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

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。

主权项

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；藻类动力学质量守恒方程：$\frac{\partial {\mathrm{WQB}}_g}{\partial t}=({\mathrm{WQP}}_g-{\mathrm{WQBM}}_g-{\mathrm{WQPR}}_g-\frac{{\mathrm{WS}}_g}{H})·{\mathrm{WQB}}_g$$\frac{\partial {\mathrm{WQB}}_c}{\partial t}=({\mathrm{WQP}}_c-{\mathrm{WQBM}}_c-{\mathrm{WQPR}}_c-\frac{{\mathrm{WS}}_c}{H})·{\mathrm{WQB}}_c$有机碳动力学质量守恒方程：$\frac{\partial WQRPOC}{\partial t}=\underset{x=c,g}{\Sigma }FCRP·{\mathrm{WQPR}}_x·{\mathrm{WQB}}_x-{\mathrm{WQK}}_{RPOC}·WQRPOC-\frac{{\mathrm{WS}}_{rp}·WQRPOC}{H}$$\frac{\partial WQLPOC}{\partial t}=\underset{x=c,g}{\Sigma }FCLP·{\mathrm{WQPR}}_x·{\mathrm{WQB}}_x-{\mathrm{WQK}}_{LPOC}·WQLPOC-\frac{{\mathrm{WS}}_{1p}·WQLPOC}{H}$$\begin{array}{c}\frac{\partial WQDOC}{\partial t}=\underset{x=c,g}{\Sigma }[{\mathrm{FCD}}_x+(1-{\mathrm{FCD}}_x)·\frac{{\mathrm{KHR}}_x}{{\mathrm{KHR}}_x+WQDO}]{\mathrm{WQBM}}_x·{\mathrm{WQB}}_x\\ +\underset{x=c,g}{\Sigma }FCDP·{\mathrm{WQPR}}_x·{\mathrm{WQB}}_x+{\mathrm{WQK}}_{RPOC}·WQRPOC\\ +{\mathrm{WQK}}_{LPOC}·WQLPOC-{\mathrm{WQK}}_{HR}·WQDOC-WQDenit·WQDOC\end{array}$磷动力学质量守恒方程：$\frac{\partial WQRPOP}{\partial t}=\underset{x=c,g}{\Sigma }({\mathrm{FPR}}_x·{\mathrm{WQBM}}_x+FPRP·{\mathrm{WQPR}}_x)·WQAPC·{\mathrm{WQB}}_x-{\mathrm{WQK}}_{RPOP}·WQRPOP+\frac{{\mathrm{WS}}_{rp}·WQRPOP}{H}$$\frac{\partial WQLPOP}{\partial t}=\underset{x=c,g}{\Sigma }({\mathrm{FPL}}_x·{\mathrm{WQBM}}_x+FPLP·{\mathrm{WQPR}}_x)·WQAPC·{\mathrm{WQB}}_x-{\mathrm{WQK}}_{LPOP}·WQLPOP+\frac{{\mathrm{WS}}_{1p}·WQLPOP}{H}$$\begin{array}{c}\frac{\partial WQDOP}{\partial t}=\underset{x=c,g}{\Sigma }({\mathrm{FPD}}_x·{\mathrm{WQBM}}_x+FPDP·{\mathrm{WQPR}}_x)·WQAPC·{\mathrm{WQB}}_x+{\mathrm{WQK}}_{RPOP}·WQRPOP\\ +{\mathrm{WQK}}_{LPOP}·WQLPOP-{\mathrm{WQK}}_{DOP}·WQDOP\end{array}$氮动力学质量守恒方程：$\frac{\partial WQRPON}{\partial t}=\underset{x=c,g}{\Sigma }({\mathrm{FNR}}_x·{\mathrm{WQBM}}_x+FNRP·{\mathrm{WQPR}}_x)·WQANC·{\mathrm{WQB}}_x-{\mathrm{WQK}}_{RPON}·WQRPON+\frac{{\mathrm{WS}}_{rp}·WQRPON}{H}$$\begin{array}{c}\frac{\partial WQDON}{\partial t}=\underset{x=c,g}{\Sigma }({\mathrm{FND}}_x·{\mathrm{WQBM}}_x+FNDP·{\mathrm{WQPR}}_x)·WQANC·{\mathrm{WQB}}_x+{\mathrm{WQK}}_{RPON}·WQRPON\\ +{\mathrm{WQK}}_{LPON}·WQLPON-{\mathrm{WQK}}_{DON}·WQDON\end{array}$$\begin{array}{c}\frac{\partial {\mathrm{WQNH}}_4}{\partial t}=\underset{x=c,g}{\Sigma }({\mathrm{FNI}}_x·{\mathrm{WQBM}}_x+FNIP·{\mathrm{WQPR}}_x-{\mathrm{WQPN}}_x·{\mathrm{WQP}}_x)·{\mathrm{WQANC}}_x·{\mathrm{WQB}}_x\\ +{\mathrm{WQK}}_{DON}·WQDON-WQNit·{\mathrm{WQNH}}_4+\frac{{\mathrm{BFNH}}_4}{H}\end{array}$$\begin{array}{c}\frac{\partial {\mathrm{WQNO}}_3}{\partial t}=-\underset{x=c,g}{\Sigma }(1-{\mathrm{WQPN}}_x)·{\mathrm{WQP}}_x·{\mathrm{WQANC}}_x·{\mathrm{WQB}}_x\\ +WQNit·{\mathrm{WQNH}}_4-ANDC·WQDenit·WQDOC+\frac{{\mathrm{BFNO}}_3}{H}\end{array}$溶解氧动力学质量守恒方程：$\begin{array}{c}\frac{\partial WQDO}{\partial t}=\underset{x=c,g}{\Sigma }\left(\right(1.3-0.3·{\mathrm{WQPN}}_x)·{\mathrm{WQP}}_x-(1-{\mathrm{FCD}}_x)·\frac{WQDO}{{\mathrm{KHR}}_x+WQDO}·{\mathrm{WQBM}}_x)·AOCR·{\mathrm{WQB}}_x\\ -AONT·WQNit·{\mathrm{WQNH}}_4-AOCR·{\mathrm{WQK}}_{HR}·WQDOC+{\mathrm{WQK}}_r·({\mathrm{WQDO}}_{sat}-WQDO)+\frac{SOD}{H}\end{array}$t表示时间(d)；H表示水深(m)，输入数据；WQB_g为绿藻的生物量(g C/m³)，未知量；WQB_c为蓝藻的生物量(g C/m³)，未知量；WQP_g/c分别为绿藻和蓝藻的生产速率(d^‑1)，1.2；2.0；WQBM_g/c分别为绿藻和蓝藻的基础新陈代谢速率(d^‑1)，0.12；0.05；WQPR_g/c分别为绿藻和蓝藻的捕食速率(d^‑1)；WS_g/c分别为绿藻和蓝藻的沉降速率(m/d)，0.04；0.04；WQRPOC为难溶性颗粒有机碳浓度(g C/m³)，未知量；WQLPOC为活性颗粒有机碳浓度(g C/m³)，未知量；WQDOC为溶解性有机碳浓度(g C/m³)，未知量；FCRP为被捕食的碳中所生成的难溶性颗粒有机碳部分，0.2；FCLP为被捕食的碳中所生成的活性颗粒有机碳部分，0.0；FCDP为被捕食的碳中所生成的溶解性有机碳部分，0.8；FCD为呼吸产生的溶解性有机碳部分，0.8；WQK_RPOC为难溶性颗粒有机碳水解速率(d^‑1)，0.005；WQK_LPOC为活性颗粒有机碳水解速率(d^‑1)，0；WS_rp/lp分别为难溶性颗粒和活性颗粒沉降速率(m/d)，0.02；0.02；KHR为藻类溶解性有机碳排泄物的溶解氧半饱和常数(g O₂/m³)，0.5；0.5；WQDO为溶解氧浓度(g O₂/m³)，未知量；WQK_HR为溶解性有机碳的异氧呼吸速率(d^‑1)，0.3；WQDenit为反硝化作用速率(d^‑1)，0.2；WQRPOP为难溶性颗粒有机磷浓度(g P/m³)，未知量；WQLPOP为活性颗粒有机磷浓度(g P/m³)，未知量；WQDOP为溶解性有机磷浓度(g P/m³)，未知量；WQPO₄为溶解态磷酸盐浓度(g P/m³)，未知量；FPR为呼吸产生的难溶性颗粒有机磷部分，0.2；FPL为呼吸产生的活性颗粒有机磷部分，0；FPD为呼吸产生的溶解性有机磷部分，0.6；FPI为呼吸产生的溶解性无机磷部分，0.2；FPRP为被捕食的磷中所生成的难溶性颗粒有机磷部分，0.2；FPLP为被捕食的磷中所生成的活性颗粒有机磷部分，0；FPDP为被捕食的磷中所生成的溶解性有机磷部分，0.6；FPIP为被捕食的磷中所生成的无机磷部分，0.2；WQAPC表示藻类的平均磷对碳的比例(g P/g C)，0.02；WQK_RPOP为难溶性颗粒有机磷水解速率(d^‑1)，0.005；WQK_LPOP为活性颗粒有机磷水解速率(d^‑1)，0；WQK_DOP为溶解性有机磷的矿化速率(d^‑1)，0；BFPO₄为底泥‑水柱磷酸盐交换通量(g N/(m²*d))，0.2；WQRPON为难溶性颗粒有机氮浓度(g N/m³)，未知量；WQLPON为活性颗粒有机氮浓度(g N/m³)，未知量；WQDON为溶解性有机氮浓度(g N/m³)，未知量；WQNH₄为氨氮浓度(g N/m³)，未知量；WQNO₃为硝酸盐氮浓度(g N/m³)，未知量；FNR为呼吸产生的难溶性颗粒有机氮部分，0.1；FNL为呼吸产生的活性颗粒有机氮部分，0.2；FND为呼吸产生的溶解性有机氮部分，0；FNI为呼吸产生的氨组分，0.7；FNRP为被捕食的氮中所生成的难溶性颗粒有机氮部分，0.2；FNLP为被捕食的氮中所生成的活性颗粒有机氮部分，0；FNDP为被捕食的氮中所生成的溶解性有机氮部分，0.7；FNIP为被捕食的氮中所生成的无机氮部分，0.1；WQANC表示藻类的平均氮对碳的比例(g N/g C)，0.08；WQK_RPON为难溶性颗粒有机氮水解速率(d^‑1)，0.005；WQK_LPON为活性颗粒有机氮水解速率(d^‑1)，0；WQK_DON为溶解性有机氮的矿化速率(d^‑1)，0.05；ANDC为每氧化单位质量的溶解性有机碳减少的硝酸盐氮的质量，0.933；WQPN为藻类对氨吸收偏好，0.5；WQNit为硝化速率(d^‑1)，0.01；BFNH₄为底泥‑水柱氨氮交换通量(g N/(m²*d))，2.0；BFNO₃为底泥‑水柱硝酸盐氮交换通量(g N/(m²*d))，2.0；AONT为单位质量的铵离子硝化所需溶解氧，4.33；AOCR为呼吸作用中溶解氧与碳之比，2.67；WQK_r为复氧系数(d^‑1)，0.2；WQDO_sat为溶解氧饱和浓度(g O₂/m³)，14；SOD为底泥需氧量(g O₂/m³)，‑1.0；(2)根据沉水植物的茎、根和生长在茎部的附生植物之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程，即沉水植物模块：$\frac{\partial \left(RPS\right)}{\partial t}=[(1-F_{PRPR})·P_{RPS}-P_{RPS}-L_{RPS}]·RPS+{\mathrm{JRP}}_{RS}$$\frac{\partial \left(RPR\right)}{\partial t}=F_{PRPR}·P_{RPS}·RPS-(R_{RPR}+L_{RPR})·RPR-{\mathrm{JRP}}_{RS}$$\frac{\partial \left(RPE\right)}{\partial t}=(P_{RPE}-R_{RPE}-L_{RPE})·RPE$$\frac{\partial \left(RPD\right)}{\partial t}=F_{RPSD}·L_{RPS}·RPS-L_{RPD}·RPD$P_RPS＝PM_RPS·min(f(N)_RPS，f(P)_RPS)·f(I)_RPS·f(T)_RPS$f{\left(I\right)}_{RPS}=\frac{2.718}{Kess·HRPS}\left(\exp \right(\frac{I_o}{I_{sso}}·\exp (-Kess·H))-\exp (-\frac{I_o}{I_{sso}}·\exp (-Kess·(H-HRPS))$$f{\left(N\right)}_{RPS}=\frac{{\mathrm{WQNH}}_4+{\mathrm{WQNO}}_3+\frac{{\mathrm{KHN}}_{RPS}}{{\mathrm{KHN}}_{RPR}}·({\mathrm{NH}}_{4}B+{\mathrm{NO}}_{3}B)}{{\mathrm{KHN}}_{RPS}+{\mathrm{WQNH}}_4+{\mathrm{WQNO}}_3+\frac{{\mathrm{KHN}}_{RPS}}{{\mathrm{KHN}}_{RPR}}·({\mathrm{NH}}_{4}B+{\mathrm{NO}}_{3}B)}$$f{\left(P\right)}_{RPS}=\frac{{\mathrm{WQPO}}_4+\frac{{\mathrm{KHP}}_{RPS}}{{\mathrm{KHP}}_{RPR}}·{\mathrm{PO}}_{4}B}{{\mathrm{KHP}}_{RPS}+{\mathrm{WQPO}}_4+\frac{{\mathrm{KHP}}_{RPS}}{{\mathrm{KHP}}_{RPE}}·{\mathrm{PO}}_{4}B}$$f{\left(T\right)}_{RPS}=\left\{\begin{array}{ccc}\exp (-KTP{1}_{RPS}·{[T-TP{1}_{RPS}]}^2),& if& T\le TP{1}_{RPS}\\ 1,& if& TP{1}_{RPS}\le T\le TP{2}_{RPS}\\ \exp (-KTP{2}_{RPS}·{[T-TP{2}_{RPS}]}^2),& if& T\ge TP{2}_{RPS}\end{array}\right\}$t表示时间(d)；WQPO₄为溶解态磷酸盐浓度(g P/m³)，未知量；WQNH₄为氨氮浓度(g N/m³)，未知量；WQNO₃为硝酸盐氮浓度(g N/m³)，未知量；H表示水深(m)，输入数据；I_o为光照辐射(umol/m²/s)，输入数据；T为水温(℃)，输入数据；RPS为沉水植物茎生物量(g C/m²)，未知量；P_RPS为沉水植物茎的生长率(d^‑1)，未知量；PM_RPS为沉水植物茎的最大生长率(d^‑1)，0.8；f(N)_RPS，f(P)_RPS，f(I)_RPS，f(T)_RPS分别为沉水植物茎生长的氮，磷，光照，温度限制函数；Kess为水体消光系数(m^‑1)，0.475；I_sso为沉水植物生长最优光强(umol/m²/s)，600；HRPS为沉水植物平均茎高(m)，0.8；KHN_RPS/RPR分别为沉水植物从水柱/底泥吸收氮的半饱和常数(g N/m³)，0.19/0.95；NH₄B/NO₃B分别为底泥氨氮和硝酸盐氮的浓度(g N/m³)，2.0/2.0；KHP_RPS/RPR分别为沉水植物从水柱/底泥吸收磷的半饱和常数(g P/m³)，0.19/0.95；PO₄B为底泥正磷酸盐的浓度(g P/m³)，0.2；KTP1/2_RPS分别为低温和高温时对沉水植物茎生长的影响(℃^‑2)，0.008/0.008；TP1/2_RPS分别为沉水植物茎生最优温度的下限和上限(℃)，22/33；R_RPS为沉水植物茎的呼吸率(d^‑1)，0.3；L_RPS为沉水植物茎的非呼吸损失率(d^‑1)，0.2；RPE为沉水植物上的附生植物生物量(g C/m^‑2)，未知量；P_RPE为附生植物生长率(d^‑1)，0.75；R_PRE为附生植物呼吸率(d^‑1)，0.1；L_RPE为附生植物非呼吸损失率(d^‑1)，0.1；RPD为沉水植物茎碎屑的生物量(g C/m²)，未知量；F_RPSD为茎碎屑的损失分量，0.2；L_RPD为碎屑腐解率，0.1；F_PRPR为直接转移到沉水植物根部的产物，0.3；JRP_RS为沉水植物根向沉水植物茎的正的碳输送(g C/(m²d))，0.1；RPR为沉水植物根的生物量(g C/m²)，未知量；R_RPR为沉水植物根的呼吸率(d^‑1)，0.1；L_RPR为沉水植物根的非呼吸损失率(d^‑1)，0.1；(3)将水质模块与沉水植物模块进行耦合，相关的动力学质量守恒方程添加沉水植物的作用；沉水植物模块与水质模块之间有机碳的耦合关系给定为：$\begin{array}{c}\frac{\partial WQRPOC}{\partial t}=\frac{{\mathrm{FCR}}_{RPS}·R_{RPS}+(1-F_{RPSD})·{\mathrm{FCRL}}_{RPS}·L_{RPS}}{H}·RPS\\ +\frac{{\mathrm{FCR}}_{RPE}·R_{RPE}+{\mathrm{FCRL}}_{RPE}·L_{RPE}}{H}·RPE+\frac{{\mathrm{FCRL}}_{RPO}·L_{RPD}}{H}·RPD\end{array}$$\begin{array}{c}\frac{\partial WQLPOC}{\partial t}=\frac{{\mathrm{FCL}}_{RPS}·R_{RPS}+(1-F_{RPSD})·{\mathrm{FCLL}}_{RPS}·L_{RPS}}{H}·RPS\\ +\frac{{\mathrm{FCL}}_{RPE}·R_{RPE}+{\mathrm{FCLL}}_{RPE}·L_{RPE}}{H}·RPE+\frac{{\mathrm{FCLL}}_{RPD}·L_{RPD}}{H}·PRD\end{array}$$\begin{array}{c}\frac{\partial WQDOC}{\partial t}=\frac{{\mathrm{FCD}}_{RPS}·R_{RPS}+(1-F_{RPSD})·{\mathrm{FCDL}}_{RPS}·L_{RPS}}{H}·RPS\\ +\frac{{\mathrm{FCD}}_{RPE}·R_{RPE}+{\mathrm{FCDL}}_{RPE}·L_{RPE}}{H}·RPE+\frac{{\mathrm{FCDL}}_{RPD}·L_{RPD}}{H}·RPD\end{array}$沉水植物模块与水质模块之间溶解氧的耦合关系给定为：$\frac{\partial WQDO}{\partial t}=\frac{P_{RPS}·RPSOC·RPS+P_{RPE}·RPEOC·RPE}{H}$沉水植物模块与水质模块之间磷的耦合关系给定为：$\begin{array}{c}\frac{\partial WQRPOP}{\partial t}=\frac{{\mathrm{FPR}}_{RPS}·R_{RPS}+(1-F_{RPSD})·{\mathrm{FPRL}}_{RPS}·L_{RPS}}{H}·RPSPC·RPS\\ +\frac{{\mathrm{FPR}}_{RPE}·R_{RPE}+{\mathrm{FPRL}}_{RPE}·L_{RPE}}{H}·RPEPC·RPE+\frac{{\mathrm{FPRL}}_{RPD}·L_{RPD}}{H}·RPSPC·RPD\end{array}$$\begin{array}{c}\frac{\partial WQLPOP}{\partial t}=\frac{{\mathrm{FPL}}_{RPS}·R_{RPS}+(1-F_{RPSD})·{\mathrm{FPLL}}_{RPS}·L_{RPS}}{H}·RPSPC·RPS\\ +\frac{{\mathrm{FPL}}_{RPE}·R_{RPE}+{\mathrm{FPLL}}_{RPE}·L_{RPE}}{H}·RPEPC·RPE+\frac{{\mathrm{FPLL}}_{RPD}·L_{RPD}}{H}·RPSPC·RPD\end{array}$$\begin{array}{c}\frac{\partial WQDOP}{\partial t}=\frac{{\mathrm{FPD}}_{RPS}·R_{RPS}+(1-F_{RPSD})·{\mathrm{FPDL}}_{RPS}·L_{RPS}}{H}·RPSPC·RPS\\ +\frac{{\mathrm{FPD}}_{RPE}·R_{RPE}+{\mathrm{FPDL}}_{RPE}·L_{RPE}}{H}·RPEPC·RPE+\frac{{\mathrm{FPDL}}_{RPD}·L_{RPD}}{H}·RPSPC·RPD\end{array}$$\begin{array}{c}\frac{\partial {\mathrm{WQPO}}_4}{\partial t}=\frac{{\mathrm{FPI}}_{RPS}·R_{RPS}+(1-F_{RPSD})·{\mathrm{FPIL}}_{RPS}·L_{RPS}}{H}·RPSPC·RPS\\ +\frac{{\mathrm{FPI}}_{RPE}·R_{RPE}+{\mathrm{FPIL}}_{RPE}·L_{RPE}}{H}·RPEPC·RPE+\frac{{\mathrm{FPIL}}_{RPD}·L_{RPD}}{H}·RPSPC·RPD\\ -\frac{F_{RPSPE}·P_{RPS}·RPSPC·RPS}{H}-\frac{P_{RPE}·RPEPC·RPE}{H}\end{array}$沉水植物模块与水质模块之间氮的耦合关系给定为：$\begin{array}{c}\frac{\partial WQRPON}{\partial t}=\frac{{\mathrm{FNR}}_{RPS}·R_{RPS}+(1-F_{RPSD})·{\mathrm{FNRL}}_{RPS}·L_{RPS}}{H}·RPSNC·RPS\\ +\frac{{\mathrm{FNR}}_{RPE}·R_{RPE}+{\mathrm{FNEL}}_{RPE}·L_{RPE}}{H}·RPENC·RPE+\frac{{\mathrm{FNRL}}_{RPD}·L_{RPD}}{H}·RPSNC·RPD\end{array}$$\begin{array}{c}\frac{\partial WQLPON}{\partial t}=\frac{{\mathrm{FNL}}_{RPS}·R_{RPS}+(1-F_{RPSD})·{\mathrm{FNLL}}_{RPS}·L_{RPS}}{H}·RPSNC·RPS\\ +\frac{{\mathrm{FNL}}_{RPE}·R_{RPE}+{\mathrm{FNLL}}_{RPE}·L_{RPE}}{H}·RPENC·RPE+\frac{{\mathrm{FNLL}}_{RPD}·L_{RPD}}{H}·RPSNC·RPD\end{array}$$\begin{array}{c}\frac{\partial WQDON}{\partial t}=\frac{{\mathrm{FND}}_{RPS}·R_{RPS}+(1-F_{RPSD})·{\mathrm{FNDL}}_{RPS}·L_{RPS}}{H}·RPSNC·RPS\\ +\frac{{\mathrm{FND}}_{RPE}·R_{RPE}+{\mathrm{FNDL}}_{RPE}·L_{RPE}}{H}·RPENC·RPE+\frac{{\mathrm{FNDL}}_{RPD}·L_{RPD}}{H}·RPSNC·RPD\end{array}$$\begin{array}{c}\frac{\partial {\mathrm{WQNH}}_4}{\partial t}=\frac{{\mathrm{FNI}}_{RPS}·R_{RPS}+(1-F_{RPSD})·{\mathrm{FNIL}}_{RPS}·L_{RPS}}{H}·RPSNC·RPS\\ +\frac{{\mathrm{FNI}}_{RPE}·R_{RPE}+{\mathrm{FNIL}}_{RPE}·L_{RPE}}{H}·RPENC·RPE+\frac{{\mathrm{FNIL}}_{RPD}·L_{RPD}}{H}·RPSNC·RPD\\ -\frac{{\mathrm{PN}}_{RPS}·F_{RPSNW}·P_{RPS}·RPSNC·RPS}{H}-\frac{{\mathrm{PN}}_{RPE}·P_{RPE}·RPENC·RPE}{H}\end{array}$$\frac{\partial {\mathrm{WQNO}}_3}{\partial t}=-\frac{(1-{\mathrm{PN}}_{RPS})·F_{RPSNW}·P_{RPS}·RPSNC·RPS}{H}-\frac{(1-{\mathrm{PN}}_{RPE})·P_{RPE}·RPENC·RPE}{H}$t表示时间(d)；H表示水深(m)，输入数据；WQRPOC为难溶性颗粒有机碳浓度(g C/m³)，未知量；WQLPOC为活性颗粒有机碳浓度(g C/m³)，未知量；WQDOC为溶解性有机碳浓度(g C/m³)，未知量；RPS为沉水植物茎生物量(g C/m²)，未知量；P_RPS为沉水植物茎的生长率(d^‑1)，未知量；R_RPS为沉水植物茎的呼吸率(d^‑1)，0.3；L_RPS为沉水植物茎的非呼吸损失率(d^‑1)，0.2；RPE为沉水植物上的附生植物生物量(g C/m^‑2)，未知量；P_RPE为附生植物生长率(d^‑1)，0.75；R_PRE为附生植物呼吸率(d^‑1)，0.1；L_RPE为附生植物非呼吸损失率(d^‑1)，0.1；RPD为沉水植物茎碎屑的生物量(g C/m²)，未知量；F_RPSD为茎碎屑的损失分量，0.2；L_RPD为碎屑腐解率，0.1；FCR为呼吸产生的难溶性颗粒有机碳部分，0.2；FCL为呼吸产生的活性颗粒有机碳部分，0；FCD为呼吸产生的溶解性有机碳部分，0.8；FCRL为非呼吸作用引起的难溶性颗粒有机碳损失部分，0.2；FCLL为非呼吸作用引起的活性颗粒有机碳损失部分，0；FCDL为非呼吸作用引起的溶解性有机碳损失部分，0.8；RPSOC为沉水植物茎氧碳比，0.2；RPEOC为附生植物氧碳比，0.2；WQRPOP为难溶性颗粒有机磷浓度(g P/m³)，未知量；WQLPOP为活性颗粒有机磷浓度(g P/m³)，未知量；WQDOP为溶解性有机磷浓度(g P/m³)，未知量；WQPO₄为溶解态磷酸盐浓度(g P/m³)，未知量；FPR为呼吸产生的难溶性颗粒有机磷部分，0.2；FPL为呼吸产生的活性颗粒有机磷部分，0；FPD为呼吸产生的溶解性有机磷部分，0.6；FPI为呼吸产生的溶解性无机磷部分，0.2；FPRL为非呼吸作用引起的难溶性颗粒有机磷损失部分，0.2；FPLL为非呼吸作用引起的活性颗粒有机磷损失部分，0；FPDL为非呼吸作用引起的溶解性有机磷损失部分，0.6；FPIL为非呼吸作用引起的溶解性无机磷损失部分，0.2；RPSPC为沉水植物茎磷碳比，0.011；RPEPC为附生植物磷碳比，0.011；F_RPSPW为从水柱吸收PO₄的组分，0.4；WQRPON为难溶性颗粒有机氮浓度(g N/m³)，未知量；WQLPON为活性颗粒有机氮浓度(g N/m³)，未知量；WQDON为溶解性有机氮浓度(g N/m³)，未知量；WQNH₄为氨氮浓度(g N/m³)，未知量；WQNO₃为硝酸盐氮浓度(g N/m³)，未知量；FNR为呼吸产生的难溶性颗粒有机氮部分，0.1；FNL为呼吸产生的活性颗粒有机氮部分，0.2；FND为呼吸产生的溶解性有机氮部分，0；FNI为呼吸产生的氨组分，0.7；FNRL为非呼吸作用引起的难溶性颗粒有机氮损失部分，0.1；FNLL为非呼吸作用引起的活性颗粒有机氮损失部分，0.2；FNDL为非呼吸作用引起的溶解性有机氮损失部分，0；FNIL为非呼吸作用引起的氨组分，0.7；RPSNC为沉水植物茎氮碳比，0.18；RPENC为附生植物氮碳比，0.18；F_RPSNW为从水柱吸收NH4₄和NO₃的组分，0.4；PN_RPS为沉水植物茎对铵离子的偏好性分数，0.2；PN_RPE为附生植物对铵离子的偏好性分数，0.2；WQDO为溶解氧浓度(g O₂/m³)，未知量；(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。