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《林业科学》 2016年01期
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灰胡杨叶片气孔导度特征及数值模拟

王海珍  韩路  徐雅丽  牛建龙  于军  
【摘要】:[目的]构建适用于极端干旱荒漠区灰胡杨叶片气孔导度对环境因子响应的数学模型,为准确定量探讨灰胡杨叶片气孔调节和构建干旱荒漠区的水碳循环耦合机制模型奠定基础。[方法]以塔里木河流域荒漠河岸林建群种灰胡杨为研究对象,利用LI-6400光合测定仪于2012年7—9月、2013年6—9月测定灰胡杨叶片气体交换参数与环境因子的日变化,利用逐步回归方法分析灰胡杨叶片气孔导度(G_s)对环境因子的响应,并应用国际上2类构建机制不同的代表性气孔导度模型对其气孔导度变化进行模拟及验证比较。[结果]不同年份生长季各月灰胡杨叶片G_s的日变化均呈单峰曲线,峰值大小、出现时间与变幅不同,其中以9月峰值出现时间最早,日变幅最大,6月日变幅最小。G_s对环境因子变化敏感,与光合有效辐射(PAR)、大气CO_2浓度(G_a)、大气湿度(RH)呈正相关,而与水汽压亏缺(VPD)、大气温度(T_(air))呈负相关,尤其是PAR,VPD和T_(air)对全天与上午时段G_s的影响最显著,而下午时段G_s还受G_a,RH影响,表明不同时段灰胡杨G_s受不同的环境因子调控。利用国际上2类代表性G_s模型拟合并建立全天、上午与下午不同时段灰胡杨G_s的数学模型,Jarvis气孔导变模型对G_s变异程度的总体解释能力分别为69.1%;62.2%和63.3%,Leuning-Ball气孔导变模型对G_s变异程度的总体解释能力分别为53.5%,30.6%和44.5%。Jarvis气孔导变模型拟合全天、上午与下午时段G_s的效果均优于Leuning-Ball气孔导变模型,而LeuningBall气孔导变模型拟合下午时段G_s的效果优于上午时段,这与不同时段调控G_s的环境因子不同有关。依据野外实测数据对2类代表性G_s模型验证表明,Jarvis气孔导变模型比Leuning-Ball气孔导变模型更适合灰胡杨叶片G_s模拟,其可有效改善气孔导度环境响应行为的数值模拟效果。[结论]生长季不同时段影响灰胡杨G_s的环境因子不同,Jarvis非线性气孔导度模型构建的不同时段灰胡杨气孔导度模型均优于Leuning-Ball线性气孔导度模型,其在极端干旱荒漠区具有更好的适用性。据此,构建适用于塔里木极端干旱荒漠区灰胡杨叶片气孔导度对环境因子的响应模型;G_s=PAR(0.001T_(air)~2+0.013 T_(air)-0.090)/((260.443+PAR)(-0.219+VPD))。

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