一种通过构建生长模拟模型来预测沉水植物的生物量的方法
【专利摘要】一种通过构建生长模拟模型来预测沉水植物的生物量的方法，步骤如下：(1)根据湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程；(2)根据沉水植物的茎、根和生长在茎部的附生植物之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程；(3)将水质模块与沉水植物模块进行耦合，相关的动力学质量守恒方程添加沉水植物的作用；(4)对每一模型时间步微分方程求解，最终得到沉水植物的生物量，完成沉水植物生物量的预测。
【专利说明】一种通过构建生长模拟模型来预测沉水植物的生物量的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种基于生长模拟模型预测水体中沉水植物生物量的方法，特别是一种适用于预测小型浅水湖泊沉水植物生物量的方法。
【背景技术】
[0002]沉水植物是指在大部分生活周期中植株沉水生活、根生于底质中的水生植物。沉水植物作为湖泊生态系统的一个重要组成部分和主要的初级生产者之一，其对湖泊生态系统的物质和能量的循环起着重要作用，对水体营养系统具有重要的调节作用，特别是沉水植物占据了湖泊中的水和沉积物的主要界面，对湖泊生产力及湖泊生态系统具有非常重要的影响。恢复以沉水植物为主的水生植被对富营养化湖泊的修复至关重要，因此，为达到植被恢复的目的，除了许多实际工作之外还有必要构建一些模型以预测植被在各种条件下的生长趋势。
[0003]关于沉水植物的模型可分为分布模型和生物量模型。分布模型主要侧重于分析沉水植物的分布概率、最大分布深度及覆盖率，但是忽视了沉水植物的量。在另一方面，生物量模型，包括生长模拟模型和整体性模型，则从生物量上预测植物的发展情况。整体性模型考虑因素较少，准确性较差，而生长模拟模型通过输入大量的详细的沉水植物生理资料和每天的环境数据，能比较有效地预测大型水生植物的每天或季节生长趋势，对富营养化湖泊沉水植物修复工程提供更加科学合理的参考数据和建议。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是，提供一种基于生长模拟模型的适用于预测小型浅水湖泊沉水植物生物量的技术方法，用于预测沉水植被在各种条件下的生长趋势。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]一种通过构建生长模拟模型来预测沉水植物的生物量的方法，其特征在于步骤如下:
[0007](I)使用水质分析仪器获取湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧的数据，根据湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程，即水质模块；
[0008](2)根据沉水植物的茎、根和生长在茎部的附生植物之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程，即沉水植物模块；
[0009](3)将水质模块与沉水植物模块进行耦合，相关的动力学质量守恒方程添加沉水植物的作用；
[0010](4)对每一模型时间步长微分方程求解，最终得到沉水植物的生物量，完成沉水植物生物量的预测。
[0011]一种通过构建生长模拟模型来预测沉水植物的生物量的方法，其特征在于步骤如下:
[0012](I)使用水质分析仪器获取湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧的数据，根据湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程，即水质模块；
[0013](2)根据沉水植物的茎、根和生长在茎部的附生植物之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程，即沉水植物模块；
[0014](3)将水质模块与沉水植物模块进行耦合，相关的动力学质量守恒方程添加沉水植物的作用；
[0015]所述水质模块对水体中的的水质指标(DO、TP、Ρ0/--Ρ、TN、N03__N、NH4+_N、Ch I a)进行动态模拟，为沉水植物提供光照、温度、营养物质和其他强迫函数；
[0016]所述沉水植物模块描述沉水植物生长和腐解；沉水植物模块包含3个状态变量:茎(水柱中的生物量)、根(底质中的生物量)和附生植物(生长于沉水植物叶表的植物)；茎消耗水体中的营养物质并通过根消耗底质中的营养物质；附生植物吸收水体中的营养物质；根与底质交换营养物质。沉水植物的茎、根和生长在茎部的附生植物的动力学质量守恒方程为:
【权利要求】
1.一种通过构建生长模拟模型来预测沉水植物的生物量的方法，其特征在于步骤如下: (1)使用水质分析仪器获取湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧的数据，根据湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程，即水质模块； (2)根据沉水植物的茎、根和生长在茎部的附生植物之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程，即沉水植物模块； (3)将水质模块与沉水植物模块进行耦合，相关的动力学质量守恒方程添加沉水植物的作用； (4)对每一模型时间步长微分方程求解，最终得到沉水植物的生物量，完成沉水植物生物量的预测。
2.一种通过构建生长模拟模型来预测沉水植物的生物量的方法，其特征在于步骤如下: (1)使用水质分析仪器获取湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧的数据，根据湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程，即水质模块； (2)根据沉水植物的茎、根和生长在茎部的附生植物之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程，即沉水植物模块； (3)将水质模块与沉水植物模块进行耦合，相关的动力学质量守恒方程添加沉水植物的作用； 所述水质模块对水体中的的水质指标(DO、TP、P043_-P、TN、N03_-N、NH4+-N、Ch I a)进行动态模拟，为沉水植物提供光照、温度、营养物质和其他强迫函数； 所述沉水植物模块描述沉水植物生长和腐解；沉水植物模块包含3个状态变量:茎(水柱中的生物量)、根(底质中的生物量)和附生植物(生长于沉水植物叶表的植物)；茎消耗水体中的营养物质并通过根消耗底质中的营养物质；附生植物吸收水体中的营养物质；根与底质交换营养物质。沉水植物的茎、根和生长在茎部的附生植物的动力学质量守恒方程为:
3.如权利要求1所述的一种通过构建生长模拟模型来预测沉水植物的生物量的方法，其特征在于步骤如下: (I)使用水质分析仪器获取湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧的数据，根据湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程，即水质模块: 藻类动力学质量守恒方程:
【文档编号】G06Q10/06GK103714432SQ201310737103
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】钱新, 高海龙, 叶瑞, 朱文婷, 殷洪 申请人:南京大学