[发明专利]耦合多因素影响的华北落叶松单株液流预测方法及系统

说明书

本发明涉及一种耦合多因素影响的华北落叶松单株液流预测方法及系统，该方法包括以下步骤：结合单木竞争指数CI、相对树高H_R、潜在蒸散ET_ref、土壤含水量REW，构建耦合多因素影响的日尺度单株树干液流模型；获取预测区域观测数据，包括JS、REW、ET_ref的时间序列数据以及样地实测数据；根据得到的时间序列数据计算JS与REW、ET_ref的时滞时长并调整时间序列数据；分别构建JS对林木水平方向的竞争压力、林木垂直方向的竞争压力、潜在蒸散、土壤含水量的响应函数；得到能反映树干液流速率受到空间结构上和时间进程上多因素影响的预测模型；利用构建的模型对华北落叶松单株液流速率进行预测。该方法及系统有利于提高华北落叶松单株液流预测的准确性。

技术领域

本发明属于林业技术领域，具体涉及一种耦合多因素影响的华北落叶松单株液流预测方法及系统。

背景技术

蒸腾在森林生产力、水文循环及能量平衡上都发挥着至关重要的作用，蒸腾不仅控制着地表能量平衡，决定着流域水文的响应特征，还影响着区域乃至全球的气候变化。近年来，全球范围内干旱事件的频发给森林带来了巨大的压力，导致了大量树木的死亡，基于这种情况，植被蒸腾成为了揭开全球气候变化条件下植被对干旱事件响应规律的核心要素。

测量林分蒸腾的方法众多，主要有快速称重法、蒸渗仪法、叶面气孔计监测法和热技术法。其中，热技术法因具有易安装和高度自动化监测等优点，被广泛应用于单株及林分的蒸腾测定。在应用热技术法对树干液流速率进行连续监测时，存在以下两个问题：

问题一：在热技术法的应用中，尺度上升所带来的蒸腾误差不容小觑，尤其是从单株液流到林分蒸腾尺度上的转换。传统的基于树形指标的蒸腾模型只适用于特定的立地条件，在林分竞争较激烈的情况下并不能适用，会造成较大误差。且以往研究往往只考虑单一方向上的林木竞争，很少有综合考虑垂直方向上的林木高度与水平方向上的竞争压力对单株蒸腾的影响，但事实上混合效应模型的表现效果往往更好。此外，传统的蒸腾模型并未将空间和时间动态上液流的影响因素相结合，而只能表达单一维度因素（空间因素或时间因素）的影响，缺乏与林分管理密切相关的影响因素，因而无法定量给出林分管理建议。此外，单株液流速率同时受到不同因素的共同作用，如何控制其他因素不变来确定单一因素对液流影响是解决该问题的难点及关键所在。

问题二：热扩散探针按要求一般都装在树干胸高位置处，而在胸高位置测定的树干液流密度对环境因子变化的响应经常存在一定的时间不同步，主要体现在峰值时刻的差异上，即时滞效应。传统的树干液流研究往往忽略这一效应，导致环境因子不能准确反映蒸腾变化，从而限制日内短时间尺度上树木蒸腾变化的详细刻画和准确预测，影响气候变化条件下的林水精细化管理。此外，如何通过现有技术确定时滞时长是解决该问题的难点及关键所在。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耦合多因素影响的华北落叶松单株液流预测方法及系统，该方法及系统有利于提高华北落叶松单株液流预测的准确性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种耦合多因素影响的华北落叶松单株液流预测方法，包括以下步骤：

步骤S1、采用单木竞争指数CI、相对树高H_R反映空间维度的影响因素，潜在蒸散ET_ref、土壤含水量REW反映时间维度上的影响因素，并假设耦合多因素影响的树木生长指标对各影响因素的响应彼此独立，且树木蒸腾对多因素的响应模型可表达为对单一因素响应函数的连乘，则耦合多因素影响的日尺度单株树干液流模型为：

J_S = f(REW)∙f(ET_ref)∙f(CI)∙f(H_R) （1）