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为评估草原碳固存能力，研究人员构建 GRASSVISTOCK 模型，模拟生态系统通量，对农牧系统研究意义重大。
在广袤的大自然中，草原宛如一片绿色的海洋，覆盖了约 26% 的地球表面，默默发挥着至关重要的生态作用。它不仅是众多生物的栖息地，还承担着碳固存、生物量生产等重要功能，是维持地球生态平衡的关键一环。然而，近年来，全球气候变暖的步伐不断加快，加上不合理的草原管理方式，如过度放牧等，这片绿色家园正面临着前所未有的挑战。草原的碳固存能力受到严重威胁，从原本的碳汇逐渐向碳源转变，这一变化对全球气候的影响不容小觑。
为了深入了解草原生态系统在气候变化背景下的变化规律，找到应对挑战的有效策略，来自多个研究机构的科研人员展开了一项极具意义的研究。该研究成果发表在《Agricultural and Forest Meteorology》上。
在这项研究中，研究人员对原有的半机械遥感驱动的 VISTOCK 模型进行了创新性改进，并将其与 RothC 模型巧妙整合，构建出了全新的 GRASSVISTOCK 模型。这一模型的构建，为后续的研究奠定了坚实的基础。
研究人员选取了多个具有代表性的研究区域，涵盖了从阿尔卑斯山区到地中海地区的不同气候带和管理方式的草原。在这些区域，他们收集了丰富的观测数据，包括气象数据、植被数据、土壤数据等。通过运用这些数据，对 GRASSVISTOCK 模型进行了精细校准和全面评估。
模型校准与评估方面：
- 参数校准：研究人员针对不同环境和植物群落，对模型中调节叶面积指数（LAI）发展和限制生长的系数进行了局部校准。例如，不同海拔和气候区域的站点，其 GTmin、GTopt以及 LeafLife等参数存在差异。这一校准过程使得模型能够更好地反映不同地区草原生长的特点。
- 性能评估：通过对比模拟结果与观测数据，研究发现 GRASSVISTOCK 模型在模拟地上生物量（AGB）和可蒸腾土壤水分分数（FTSW）等方面表现出色。在阿尔卑斯山区和地中海地区的草原，模拟 AGB 的均方根误差（RMSE）分别低至 85.39 g d.m. m?2和 136.84 g d.m. m?2；模拟 FTSW 的 RMSE 为 0.21 和 0.13 。同时，该模型在模拟净生态系统交换（NEE）、总初级生产（GPP）、生态系统呼吸（RECO）和蒸散（ET）等生态系统通量时，也取得了令人满意的结果。
模型应用方面：
- 未来气候情景模拟：研究人员运用该模型，对未来气候情景进行了模拟。在温度升高 2°C、降水减少 10% 且二氧化碳浓度升高（540.5 ppm）的情景下，研究发现虽然气候变化会对草原产生负面影响，但二氧化碳浓度的增加能在一定程度上缓解这种影响。例如，它可以部分抵消温度和降水变化导致的 NEE 增加，还能促进植物生长，使总生物量有所增加。
- 季节变化分析：从季节尺度来看，碳通量呈现出明显的变化趋势。在春季，土壤水分条件适宜，光合作用增强，碳吸收增加；而到了夏季，干旱和高温导致 GPP 下降，RECO 上升，NEE 增加，碳吸收能力降低。不过，在高二氧化碳浓度情景下，这一趋势得到了缓解。
研究人员通过一系列关键技术方法，成功构建并验证了 GRASSVISTOCK 模型。在数据收集上，涵盖多个研究区域的气象、植被和土壤数据。模型构建时，改进 VISTOCK 模型并与 RothC 模型整合。模型校准与评估中，采用局部校准关键参数，并运用多种统计指标对比模拟与观测数据。在未来气候模拟方面，利用 delta 变化方法对气象数据进行处理后驱动模型。
GRASSVISTOCK 模型的出现，为研究草原生态系统提供了强大的工具。它能够模拟不同管理条件下 LAI 和 AGB 的变化趋势，准确再现不同土壤水分条件下 FTSW 的动态变化，还能可靠地模拟生态系统通量。这些成果为农民优化农场管理提供了科学依据，有助于他们做出更合理的决策。同时，该模型在未来气候情景下的应用，揭示了气候变化对草原生态系统的影响，为研究草原的未来可持续性和缓解气候变化提供了重要参考。然而，研究也存在一定的局限性，如对一些复杂生态过程的模拟还不够完善。未来，研究人员将继续努力，引入新的模块，改进模型，进一步提升对草原生态系统的理解和预测能力，为保护草原生态环境、应对气候变化贡献更多力量。
