一個用於描述異質林木之間相互作用的生態生理模型 - PDG-Arena

핵심 개념

PDG-Arena是一個基於個體的過程模型,可模擬混交林的碳、光和水動態,並評估物種混合對生產力、光吸收和蒸散的影響。

초록

本研究開發了一個新的基於個體的過程模型PDG-Arena,以模擬混交林的功能並測試林木之間的生態生理相互作用。PDG-Arena建立在已驗證的生態生理林分模型CASTANEA的基礎上,並整合了林木對光和水的競爭。

作者評估了PDG-Arena的性能,將模擬的生長與法國阿爾卑斯山37個純林和混交林的年度樹輪生長數據進行比較。結果顯示,與CASTANEA相比,PDG-Arena在模擬同齡和純林時的表現略有提高(r2為32.1%vs 29.5%)。當使用結構多樣性和物種多樣性的庫存時,PDG-Arena在純山毛櫸(38.3%vs 22.9%)和混交林(40.5%vs 36.3%)中的表現優於CASTANEA,但在純冷杉林中則較差(39.8%vs 42.0%)。

新模型還顯示,物種混合對總初級生產力(+5.5%)、冠層吸收(+11.1%)和蒸散(+15.8%)有顯著的正面影響。這些結果表明,像PDG-Arena這樣的基於個體的過程模型,可以作為理解和模擬混交林碳、光和水動態的有價值工具。

통계

每年總初級生產力為1665 gC/m2。
每年冠層吸收為0.452。
每年蒸散為234 mm。
最大水分缺乏為92.5 mm。

인용구

"物種混合對總初級生產力(+5.5%)、冠層吸收(+11.1%)和蒸散(+15.8%)有顯著的正面影響。"
"這些結果表明,像PDG-Arena這樣的基於個體的過程模型,可以作為理解和模擬混交林碳、光和水動態的有價值工具。"

핵심 통찰 요약

PDG-Arena: An ecophysiological model for characterizing tree-tree interactions in heterogeneous and mixed stands

by Rouet,C., Da... 게시일 www.biorxiv.org 02-12-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.09.579667v3

더 깊은 질문

PDG-Arena是否可以模擬物種間的相互作用如養分競爭和根系分層,以更全面地捕捉混交林的生態功能?

PDG-Arena目前主要專注於模擬樹木之間的光和水資源競爭，並未整合養分競爭的機制。雖然模型能夠捕捉到樹木在光照和水分上的相互作用，但對於養分的競爭和根系分層的模擬仍然是未來的發展方向。根系分層的差異化吸水策略在不同物種之間可能會影響混交林的生態功能，這一點在PDG-Arena中尚未得到充分的考量。因此，為了更全面地理解混交林的生態功能，未來的版本可以考慮加入養分競爭和根系分層的模擬，以便更好地反映物種間的相互作用及其對生態系統的影響。

PDG-Arena是否可以模擬不同環境條件(如土壤、氣候)下混交林的生產力和抗逆性?

PDG-Arena具備模擬不同環境條件下混交林生產力的潛力，因為它能夠根據不同的氣候數據和土壤特性進行模擬。模型使用了來自SAFRAN再分析數據集的氣候數據，並考慮了不同站點的土壤特性，這使得PDG-Arena能夠在一定程度上評估混交林在不同環境條件下的生產力。然而，對於抗逆性的模擬，尤其是在面對氣候變化和極端氣候事件時，PDG-Arena目前的能力仍然有限。未來的研究可以進一步整合抗逆性相關的生理過程，以便更全面地評估混交林在不同環境條件下的生產力和抗逆性。

PDG-Arena是否可以與遺傳模型相結合,以評估功能性狀在不同林分結構和環境下的演化動態?

PDG-Arena的設計基於Physio-Demo-Genetics模型，這意味著它具備與遺傳模型結合的潛力。該模型已經考慮了樹木的生理過程和人口動態，並且可以進一步擴展以納入功能性狀的遺傳變異。通過將PDG-Arena與遺傳模型結合，研究者可以評估在不同林分結構和環境條件下，功能性狀的演化動態及其對生態系統的影響。這樣的結合將有助於深入理解樹木如何適應環境變化，並在混交林中如何影響生態功能和生產力。