水热过程耦合的，使得模型的复杂程度提高很多。它对于土壤的冻融过程可以有较好的解析。 植物的冠层类型同样复杂，对于农田只需要一种类型，许多生态模型可以有10种植物类型，每种类型有不同的辐射特性和生理特性。由于模型复杂程度的增加，模型的时间、空间意义更明显。可能会提示模型的功能，比如说在生态模型中增加作物生长模块。 用于研究农田生态过程 由于模型的功能各有侧重，有一种趋势是模型之间的相互渗透、影响，叫做耦合模型(Hybridmodel)，气候模式过去是独立于陆面和生态过程的，现在的工作将气候、陆面、生态系统和海洋结合，除了能量、水汽以外增加了生物地球化学循环(C，N，P，S)，这样使的模型的功能大大扩展，做到了前期模型做不到的。比如，植被大气相互作用。由于气候的