全 文 ：第 8 卷 第 1 期
2 0 1 0 年 3 月
湿 地 科 学
WETLAND SCIENCE
Vol . 8 No . 1
March，2 0 1 0
收稿日期:2009 － 08 － 31;修订日期:2010 － 01 － 06
基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCXZ － YW －425)和国家自然科学基金项目(40771190)资助。
作者简介:李莉娜(1984 －)，女，四川省成都人，硕士研究生，主要从事生态遥感研究。E-mail:lln － 163@ 163. com
* 通讯作者:刘兆礼，研究员。E-mail:liuzhaoli@ neigae. ac. cn
毛苔草、漂筏苔草沼泽地与大豆地近地层晴夜气温
和相对湿度分布及对比研究
李莉娜1，2，刘兆礼1* ，闫敏华1，3，王毅勇1，3，洪 雯2，4
(1.中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林 长春 130012;2.中国科学院研究生院，北京 100049;
3.中国科学院湿地生态与环境重点实验室，中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林 长春 130012;
4.中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆 乌鲁木齐 830011)
摘要:采用野外定位观测方法，在 2008 年 6 ～ 9 月期间选取 16 个晴夜，在三江平原典型毛苔草、漂筏苔草(Ass.
Carex pseudocuraica － Carex lasiocarpa)沼泽地及其邻近大豆地中，在距地表 0. 5 m、1. 5 m、3 m和 5 m四个高度上
进行了气温和相对湿度观测;根据实测数据，分析了沼泽地和大豆地各高度夜间气温和相对湿度的分布规律及
其差异。研究结果显示，晴夜，沼泽地和大豆地近地层气温的垂直分布都为逆温分布，与之相对应，二者的相对
湿度垂直分布都为湿型分布;以四个高度的 16 夜平均气温和相对湿度为基础数据，计算得到的沼泽地近地层气
温(相对湿度)的垂直递增(减)率为 0. 53 ℃ /m(1. 76% /m)，大豆地则为 0. 34 ℃ /m(1. 35% /m)，沼泽地近地层
气温(相对湿度)的垂直递增(减)率略大(小);对比两种下垫面晴夜各观测高度的气温和相对湿度，发现只在
0. 5 m高度上二者有明显差异，沼泽地 16 夜平均的气温比大豆地低 0. 85 ℃，其相对湿度比大豆地高 4. 39%，这
是因为沼泽地植被冠层的平均高度接近 0. 5 m，夜间植被冠层的长波辐射最强，所以其气温相对较低，相对湿度
相对偏高，而大豆地的最低气温出现在地面;沼泽地和大豆地各高度气温(相对湿度)的夜间变化规律相似，都
为随时间递减(增)的分布。
关 键 词:沼泽;近地层;气温;相对湿度;晴夜
中图分类号:P423;P426. 1 文献标识码:A 文章编号:1672 － 5948(2010)01 － 086 － 06
湿地具有调节气候的功能［1］。由于湿地生态
系统特殊的结构和功能，湿地已成为全球变化响应
的敏感区域。近年来，人口增长对粮食的需求加大
了土地资源压力，大面积湿地被开垦，湿地面积锐
减，原有湿地区域的下垫面性质发生改变;开垦湿
地对局地气候的影响不可忽视［2］，它在一定程度
上影响着全球气候变化［3］。
认知湿地下垫面对局地气候的影响，对揭示湿
地生态功能，评价湿地在全球环境中的地位具有重
要意义［4］。刘兴土［5］研究了三江平原沼泽的辐射
气温特征;洪雯和王毅勇［6］研究了三江平原沼泽
湿地近地气层气温和相对湿度的日变化特征;闫敏
华研究了森林沼泽的热量平衡特征［7］;苗百岭等
对比分析了不同大气候条件下湿地之间的小气候
特征差异［8］;Yetrie Ludand 等［9］、宝日娜等［10］、管
伟等［11］、彭小芳等［12］进行了湿地与周边非湿地单
一高度温湿度的对比观测;还有很多学者对森林生
态系统和农田生态系统的小气候进行了研
究［13 ～ 15］，而有关沼泽小气候与沼泽开垦为农田后
的小气候的对比研究还需进一步开展，以深入探讨
人类改变下垫面活动对局地气候的影响。
本研究在前人相关研究的基础上，在三江平原
典型毛苔草、漂筏苔草(Ass. Carex pseudocuraica －
Carex lasiocarpa)沼泽地及其邻近大豆地中，设计
了近地层四个高度气温和相对湿度的梯度观测。
根据实测数据，分析了晴夜沼泽地和大豆地四个高
度气温和相对湿度的分布规律及其差异，目的在于
揭示沼泽地近地层温湿度分布的特殊属性，以及开
垦为大豆地后这种属性的变化。
DOI:10.13248/j.cnki.wetlandsci.2010.01.002
1 期 李莉娜等:毛苔草、漂筏苔草沼泽地与大豆地近地层晴夜气温和相对湿度分布及对比研究 87
1 数据和方法
1. 1 观测地点
本研究野外定位观测在中国科学院三江平原
沼泽湿地生态试验站(国家站)综合试验场进行。
共设两个观测点。沼泽地观测点在试验场东
部，地理位置为 47°35′12. 97″N，133°30′4. 41″E;下
垫面植物主要为毛苔草和漂筏苔草，土壤类型为泥
炭沼泽土。观测期间，沼泽地平均积水深度约 20
cm，6 月毛苔草和漂筏苔草高约 40 cm，7 ～ 9 月两
种植物高约 50 cm。大豆地观测点位于沼泽地观
测点西北侧 166 m处，地理位置为 47°35′18. 30″N，
133°30′3. 02″E;此处大豆地是在 20 世纪 80 年代
由沼泽地开垦而来。6 ～ 9 月为大豆生长季:6 月初
为大豆播种期，地表无植被覆盖;6 月中旬为大豆
三叶期，植株高 10 cm，植被盖度小;7 月为大豆开
花期，植株高 75 cm;8 月为大豆结荚鼓粒期，植株
高 90 ～ 100 cm;9 月为大豆成熟期，植株高 85 cm;
7 ～ 9月大豆地植被盖度逐渐增大。
1. 2 实验设计
在观测点中的测量杆上距地表 0. 5 m、1. 5 m、
3 m和 5 m四个高度位置悬挂大气温湿度传感器，
测定四个高度夜间气温和相对湿度的变化。每个
高度设计两组平行观测，取两组观测值的平均值为
观测记录值。观测实验在 2008 年 6 ～ 9 月的 16 个
晴夜进行，具体观测日期及风速状况见表 1。风速
数据来源于中国科学院三江平原沼泽湿地生态实
表 1 2008 年 6 ～ 9 月的观测日期和平均风速
Table 1 Observation dates and average wind speeds during June
to September in 2008
观 测 日 期
(每夜在 20∶ 00 至翌日 04∶ 00 期间观测，晴)
平均风速
(m/s)
6 月 1 ～ 4 日
6 月 15 ～ 17 日
1. 39
7 月 28 ～ 29 日
7 月 31 日 ～ 8 月 1 日
1. 70
8 月 8 ～ 11 日
8 月 15 ～ 16 日
1. 73
9 月 13 ～ 15 日
9 月 19 ～ 22 日
2. 27
16 夜平均 1. 77
验站 2008 年 5 ～ 10 月逐日 24 小时气象观测资料。
观测期间，两个观测点的每天的日出和日落时间分
别在 04∶ 00 之后和 20∶ 00 之前，因此将夜间观测时
段设为 20∶ 00 至翌日凌晨 04∶ 00，每隔 1 小时进行
一次整点观测。观测仪器型号为 JL － 06(河北省
邯郸市清胜电子科技有限公司生产)，温度测量精
度为 ± 0. 3 ℃，相对湿度测量精度为 ± 3%。本文
所有数据处理均使用 Excel 2003 软件。
2 结果与分析
2. 1 毛苔草、漂筏苔草沼泽地和大豆地近地层夜
间气温和相对湿度的垂直分布特征
2. 1. 1 沼泽地夜间气温和相对湿度的垂直分布特征
在 2008 年 6 ～ 9 月期间，16 夜的观测数据都
显示，晴夜沼泽地近地层具有稳定的大气层结，气
温随高度由下向上增加，其垂直分布为逆温分布，
这是由于晴夜下垫面辐射冷却所致;相对湿度都是
随高度上升而递减，呈现湿型分布，这是因为相对
湿度是气温的函数［16］，气温越高，相对湿度越低，
所以相对湿度的垂直分布恰好和气温相反。为了
避免单夜观测的随机性，将每个高度 16 夜的气温
和相对湿度观测值平均，得到观测期间沼泽地近地
层气温和相对湿度的垂直分布规律(图 1)。为了
清晰地显示沼泽地气温和相对湿度垂直分布，图 1
中只选取了 4 个观测时次的结果。
由图 1可知，在沼泽地中，晴夜，0. 5 m高度上，
气温最低，相对湿度最大，5 m高度上，气温最高，相
对湿度最小;20∶ 00至翌日 04∶ 00 期间，20∶ 00时的大
气层结最稳定，随着时间的推移，气温逐渐降低，相
对湿度逐渐增大，大气层结的稳定度在逐渐减弱，
各高度上气温和相对湿度的差异也在逐渐减小。
根据四个高度 16 夜平均气温和相对湿度计算
出沼泽地晴夜的气温垂直递增率和相对湿度垂直
递减率，其值分别为 0. 53 ℃ /m和 1. 76% /m。
2. 1. 2 大豆地夜间气温和相对湿度的垂直分布特征
在 2008 年 6 ～ 9 月期间，16 夜的观测数据都
显示，晴夜大豆地近地层气温垂直分布也为逆温分
布，相对湿度的垂直分布都是湿型分布，与气温的
分布恰好相反。将每个高度 16 夜的气温和相对湿
度观测值平均，得到观测期间大豆地近地层气温和
相对湿度的垂直分布规律(图 2)。为了清晰地显
示大豆地气温和相对湿度垂直分布，图 2 中只选取
了 4 个观测时次的结果。
88 湿 地 科 学 8 卷
图 1 2008 年 6 ～ 9 月沼泽地近地层 16 夜平均的夜间气温和相对湿度垂直分布
Fig. 1 Vertical distributions of average air temperature and relative humidity for 16 clear nights at surface
layer over marsh during June to September in 2008
图 2 2008 年 6 ～ 9 月大豆地近地层 16 夜平均的夜间气温和相对湿度垂直分布
Fig. 2 Vertical distributions of average air temperature and relative humidity for 16 clear nights
at surface layer over soybean field during June to September in 2008
根据四个高度 16 夜平均气温和相对湿度计算
出大豆地晴夜的气温垂直递增率和相对湿度垂直
递减率，其值分别为 0. 34 ℃ /m和 1. 35% /m。
2. 1. 3 两种下垫面夜间气温和相对湿度垂直分布
的对比
观测期间，两种下垫面近地层夜间的气温和相
对湿度的垂直分布规律相同，都为逆温和湿型分
布;沼泽地近地层晴夜的气温垂直递增率为 0. 53
℃ /m，相对湿度垂直递减率为 1. 76% /m，大豆地
则分别为 0. 34 ℃ /m和 1. 35% /m，均比沼泽地小。
对比两种下垫面各观测高度晴夜的气温和相
对湿度，发现只在 0. 5 m 高度上二者有明显差异
(表 2)，而在其他高度上二者的差异很小，且都在
观测误差范围内，可以忽略不计。在0 . 5m高度
表 2 2008 年 6 ～ 9 月沼泽地和大豆地各高度 16 夜平均的夜间气温和相对湿度及其差异
Table 2 Average air temperature and relative humidity for 16 clear nights of marsh and soybean field
and their differences at 4 heights during June to September in 2008
下垫面类型
气 温(℃)
0. 5 m 1. 5 m 3 m 5 m
相对湿度(%)
0. 5 m 1. 5 m 3 m 5 m
沼泽地 14. 60 15. 84 16. 63 17. 12 97. 34 91. 90 89. 82 88. 55
大豆地 15. 45 16. 01 16. 60 16. 99 92. 94 91. 95 88. 70 87. 20
差 值 － 0. 85 － 0. 17 0. 03 0. 13 4. 39 － 0. 05 1. 12 1. 35
1 期 李莉娜等:毛苔草、漂筏苔草沼泽地与大豆地近地层晴夜气温和相对湿度分布及对比研究 89
上，沼泽地气温比大豆地低 0. 85 ℃，其相对湿度比
大豆地高 4. 39%。这是因为沼泽地植被冠层的高
度接近 0. 5 m，夜间植被冠层的长波辐射最强，所
以其气温相对较低，相对湿度相对偏高;而在大豆
地中，因大豆的叶片呈水平状分布，夜间其不能阻
碍冠层处冷却后的冷空气下沉，所以大豆地下垫面
的最低气温(最大相对湿度)出现在地面而不是冠
层或植被中［17］，因此大豆地 0. 5 m 高度的气温比
沼泽地高，相对湿度比沼泽地低。
2. 2 毛苔草、漂筏苔草沼泽地和大豆地近地层气
温和相对湿度的夜间变化
将各高度每个观测时次 16 夜的气温和相对湿
度观测值平均，得到观测期间沼泽地和大豆地近地
层气温和相对湿度的夜间变化曲线。
2. 2. 1 沼泽地气温和相对湿度的夜间变化
图 3 显示，晴夜，沼泽地四个高度的气温都是
随时间逐渐减小的，而相对湿度随时间的变化正好
与之相反;四个高度的夜间最高气温和最小相对湿
图 3 2008 年 6 ～ 9 月沼泽地近地层 16 夜平均的气温和相对湿度夜间变化
Fig. 3 Nocturnal change of average air temperature and relative humidity for 16 clear nights at surface layer
over marsh during June to September in 2008
度都出现在日落之后，最低气温和最大相对湿度都
出现在日出之前;随着高度升高，夜间气温和相对
湿度变化的位相没有发生变化。
观测数据显示，各观测时次，0. 5 m 高度上的
气温都比 1. 5 m 低 1 ～ 1. 5 ℃，相对湿度比 1. 5 m
高约 5%;而 1. 5 m高度上的气温比 3 m低 0. 8 ℃
左右，相对湿度比 3 m高约 2%;3 m高度上的气温
比 5 m低约 0. 5 ℃，相对湿度比 5 m高约 1%。很
显然，0. 5 m与 1. 5 m之间气温和相对湿度的差异
明显大于其他各相邻层之间的差异，这与沼泽地
0. 5 m高度上气象要素受下垫面影响较大有关，在
这个高度上的气温和相对湿度基本反映了沼泽下
垫面冠层的气温和相对湿度状况。
2. 2. 2 大豆地气温和相对湿度的夜间变化
由图 4 可以看出，大豆地四个高度的气温和相
对湿度夜间变化的规律与沼泽地相似。
观测数据显示，各观测时次，0. 5 m高度上的气
温都比 1. 5 m低 0. 5 ℃左右，相对湿度比 1. 5 m高
约 1%;而 1. 5 m 高度上的气温比 3 m 低 0. 6 ℃左
右，相对湿度比 3 m高 3%以上;3 m高度上的气温
比 5 m低约 0. 4 ℃，相对湿度比 5 m高约1. 5%。大
豆地各观测高度之间的气温和相对湿度各观测时
次的差异都在其近地层气温递增率和相对湿度递
减率范围内变化。
2. 2. 3 两种下垫面气温和相对湿度夜间变化的对比
晴夜，四个高度上，沼泽地和大豆地的气温和
相对湿度夜间变化的规律相似。
对比沼泽地和大豆地各高度上的气温和相对
湿度数据，发现各观测时次，两种下垫面气温和相
对湿度差异都是在 0. 5 m高度上最大，在其他高度
上则差异不明显。这说明无论是沼泽还是大豆地
下垫面都没有影响 1. 5 m及其以上高度的气温，即
1. 5 m及其以上高度为自由空气层。
0. 5 m高度上，沼泽地和大豆地最大和最小气
温差值(大豆地气温减沼泽地气温)分别出现在
20∶ 00和 02∶ 00，其值分别为 1. 02 ℃和 0. 75 ℃(图
5a);最大和最小相对湿度差值分别出现在 01∶ 00
和 20∶ 00，其值分别为 5. 06%和 3. 66%(图 5b)。
90 湿 地 科 学 8 卷
图 4 2008 年 6 ～ 9 月大豆地近地层 16 夜平均的气温和相对湿度夜间变化
Fig. 4 Nocturnal change of average air temperature and relative humidity for 16 clear nights at surface layer
over soybean field during June to September in 2008
图 5 2008 年 6 ～ 9 月沼泽地和大豆地 16 夜平均的 0. 5 m气温(a)和相对湿度(b)比较
Fig. 5 Comparison of average air temperature (a)and relative humidity (b)for 16 clear nights
at 0. 5 m height over marsh and soybean field during June to September in 2008
3 结 论
2008 年 6 ～ 9 月，晴夜，积水深约 20 cm、植被
高约 50 cm的毛苔草、漂筏苔草沼泽地和邻近植被
高约 1 m的大豆地的近地层气温垂直分布为逆温
分布;相对湿度垂直分布为湿型分布;夜间气温随
时间逐渐减小，相对湿度随时间变大。
观测期间，以四个高度的 16 夜平均气温和相
对湿度为基础数据，计算得到的沼泽地近地层晴夜
的气温垂直递增率为 0. 53 ℃ /m，相对湿度垂直递
减率为 1. 76% /m，大豆地则分别为 0. 34 ℃ /m 和
1. 35% /m，都比沼泽地小。
对比两种下垫面各观测高度晴夜的气温和相
对湿度，发现只在 0. 5 m 高度上二者有明显差异。
沼泽地下垫面冠层上的气温和相对湿度与其他高
度气层明显不同。在 0. 5 m 高度上，沼泽地 16 夜
平均的气温比大豆地低 0. 85 ℃，其相对湿度比大
豆地高 4. 39%。
在植物生长季，毛苔草、漂筏苔草沼泽地和大
豆地下垫面对上方大气的影响高度都小于 1. 5 m。
沼泽地开垦为大豆地后，因下垫面发生变化，
夜间最低气温出现的高度发生位移。
参考文献
［1］ 陆健健，何文珊，童春富，等. 湿地生态学［M］. 北京:高等
教育出版社，2006:207 ～ 216.
［2］ 闫敏华，邓 伟，马学慧. 大面积开荒扰动下的三江平原近
45 年气候变化［J］. 地理学报，2001，56(2):159 ～ 170.
［3］ 滑丽萍，华 珞，李贵宝，等. 基于全球环境变化的中国湿
地问题及保护对策［J］. 首都师范大学学报(自然科学版)，
2005，26(3):102 ～ 108.
［4］ Frank E A，Richard L S. A micrometeorological investigation of
restored California wetland ecosystem［J］. American Meteorologi-
cal Society，2003，9(5):1 170 － 1 172.
［5］ 刘兴土. 三江平原的辐射气候特征［J］. 地理科学，1983，3
1 期 李莉娜等:毛苔草、漂筏苔草沼泽地与大豆地近地层晴夜气温和相对湿度分布及对比研究 91
(1):27 ～ 36.
［6］ 洪 雯，王毅勇. 夏季晴天沼泽湿地贴地气层气温和相对湿
度日变化特征［J］. 湿地科学，2009，7(1):60 ～ 66.
［7］ 闫敏华. 大兴安岭森林火灾对林区沼泽小气候的影响［J］.
地理科学，2000，13(2):389.
［8］ 苗百岭，宝日娜，侯 琼，等. 内蒙古地区典型湿地的生态
效应［J］. 中国农业气象，2008，29(3):298 ～ 303.
［9］ Ludang Y，Jaya A，Inoue T. Microclimate conditions of the de-
veloped peatland in central Kalimantan［J］. Journal of Applied
Sciences. 2007，7(18):2 604 － 2 609.
［10］宝日娜，杨泽龙，刘 启，等. 达里诺尔湿地的小气候特征
［J］. 中国农业气象，2006，27(3):171 ～ 174.
［11］管 伟，廖宝文，林梨扬，等. 广州南沙人工红树林湿地小
气候效应研究［J］. 生态科学，2008，27(2):95 ～ 101.
［12］彭小芳，孙 逊，袁少雄，等. 广州城市湿地的景观特点及
小气候效应［J］. 生态环境，2008，17(6):2 289 ～ 2 296.
［13］范兴海，黄寿波. 我国农林系统小气候研究概述［J］. 林业
科学研究，2000，13(2):197 ～ 202.
［14］黄寿波，金志风. 近 50 年来我国农业小气候研究概况及若
干进展［J］. 湖北气象，2003，4:3 ～ 6.
［15］陈宏志，胡庭兴，龚 伟，等. 我国森林小气候的研究现状
［J］. 四川林业科技，2007，28(2):29 ～ 32.
［16］朱炳海，王鹏飞，束家鑫. 气象学词典［M］. 上海辞书出版
社，1985.
［17］翁笃鸣，陈万隆，沈觉成，等. 小气候和农田小气候［M］. 北
京:农业出版社，1981:229.
Air Temperature and Relative Humidity Patterns at Surface Layer
of Ass. Carex pseudocuraica － Carex lasiocarpa Marsh and Soybean
Field at Clear Nights and Comparison between Them
LI Li-Na 1，2，LIU Zhao-Li 1，YAN Min-Hua1，3，WANG Yi-Yong1，3，HONG Wen 2，4
(1. Northeast Institute of Geography and Agroecology，Chinese Academy of Sciences，Changchun 130012，Jilin，P. R. China;
2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，P. R. China;3. Key Laboratory of Wetland Ecology
and Environment of Chinese Academy of Sciences，Northeast Institute of Geography and Agroecology，Chinese
Academy of Sciences，Changchun 130012，Jilin，P. R. China;4. Xinjiang Institute of Ecology and Geography，
Chinese Academy of Sciences，Urumchi 830011，Xinjiang Uighur Autonomous Region，P. R. China)
Abstract:Air temperature and relative humidity at the height of 0. 5 m，1. 5 m，3 m and 5m over carex pseud-
ocuraica － Carex lasiocarpa marsh and adjacent soybean field were observed at 16 clear nights (20∶ 00 to 04∶ 00)
in the Sanjiang Plain during June to September in 2008. Air temperature and relative humidity patterns of the
marsh and soybean field and comparison between them at clear nights were studied in this paper. The results in-
dicated that vertical pattern of the temperature was inversion pattern and that of relative humidity was wet pattern
over both the marsh and soybean field. Vertical increase rates of average temperature for 16 clear nights at 4
heights in the marsh and soybean field were 0. 53 ℃ /m and 0. 34 ℃ /m，respectively，and their vertical de-
crease rates of relative humidity were 1. 76% /m and 1. 35% /m. Nocturnal variation pattern of air temperature
and relative humidity in both the marsh and soybean field were similar. Air temperature decreased with time
when relative humidity increased as a whole. Comparing the differences of average air temperature and relative
humidity for 16 clear nights between the marsh and soybean field at each height，it was found that there was a
significant difference between them at 0. 5 m height. There was lower air temperature and higher relative humidi-
ty in the marsh than those in the soybean field，and the values of differences were 0. 85 ℃ and 4. 39%，respec-
tively. With the height increasing，the differences that caused by different surface conditions of the two underly-
ing surface became smaller. The maximum and minimum air temperature difference between the marsh and soy-
bean field for 16 clear nights appeared at 20∶ 00 and 02∶ 00，and the values were 1. 02 ℃ and 0. 75 ℃;the max-
imum and minimum relative humidity difference between the marsh and soybean field for 16 clear nights appeared
at 01∶ 00 and 20∶ 00，and the values were 5. 06% and 3. 66% . The height of minimum air temperature occurred
became lower after marsh was changed into soybean field. The underlying surface could not influence the air tem-
perature and relative humidity at 1. 5 m height or higher height.
Keywords:marsh;surface layer;air temperature;relative humidity;clear night