黑河流域陆地生态系统生产力模拟

本研究以"黑河流域生态-水文过程集成研究"中的"气候变化和人类活动影响下流域生态一水文过程的响应机制"作为研究的科学问题，用系统论的方法，将研究生态系统生产力随水资源变化的时空变异性作为认识生态系统对水资源变化响应机理的重要切入点。本研究通过上游的放牧强度和中游的绿洲灌溉农业制度体现人类活动对生态系统的影响，采用生态过程模型，从点模型向区域模型进行尺度转换，模拟黑河流域生态系统生产力的时空分布特征，分析生态系统生产力的时空变异性与水资源变异性的联系，揭示生态系统生产力对水资源的的年内和年际变异性的响应机理，对人类活动和自然因素变化对黑河流域生态-水文过程的影响进行定量化研究。本研究对深入分析环境因子和人类活动对生态系统生产力的调控作用和生态系统对环境变化的适应机理有较为重要的意义，对未来黑河流域水资源的合理利用有一定的理论参考价值。

本项目以“黑河流域生态-水文过程集成研究”中的“气候变化和人类活动影响下流域生态-水文的响应机制”作为研究的科学问题，从农业生态系统生产力模型的构建、自然生态系统生产力的发展和完善以及黑河流域生态系统生产力时空分析几个方面展开研究。对于农田生态系统的模拟研究，是通过耦合作物模型与水文模型，进行农田的模拟，这些工作是从点上进行的，通过野外采集相关的生理生态学参数，优化和提高了输入精度。为了更加精确的模拟中游农田生态系统的生产力，通过优化MODIS的生产力产品的关键参数和改进算法，采用涡度相关数据、作物产量数据进行校正和验证，从而从面上进行区域尺度的生产力模型研究。对于自然生态系统的模拟研究，我们主要采用TESim模型、Biome-BGC+SHAW耦合模型进行模拟，从年际动态变化、空间分布等方面进行模拟和分析。为了提高模拟精度，对黑河流域上游的高寒草甸生态系统光合过程参数化方案进行了比较和优化。为了进一步提高黑河流域陆地生态系统生产力的模拟精度，本研究通过文献查阅、野外数据采集、同行交流、参数优化等多种途径，建立了一套各生态系统优势种的生理生态学参数集和一套验证数据集。.通过涡度数据进行验证，我们认为MOD17A数据严重低估了黑河流域农田生态系统生产力，而低估的原因是由于MOD17A算法中的max严重低估，通过优化和算法改进，我们获取更为接近于理论值的取值，也改进了MOD17A的估算精度，获得了优化后的生产力数据；我们将Biome-BGC耦合以水文模型，从而解决了该模型在土壤水分的模拟，提高了模型精度；为了提高模型数据数据的精度，我们也获得了更加精确的土地覆盖产品数据；获取了全流域尺度的生产力空间分布。