长白落叶松树冠光分布的动态模拟

编号 zgly0001683971

文献类型 期刊论文

文献题名 长白落叶松树冠光分布的动态模拟

作者 孙一博  刘强  李凤日 

作者单位 东北林业大学林学院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室  河北农业大学林学院 

母体文献 北京林业大学学报 

年卷期 2019年12期

年份 2019 

分类号 S791.22 

关键词 长白落叶松  贝尔定律  平均叶倾角  消光系数  光合有效辐射 

文摘内容 【目的】消光系数(k)是模拟树冠光分布的重要指标,本研究通过对比常见的获得k值的方法,筛选最优方法,对长白落叶松人工林树冠内光合有效辐射(PAR)进行动态估计。【方法】(1)将实测的PAR数据按3∶1划分为拟合数据和检验数据,利用拟合数据构建k值预估模型(方法 I)。(2)用拟合数据,采用人为设定不同梯度的k值估计树冠PAR,筛选最优的k值(方法 II)。(3)基于叶倾角数据,采用2种不同的平均叶倾角公式(方法 III-1、方法 III-2),对k值进行计算。将检验数据作为独立样本对以上3种方法估计的PAR进行独立性检验。通过对比以上3种方法对树冠内PAR的估计效果,选择最优的k值计算方法,结合气象数据对PAR进行动态估计。【结果】根据实测PAR数据计算的树冠各轮层k值存在较大差异,总体在0.1～1.5之间,且与相对着枝深度(RDINC)呈明显的指数函数或幂函数关系。同时太阳高度角(Sa)、累积叶面积最大值(MCLA)、叶面积密度(NAD)和树冠表面积(CS)对k值的垂直变化也有明显影响。因此方法I将指数函数作为基础模型,以RDINC、Sa、CLA、NAD和CS为自变量建立了k值估计模型,模型的拟合效果较好(R2=0.736,RMSE=0.124)。方法 II中,当k取0.32时对PAR的估计效果最好。利用方法 III计算的各轮层消光系数差异较小,总体在0.3～0.7之间。采用独立样本检验以上3种方法对PAR估计的效果,结果表明方法 I对PAR的估计效果较好(平均误差ME=2.88,平均误差绝对值MAE=117.4,预估精度P=91.53%),方法 II对PAR的估计效果次之(ME=-7.2,MAE=217.5,P=88.12%),方法 III对PAR最差(方法 III-1中ME=121.4,MAE=210.1,P=55.85%;方法 III-2中ME=226.4,MAE=259.0,P=42.93%)。【结论】k值在不同林木、不同轮层及不同的太阳高度情况下并不是一个固定值。本研究建立的k估计模型充分考虑了以上3个重要变量,符合客观实际,且对估计长白落叶松树冠PAR有良好的效果,研究结果为人工长白落叶松树冠内不同位置净光合速率的模拟提供了基础。