Page 265 - 《高原气象》2025年第6期
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6 期                      向佳怡等：全球动态植被模型中竞争与共存研究进展综述                                         1673
               于扩张的 NPP 有关； 竞争系数 c（0≤c ≤1）仍表示入                   式演绎以及站点模拟， 进一步证实了原始模型会导
                                           ij
                                                ij
               侵时遇到的阻碍程度， 是 PFT 入侵 PFT 的单位速率                     致次主导 PFT 无法与主导 PFT 共存。相反， 当 b<1
                                         i
                                                  j
               与入侵裸土的基础速率的比值， 与上述 TRIFFID 类                      时的模拟结果与观测资料具有较好一致性， 具体理
               似也遵循竞争优先级。密度制约因子 b则是一个经                           论推导和模拟实例详见3. 3部分。
               验指数（b≥0）， 表示种群密度对种群增长的限制程                         2. 3 显式表达分类及差异
               度， 也影响着环境中物种分布的均匀程度， 也即控                              显式表达能够模拟每个显式个体（或同期群
               制着 PFT 相遇的概率。原始 LV 模型可体现为广义                       组）三维结构及其所处环境， 并通过冠层结构结合
               LV 模型中（b=1， c=0 或 1）的特殊情况： b=1 意味着                比尔-朗伯定律实现显式个体（或同期群组）间光照
               线性密度限制， 个体分布均匀， 按照平均密度成比                          资源的分配。显式表达可分为基于个体的显式表
               例“随机相遇”进而展开竞争； c=0 或 1 即不区分阻                      达和基于同期群组的显式表达。图 3展示了三种显
               碍作用之间存在的差异， PFT i 入侵优先级更低的                        式 DGVM 模型中冠层结构的差异： （a）为显式个体
               PFT 时， 入侵速率均为入侵裸土的基础速率 v ， 反                      的植被冠层结构， （b）和（c）分别展示了两种典型的
                                                         i
               之， 入侵速率均为 0。Arora and Boer（2006）通过公               显式同期群组模型植被冠层结构。
















                                图3 SEIB-DGVM的显式个体冠层结构（a）、 ED的显式同期群组冠层结构（b）、
                                             LM3-PPA的显式同期群组冠层结构（c）示意图
                                   绿色、 蓝色分别代表不同的PFT， 黄色代表裸土， 虚线则表示没有固定形状的冠层
                   Fig. 3 The schematic diagram of the explicit individual canopy structure in SEIB-DGVM （a）， explicit cohort canopy
                     structure in ED （b）， and explicit cohort canopy structure in LM3-PPA （c）. Green and blue represent two different
                             PFTs， yellow represents bare soil， and dotted lines represent canopies without a fixed shape

               2. 3. 1 基于个体的显式表达                                 更准确地反映植物竞争与共存（Sato et al， 2007）。
                   以 SEIB-DGVM（Spatially  Explicit  Individual-  2. 3. 2 基于同期群组的显式表达
               based  Dynamic  Global  Vegetation  Model）（Sato  et   基于同期群组的显式表达能够模拟出同期群
               al， 2007）模型为例， 基于个体的显式表达能够实现                      组间的竞争与共存过程， 其中树冠的形态结构决定
               对直射和散射太阳辐射的精细化分配。具体而言，                            了辐射在不同高度植物间的分配。由于垂直方向
               模型在长宽均为 30 m 的林窗单元上对森林进行建                         上可能存在多种 PFT（或同期群组）， 传统陆面过程
               模 ， 其 中 每 棵 树 的 树 冠 由 多 个 10 cm 厚 的 圆 盘           辐射传输模块常用的二流近似法难以直接应用
              （disks）垂直堆叠而成［图 3（a）］。这种精细化的显                     （Fisher et al， 2018）。不同同期群组模型的树冠结
               式结构能够分别计算每个个体及每层圆盘接收到                             构具有明显差异， 主要可归纳为两种典型结构：
               的直射太阳辐射。对于直射辐射， 模型通过计算光                          “无限薄平板冠层”与“完美塑性假设”， 光竞争机制
               线路径上的叶面积总和， 结合 LAI与冠层透射率的                         也因此有所不同。
               关系， 确定各圆盘接收的辐射强度。对散射辐射，                               采用“无限薄平板冠层”方案（Infinitely thin flat
               模型进行了简化处理， 假设同一高度的圆盘接收的                           crowns）的代表性模型是 ED 模型。该模型假设每
               散射辐射均匀一致， 由上方所有树冠平均透射决                            个同期群组的全部叶面积水平均匀地铺满斑块， 形
               定， 不受个体差异影响。草本 PFT 接收的太阳辐射                        成一层无限薄的平板冠层。多个同期群组的冠层
               则仅考虑垂直高度上全部树冠的消光作用（Fisher                         按照树高从上至下垂直分布［图 3（b）］， 能够直接体
               et  al，  2018）。 因 此 采 用 这 种 显 式 结 构 的 SEIB-       现高度对光照资源分配的主导作用。与隐式表达
               DGVM模型能有效刻画树木间的遮荫作用， 有利于                          相比， “无限薄平板冠层”方案在理论上更接近生物
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