摘要：利用美国 Licor－6200 便携式光合作用测定仪对黄淮海主要作物叶片光合进行了测定，建立了较强机理的冠层光合模型，模型时间积分为瞬时尺度并充分考虑了株型对冠层光合的影响，验证结果表明模型具有较高的准确度。在此基础上，对 de Wit在 1965 年用数值模式计算出的、目前仍在国内大量使用的 FAO 生产力模型中最基本的参数进行了重新计算，发现 FAO 生产力模型中基本参数对黄淮海地区而言存在较大偏差。文中重新给出了冬小麦、夏玉米两种作物冠层 CO₂ 日总同化量随纬度分布表，为以后更准确地计算中国不同作物生产潜力提供了最基本的模型参数，同时文中也阐明了作者对国内生产潜力研究的一些观点和看法。

关键词：FAO生产潜力模型；基本参数；订正；数值模拟

中图分类号：S512.1

文献标识码：A

文章编号：1000－3037(2001)03－0240－08

1 引言

　　1965 年 de Wit领导的 Wageningen 农业生产力研究小组首次利用数值方法推算出作物冠层 CO₂ 日总同化量随纬度分布状况，由此创立了作物生长数值模拟理论。由于当时计算机并不普及，de Wit将模拟作物生产潜力的计算机程序进行了高度概括和简化，提出了一套计算作物生产潜力的简化模型，被称为“de Wit理论模型”，随后该模型迅速被 FAO( 世界粮农组织 ) 在世界各国广为推荐，因此该模型又称为“FAO 生产力计算模型”。60 年代到 80 年代，FAO 生产力模型在当时相对其它生产力评估方法而言，严谨的推算过程使其在生产力评估中发挥了重要作用^[1、2]。

　　在中国，竺可桢首先从气候学角度阐述了气候对生产力的影响^[3]，之后黄秉维提出了光合生产潜力的定义，在此基础上，中国众多学者提出了温度、水分等订正函数，建立起光温生产力、气候生产力及土壤－气候生产力模型^[4～7]，生产潜力研究逐步形成一个较系统的科学领域。80 年代，FAO 生产力模型被推荐到中国，引起中国学者的广泛重视^[8～11]。

　　60 年代到 80 年代，生产力数值模型得以迅速发展，进入 90 年代后，欧美等国已经开始普遍采用数值方法探讨生产力分布状况。在中国，韩湘玲、吴连海等首次尝试用数值方法评价生产力^[12、13]，王天铎利用数值方法探讨了黄淮海区域生产力分布状况^[14]，之后部分学者开始利用数值方法研究中国生产力分布状况^[15～18]。但是由于中国生产力数值模式研究水平仍远远落后于欧美等国家，迄今为止尚没有建立起具有一定规模的生产力综合数值模式，因而目前生产力研究中部分学者仍然使用一些简化模型，其中 FAO 模型在 90 年代以来仍然被诸多学者应用于生产力评价研究中^[8～10]。

　　然而由于对 FAO 生产力研究背景的不了解，中国部分学者往往误认为其更接近于中国的统计模式，有些学者将其中最基本的理论参数误认为实际测定值，加以 FAO 模型在生产力评估领域的权威性，致使其基本参数在中国从来没有受到过什么怀疑。

　　de Wit在 60 年代建立的最原始的数值模式中首先进行逐时积分得到作物 CO₂ 日总同化量，然后对全生育期进行逐日积分。de Wit将数值模式计算的典型晴天、阴天的日总同化量随纬度分布值直接给出，提出了 FAO 生产力模型。然而由于当时受到相关学科及计算手段的限制，数值模式本身存在大量的假设条件，而这些假设条件与现实存在一定的偏差。为了进行数值求解，当时 de Wit假设叶片全部是水平分布的，并且没有对作物进行更严格的分类，最大光合速率为一给定的假设值，在这些假设条件下积分出典型晴天及阴天的 CO₂ 日总同化量 Fcl 和 Fov，并以表格形式列出。在 FAO 生产力模型中，第一步计算光合日总量 Fgc 就用到这两个最基本的数据

Fgc=fo×Fov＋(1－fo)×Fcl (1)

式中，fo 为阴天所占比例，可见 Fov 和 Fcl 是整个 FAO 生产力模型中两个最基本的参数，而 de Wit在数值模式中的的一些假设，势必直接影响到 Fov 和 Fcl 两个基本参数的准确度，进而影响到 FAO 生产力模型计算结果的可靠性。但是当时相对其它生产力计算模式而言，该模式仍然具有相当大的优越性，因而被 FAO 广为推荐，1965 年所公布的 Fcl 和 Fov 模拟结果一直被广泛采用^[11]。

　　在中国，目前数值方法尚未普及，FAO 生产力模型在近期内仍将被广泛应用^[8～10]，所以，作为生产力数值模型研究者，一方面努力推出具有较强机理的综合数值模式，另一方面给出适用于中国的较准确的 FAO 生产力模型基本参数，将具有重要的理论意义和应用价值。本文在前人研究^[19、20]基础上，建立了具有更强机理的数值模型，并在 1997～1999 年利用有关仪器测定了大量不同作物的光合参数以及株型结构数据，在此基础上对 FAO 生产力模型中的最基本参数 Fcl 和 Fov 进行了重新计算。

2 模型的建立

2.1 辐射日变化模拟

　　一年中 365 天对应区间[0，2π]，取日角θ=2π(dn－1)/365，dn 为年的日序，1 月 1 日取为 1，12 月 31 日为 365，那么赤纬δ为^[21]：

δ=0.006894－0.399512cos(θ)＋0.072075sin(θ)－0.006799cos(2θ)＋0.000896sin(2θ)－0.002689cos(3θ)＋0.101516sin(3θ) (1)

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