Page 10 - 水利学报2021年第52卷第3期

时，盐沼植被在下一时刻死亡；（4）当元胞没有存活的盐沼植被且地下水埋深和土壤含盐度处于盐沼
植被可生长的范围时，下一时刻该元胞内有可能产生新的盐沼植被，其概率 P 为：
8 æ N × r ö
P = ç i ÷ （4）
è 8 ø
å i = 1
式中：i 为邻域元胞编号；N 为邻域元胞的出芽数；r 为元胞的出苗率。
i
在每一个元胞内计算 3 种盐沼植被的生境适宜度。假设该元胞内的淹水深度和土壤盐度两个状态
中，存在任何一个状态不适宜盐沼植被生长，则盐沼植被的生境不适宜，其计算公式为：
SI = SI × SI S （5）
D
式中：SI 为一种盐沼植被的生境适宜度，其取值为 0 或 1，当取值为 1 时表明该元胞内植被可以生
长，取值为 0 时说明该元胞内植被不可生长； SI 为地下水埋深胁迫量，取 1 时表示该元胞内该盐沼
D
植被不受地下水埋深胁迫，取 0 时表示该元胞内该盐沼植被处于受地下水埋深胁迫无法正常生长；
SI 为土壤盐度胁迫量，取 1 时表示该元胞内该盐沼植被不受土壤盐度胁迫，取 0 时表示该元胞内该
S
盐沼植被受土壤盐度胁迫而无法正常生长。
ì 1 D ≤ D ≤ D
i,j
SI = í min max （6）
D
î 0 D i,j > D max 或D i,j < D min
ì 1 S ≤ S ≤ S
i,j
SI = í min max （7）
S
î 0 S i,j > S max 或S i,j < S min
式中： D i,j 为该元胞的土壤含水率； S i,j 为该元胞的土壤盐度值，g/L； D max 和 D min 分别为地下水埋
深的阈值； S 和 S 分别为土壤盐度的阈值。
max min
3.3.2 基于改进 Logistic 函数的植被生长-竞争模块 Logistic 生长曲线适用于处于无环境干扰下的植
物萌发后正常生长过程的模拟，其形状为“S”形，分为发生、发展和成熟三个阶段，斜率先增大再减
小。由于 Logistic 函数忽略了盐沼植被在不适宜环境下的生物量损失，因此本研究采用考虑生物量损
失的 Hill 方程对 Logistic 函数进行修正 ［20］ ，同时引入盐沼植被的种间竞争函数 ［10］ ，提出考虑植物生物
量损失和种间竞争的 Logistic 函数的数学表达式：
∆R = ∆L - ∆C - ∆H - ∆F i （8）
i
i
i
i
æ R ö
∆L = r R i - 1 ç1 - i - 1 ÷ × ∆t （9）
i
i
è K ø
∆C = r R i - 1 × β j,i - 1 × R j,i - 1 × ∆t （10）
i
i
(D - D ) p
∆H = L i m p × ∆t （11）
i
(D - D m ) + h p
i
(S - S ) p
∆F = L i m p × ∆t （12）
i
(S - S m ) + s p
i
式中： ∆t 为模拟的时间步长，本研究关注于生长季内的变化，以月计； ∆R 为 i 月的盐沼植被生物
i
2
量净增量， g/m ，本研究只考虑地上部分； ∆L 为 i 月的生物量增量， g/m ； ∆C 、∆H 和 ∆F 分
2
i
i
i
i
2
别为 i 月因种间竞争、地下水埋深和土壤盐度导致的生物量损失量（干重）， g/m ； r 为 i 月的内禀
i
2
增长率；L 为不适条件下的最大生物损失量， g/(m·月) ；D 为 i 月的地下水埋深，m；D 为最适地
i
m
下水埋深，m；S 为 i 月的土壤盐度，g/L；S 为最适土壤盐度，g/L；p 为模型形状参数，取值为 2、
m
i
［20］
4 或 6 ；h 为半致死地下水埋深，m；s 为半致死土壤盐度，g/L； β 为该盐沼植被的种间竞争系
j,i - 1
数； R 为与盐沼植物竞争的另一种盐沼植物 j 在 i-1 月的生物量， g/m 。
2
j,i - 1
3.4 模型耦合 耦合模型的结构如图 7 所示。基于地下水动力模型得到地下水水位分布条件，通过
GAMs 方程计算得到土壤盐度分布条件，将土壤盐度和地下水埋深分布作为种群动力学模型的输入条
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