森林生态系统碳循环动态仿真系统的设计

应用生态学报 ›› 2009, Vol. 20 ›› Issue (11): 2603-2609.

森林生态系统碳循环动态仿真系统的设计

朱建刚¹;余新晓^1**;张振明¹;王琛¹;甘敬²;王小平²;李金海²

¹北京林业大学水土保持学院水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室, 北京 100083;²北京市园林绿化局,北京 100029

出版日期:2009-11-20 发布日期:2009-11-20

Design of dynamic simulation system for carbon cycle in forest ecosystem

¹Ministry of Education Key Laboratory of Soil and Water Conservation &|Desertification Combating, School of Soil and Water Conservation, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China;²Beijing Municipal Bureau of Landscape and Forestry, Beijing 100029, China

Online:2009-11-20 Published:2009-11-20

摘要/Abstract

摘要： 模型方法是森林碳循环研究的有力工具.在Simulink环境下设计开发了通用的森林生态系统碳循环动态仿真系统FORCASS，从仿真系统的模式框架、设计方案和开发过程方面进行综合分析表明，FORCASS具有可行性.该仿真系统具有如下特点：1）将森林生态系统划分为植被碳库、枯落物碳库、土壤碳库和动物碳库4个分室，考虑了众多碳流转移项，具有较高的机理性和解释性；2）仿真系统基于过程，以植被器官生物量碳储量Richards生长方程为驱动项，带入差分方程组进行计算，可操作性高，能够实现林龄变化下的植被净第一性生产力（NPP）、净生态系统生产力（NEP）等多种输出；3）仿真系统基于通用的碳循环模式框架建立，可扩展性能良好.

关键词: 森林生态系统, 碳循环, 仿真系统, 设计, 模式

Abstract: Modeling techniques are indispensable for the researches on the carbon cycle of forest ecosystem. In this paper, a new general simulation system FORCASS (FORest CArbon Simulation System) was designed and developed under Simulink environment, with the objectives of modeling the carbon cycle dynamics of forest ecosystems. A comprehensive analysis on the framework, design solution, and development process showed that the FORCASS was feasible. This simulation system had the characteristics of 1) it divided the carbon storage in forest ecosystem into four compartments, i.e., vegetation, litter, soil, and animal, and took into account the carbon flows between the compartments, possessing high mechanism and
easily to be comprehended, 2) it was a processbased system, taking the Richards growth function of vegetation component biomass carbon storage as the input to solve difference equations, and was easily to export the outputs such as net primary productivity (NPP) and net ecosystem productivity (NEP) at different stand ages, and 3) it had the explicit expansibility because it was developed based on a general framework for carbon cycle patterns.

Key words: forest ecosystem, carbon cycle, simulation system, design, pattern.

朱建刚;余新晓;张振明;王琛;甘敬;王小平;李金海. 森林生态系统碳循环动态仿真系统的设计[J]. 应用生态学报, 2009, 20(11): 2603-2609.

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