Page 259 - 《高原气象》2025年第6期
P. 259

第 44 卷  第 6 期                        高     原     气    象                             Vol. 44  No. 6
                2025 年 12 月                       PLATEAU METEOROLOGY                             December， 2025


               向佳怡， 袁华， 曾晓东，等， 2025.  全球动态植被模型中竞争与共存研究进展综述［J］. 高原气象， 44（6）： 1667-1682.  XIANG
               Jiayi， YUAN Hua， ZENG Xiaodong，et al， 2025.  Review of Research Progress on Competition and Coexistence Scheme in Global
               Dynamic  Vegetation  Models（DGVMs）［J］. Plateau  Meteorology，  44（6）：  1667-1682.   DOI：  10. 7522/j. issn. 1000-
               0534. 2025.00036.CSTR: 32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2025.00036.




                     全球动态植被模型中竞争与共存研究进展综述



                             向佳怡      1， 2 ， 袁 华    1， 2 ， 曾晓东 ， 刘 卓         1， 2 ， 董文宗    1， 2 ，
                                                                  3
                                                     1
                                            柳莹莹 ， 林莞仪            1， 2 ， 戴永久   1， 2
                                             （1. 中山大学大气科学学院，  广东  珠海    519082；
                                       2. 南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），  广东  珠海    519082；
                                     3. 中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心，  北京    100029）

                       摘要： 植被的竞争与共存是全球动态植被模型（Dynamic Global Vegetation Model， DGVM）中的核心生态
                       过程， 直接影响植物群落的结构与功能， 并在一定程度上塑造全球植被的地理分布格局。深入理解不同
                       DGVM 中植被竞争与共存的表达方式差异， 对于减少生态系统预测的不确定性、 提升预测精度具有重
                       要意义。本文从隐式与显式两大分类出发， 系统梳理了各种 DGVM 中植被竞争与共存的不同表达方
                       式， 并通过模型分析与文献调研探讨了各自对模拟结果的潜在影响， 对比分析了不同表达方法的优劣
                       势。研究表明： （1）隐式与显式表达的核心差异源于对植被结构的不同假设。隐式表达假设冠层结构水
                       平均匀， 不同冠层相互独立且互不遮挡， 难以直接模拟对光照等资源的竞争过程， 通常通过简单假设
                      （如竞争优先级）来调整植被覆盖度。这种简化处理在计算效率上具有优势， 但可能忽略了复杂的资源
                       竞争机制。相比之下， 显式表达通过刻画植物的三维结构与及其与环境的相互作用， 能够直接模拟资源
                       竞争过程， 反映更为复杂和动态的竞争结果， 而非固定的等级结构。（2）竞争表达方式显著影响群落动态
                       模拟。通过三种模拟对比实例（DGVM 中有无植被竞争、 显式和隐式方案对比、 隐式参数敏感性分析），
                       定量评估了不同竞争表达方式对植物群落空间分布、 总碳生物量等结果的显著影响， 其中差异幅度可达
                       48. 6%。在基于 Lotka-Volterra 模型的隐式表达中， 环境资源与种群密度的关系是影响植物能否共存的
                       关键。若采用非线性关系则能体现植物“丛聚”效应， 从而促进多种植物功能型的共存， 而线性关系假设
                       则可能造成非主导物种在竞争中被排除， 模拟出不符合实际的单一物种存在结果。（3）该综述还探讨了
                       隐式与显式建模的优缺点及其适用场景。隐式表达因其假设简单， 易于实现且计算效率高， 广泛应用于
                       大尺度地球系统模式中。然而隐式表达可能导致一些关键过程的模拟偏差， 如高估被遮阴植物的光合
                       作用效率。相比之下， 显式表达能够更精确地模拟小尺度集群行为， 理论上更符合实际生态过程， 但其
                       计算成本较高， 且存在一定的随机性与不确定性， 这使得显式表达在大规模模拟中的应用仍受到限制。
                       最后对 DGVM 的未来发展方向提出了一些看法： 一方面加强模型比较计划的同时， 构建植被分布与结
                       构基准数据集， 为不同模型提供可靠的验证依据； 另一方面完善模型设计， 在控制不确定性的前提下逐
                       步引入显式表达， 以缩小模型间的预测差异， 提高预测的准确性。通过这些措施， 有望进一步加深植物
                       群落动态变化与碳循环机制的理解， 并为应对气候变化提供更加可靠的科学依据。
                       关键词： 动态植被模型； 植被竞争与共存； 模型不确定性； 植被冠层结构
                       文章编号： 1000-0534（2025）06-1667-16   中图分类号： P464   文献标识码： A
                       DOI： 10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2025. 00036
                       CSTR: 32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2025. 00036


                  收稿日期： 2024⁃09⁃14； 定稿日期： 2025⁃02⁃14
                  资助项目： 国家自然科学基金项目（42075160， U2342227）； 广东省基础与应用基础研究重大项目（2021B0301030007）
                  作者简介： 向佳怡（2001 -）， 女， 四川巴中人， 硕士研究生， 主要从事陆面植被结构研究. E-mail： xiangjy8@mail2.sysu.edu.cn
                  通信作者： 袁华（1983 -）， 男， 湖南湘西人， 副教授， 主要从事陆面过程模式， 植被与城市建模， 陆面属性数据， 植被、 城市与气候研究
                         E-mail： yuanh25@mail.sysu.edu.cn
                  © Editorial Department of Plateau Meteorology （CC BY-NC-ND）
   254   255   256   257   258   259   260   261   262   263   264