簡介
土壤-植物-大氣系統的物質傳輸和能量交換是構建生態系統尺度的碳通量模型的基礎，目前常見的土壤-植物-大氣系統的二氧化碳、水汽和能量通量模型主要有Forest-BGC模型、BEPS模型、SIB2模型、AVIM模型等。
Forest-BGC 模型
Forest-BGC ( forest biogeochemical cycles) 是Running和Coughlan(1988)建立的一個基於過程的模擬森林生態系統碳、水和氮循環的生物地球化學循環模型，是一個介於樹冠生物物理模型和區域氣候-植被模型之間的同質模型。模型由每日的標準氣象數據及一些氣象衍生變數驅動。初始輸人數據還包括關鍵立地因子、植被變數、雪的深度和土壤含水量的初始值。Forest-BGC模型是從森林動力學模型發展而來，以光合生物化學反應和土壤水平衡為基礎，計算光合作用強度和初級生產力。它套用葉片氮含量的可能變化來估計光合作用對大氣CO2濃度變化的反應，把土壤碳和氮分為四個部分，並考慮土壤溫度、含水量和枝葉脫落物木質素含量對有機物質分解速率的影響。
模型描述
Forest-BGC模型所模擬的生理、生態和氣候過程較為簡單，但由於考慮了多個生態過程和氣候因索，模型包含了大量的狀態變數、中間變數和參數，需要大量的生理試驗和氣象觀測數據對參數進行估計，這大大地增加了模型套用的難度。模型所模擬的日變化過程主要包括了水循環和光合-呼吸兩個過程。水循環模型主要包括水分對樹冠的脅迫、葉片水勢及修正的Penman-Monteith公式(Running&Coughlan,1988)。
模擬過程
模型所模擬的年變化過程包括碳分配、生長呼吸、凋落物分解，主要是對每日的碳固定量與呼吸量之差進行累計，得到森林一年的淨碳生產量。然後將每年的淨光合產物分配到葉片、樹幹和根系，並在此基礎上模擬生態過程的年進程。
時間尺度
Forest-BGC模型具有混合的時間解析度。其中水循環、冠層氣體交換、光合和維持呼吸過程以日為尺度模擬，地上和地下的碳分配、凋落物量、有機物分解過程及所有的氮循環過程以年為尺度模擬，較為全面地反映了生態系統內不同生態過程在時間尺度上的聯繫和差異性。因此，可以認為Forest-BGC模型在時間尺度上實現了多個生態過程的耦合，以及這種耦合過程對生物地球化學循環的影響(Waring&Running，1998葛劍平，1996)。
空間尺度
Forest-BGC模型的空間尺度為一個面積較小的同質山坡或林分，可以直接用於模擬小尺度森林生態系統的功能及與環境之間的相互作用。但是在較大空間尺度(如景觀和區域)上，森林生態系統的結構和功能存在著相當大的異質性，不能直接採用該模型模擬(葛劍平，1996)。因此，Running和Hunt(1993)對Forest-BGC進行了進一步的改進，形成了可以模擬多個生物群區生物地化循環的BIOME-BGC模型。
