Page 270 - 《高原气象》2025年第6期
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高     原      气     象                                 44 卷
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             模型在隐式和显式表达下的模拟结果。观测表明，                                （1）  现有 DGVM 中植被竞争与共存主要通过
             在水资源限制下， 草本植物因其根系广泛分布在土                            隐式和显式两种方式表征， 其核心差异源于对植被
             壤表层， 比木本植物更易存活， 由此占据大部分覆                           结构的不同假设。隐式植被结构假设植物功能型
             盖度。然而， 隐式表达遵循木本植物-草本植物-裸                          （PFT）的冠层水平均匀分布、 相互独立且互不遮
             土的竞争优先级假设， 未能模拟出草本植物的存                             挡， 难以直接模拟资源竞争过程， 而是通过简单假
             在， 造成模拟结果与实际观测不符。相比之下， 显                           设（如竞争优先级）来调整植物覆盖度。相比之下，
             式表达能够更准确地模拟出草本植物在 LAI和 NPP                         显式植被结构能精细刻画植物个体（或同期群组）
             方面的主导地位。这种差异可能源于显隐式表达                              的三维结构及其与环境的相互作用， 直接模拟光竞
             对光竞争的处理不同， 显式表达能够清晰展现多层                            争等过程， 反映出更复杂的动态竞争结果。
             的垂直生态位， 允许草本植物在树木冠层下生长，                               （2）  通过三项模拟实例对比， 发现 DGVM 中
             直到光照不足以支持其生长， 从而更真实地反映森                            有无植被竞争、 采用显式或隐式表达会显著影响模
             林草原的复杂生态结构。                                        拟结果。例如 LPJ-GUESS 模拟亚马逊雨林时， 隐
                  因此， 这种基于过程建模的显式表达能够模拟                         式表达模拟的总碳生物量比显式表达结果高出
             同期群组的行为， 理论上更贴近实际生态过程                              48. 64%。基于 LV 模型的隐式表达中， 环境资源与
             （Smith et al， 2001a）， 能够揭示植被间复杂的竞争                 种群密度的非线性关系能促进多种 PFT 共存， 而线
             与共存关系， 并反映其对植物群落的影响。然而，                            性关系则可能导致非主导物种被竞争排除， 模拟结
             显式表达的计算成本呈数量级增长， 尤其是在全球                            果偏离实际。
             尺度模型中， 完全显式的模拟变得不可行。目前的                               （3）  显隐式表达有其优缺点与适用范围。隐
             挑战在于如何在详细的显式表达与升尺度的复杂                              式方案假设简单、 计算成本低， 广泛应用于大尺度
             性之间找到最佳平衡（Argles et al， 2022）， Fisher et           建模， 但可能导致植物对资源环境的响应存在不合
             al（2015）建议使用植物性状竞争建模代替气候包络                         理之处。例如， 被遮荫植物被简化为死亡率增加，
             理论， 开发更为复杂的植被模型。                                   光合作用效率不受影响反被高估。显式表达能够
                  然而， 引入复杂生态过程可能导致模型不确定                         更直接地反映植物间复杂的资源竞争过程， 理论上
             性的增加， 未必能提高模拟结果的准确性。因此仍                            更符合生态实际， 但计算成本较高， 尤其是在全球
             无 法 确 定 最 优 的 植 被 竞 争 与 共 存 方 案 。 未 来              尺度下实施困难。常见做法是采用远小于格点尺
             DGVM的发展应在确保合理计算效率的前提下， 综                           度的小区域（林窗或斑块）作为代表模拟单元， 但如
             合考虑模型复杂性、 计算资源和研究目标， 逐步引                           何选取以及平衡随机性与统计稳定性仍缺乏系统
             入显式植被竞争与共存表达， 以确定最合适的方                             研究。
             案。同时， 应制作植被结构数据集作为基准， 评估                               因此， 从未来模型的发展角度， 提出以下思考：
             所引入方案的有效性， 降低模型模拟的不确定性，                               （1）  整合显式和隐式模型的理论， 构建基于统
             进一步优化和改进模型。                                        计动力学的结构化群体模型。通过开展格点尺度
                                                                的个体显式模型（离线）模拟研究， 分析生态系统竞
              5  总结与展望
                                                                争与共存的自组织特征（如不同特征个体的资源分
                  不同植物在生态位重叠时会争夺光照、 水分、                         配规律）， 进而发展出适用于全球尺度的显式竞争
             营养元素和生长空间等有限资源， 直接影响植物群                            过程与隐式空间描述相结合的群体模型。
             落的结构与功能， 并深刻塑造全球植被地理分布格                               （2）  构建植被分布与结构基准数据， 为不同模
             局。然而， 当前 DGVM 中植被竞争和共存的不同                          型提供可靠验证， 有助于完善模型设计。
             表达方式对模拟的影响尚缺乏清晰认识。本综述                                 （3）  在此基础上， 还应加强模型比较计划， 综
             通过文献调研和模型分析， 梳理总结了各种DGVM                           合评估不同竞争方案的模拟不确定性。这将有助
             中隐式与显式竞争表达的差异， 并对比了各自对模                            于全面理解各种植被竞争方案的优劣势， 并为模型
             拟结果的影响。这不仅为深入理解植被竞争和共                              改进提供有力支持。通过以上措施， 有望进一步加
             存机制在 DGVM 中的作用提供了新视角， 也为未                          深对气候变化下植物群落动态变化与碳循环响应
             来模型优化和改进植被竞争方案提出了一些思考。                             机制的理解， 为制定应对气候变化的政策提供更为
             总结如下：                                              可靠的科学依据。
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