毛乌素沙地植被水分利用效率的时空格局

毛乌素沙地植被水分利用效率的时空格局

王姣月, 秦树高, 张宇清

Spatial-temporal patterns of vegetation water use efficiency in the Mu Us Desert

Jiaoyue Wang, Shugao Qin, Yuqing Zhang

表1 基于CASA模型的NPP计算

Table 1 Calculations of NPP based on the CASA model

计算公式	参数说明	编号
$N P P (x, t) = A P A R (x, t) \times ε (x, t)$	NPP为净初级生产力（gC·m^-2）；APAR为光合有效辐射（MJ·m^-2）；ε为实际光能利用率（gC·MJ^-1）	（1）
$A P A R (x, t) = S O L (x, t) \times F P A R (x, t) \times α$	SOL为太阳总辐射量（MJ·m^-2）；FPAR为植被层对入射的光合有效辐射的吸收比例，本文选用Potter等^[27]提出的计算方法；α为调整系数，取值0.5，表示植被所能利用的太阳有效辐射（波长为0.38?~?0.71 μm）占太阳总辐射的比例	（2）
$F P A R (x, t) = m i n [(S R - S R_{m i n}) / (S R_{m a x} - S R_{m i n}), 0.95]$	SR为简单比值植被指数；SR_min和SR_max分别对应某种植被类型NDVI在5%和95%处的下侧百分位数，本文根据朱文泉等^[29]的研究结果，取经验常数1.05和4.49	（3）
$S R (x, t) = [1 + N D V I_{(x, t)}] / [1 - N D V I_{(x, t)}]$	NDVI为归一化植被指数	（4）
$ε (x, t) = T_{ε 1} (x, t) \times T_{ε 2} (x, t) \times W_{ε} (x, t) \times ε_{m a x}$	T_ε1和T_ε2为低温和高温对光能利用率的胁迫影响系数；W_ε表示水分对光能利用率的胁迫影响系数；ε_max为理想条件下植被的最大光能利用率（gC·MJ^-1），本文应用朱文泉等^[29]提出的ε_max参数集，设置各植被类型具体取值如下：灌丛为0.429 gC·MJ^-1，草地、耕作植被和其他均为0.542 gC·MJ^-1	（5）
$T_{ε 1} (x, t) = 0.8 + 0.02 \times T_{o p t} (x) - 0.0005 \times {[T_{o p t} (x)]}^{2}$	T_opt为植被生长的最适温度（℃），表示为某一区域一年内NDVI达到最高时的当月平均气温，当月平均气温小于等于0 ℃时则该指标取值为0	（6）
$T_{ε 2} (x, t) = 1.184 / \{1 + e x p ? [0.2 \times (T_{o p t} (x) - 10 - T (x, t))]\}$ $\times 1 / \{1 + e x p ? [0.3 \times (- T_{o p t} (x) - 10 + T (x, t))]\}$	T为当月平均气温（℃），当某月平均气温T比最适温度T_opt高10 ℃或低13 ℃时，该月的T_ε2值取最适温度月份T_ε2值的1/2	（7）
$W_{ε} (x, t) = 0.5 + 0.5 \times E T (x, t) / P E T (x, t)$	ET和PET分别为区域实际蒸散发（mm）和区域潜在蒸散发（mm）	（8）