تQuantifying photosynthetic capacity and its relationship to leaf nitrogen content for global‐scale terrestrial biosphere models

ملخص: تعتبر السعة التركيبية الضوئية وعلاقتها بمحتوى النيتروجين في الأوراق من أكثر المعلمات حساسية في نماذج النظام البيئي الأرضي (TBM)، حيث تأثرت تمثيلها في المحاكاة على نطاق العالم بشكل كبير بسبب نقص التحليلات النظامية باستخدام قاعدة بيانات واسعة بما فيه الكفاية. هنا، نستخدم بيانات السمات النوعية والمناخ والتربة لتقسيم الغطاء النباتي الأرضي إلى أنواع وظيفية (PFT)، ثم نقوم بدمج ملاحظات قدرات الكربوكسيليشن، V max (723 نقطة بيانات)، ومعدلات التركيب الضوئي القصوى، A max (776 نقطة بيانات)، في نموذج التركيب الضوئي C 3 المقترح من قبل Farquhar et al. لقياس العلاقة بين ( V max العادية عند 25 °م) ومحتوى النيتروجين في الأوراق لكل وحدة مساحات الأوراق لكل PFT. في خطوة ثانية، يتم استخدام الوظائف الناتجة لتوقع لكل PFT من القيم القابلة للقياس بسهولة لمحتوى النيتروجين في الأوراق في الغطاء النباتي الطبيعي (1966 نقطة بيانات). يتم دمج القيم المتوسطة المستخلصة بذلك في نموذج TBM (BETHY ضمن نموذج المناخ-الغطاء النباتي ECHAM5/JSBACH) وتقارن كمية الإنتاج الأولي الإجمالي (GPP) المحاكاة بملاحظات مستقلة على نطاق السند. بعيدًا عن توفير نطاقات المعلمات لكل PFT مقيدة من بيانات أكثر شمولاً، فإن نتائج هذا التحليل تمكن من عدة تحسينات رئيسية على المعلمات السابقة. (1) يهيمن نطاق المتوسط بين PFTs على اختلافات كفاءة استخدام النيتروجين الضوئي (NUE، المحددة على أنها مقسومة على محتوى النيتروجين في الأوراق)، بينما ضمن كل PFT، يهيمن انتشار القيم على تغير محتوى النيتروجين في الأوراق. (2) نجد انخفاضًا منهجيًا في NUE في بعض التربة الاستوائية المعروفة بأنها تعاني من نقص في الفوسفور. (3) شجرة الاستوائية المستخرجة من هذه الدراسة أقل بكثير من التقديرات السابقة المستخدمة حاليًا في TBMs، مما له تأثير واضح على GPP المحاكاة ودرجة حرارة السطح. (4) يتم تقليل الفرق الجذري التربيعي بين GPP المحاكاة والملاحظة بشكل كبير.