全 文 ：生态环境 2006, 15(1): 120-123 http://www.jeesci.com
Ecology and Environment E-mail: editor@jeesci.com
基金项目：吉林省重点开发项目（松嫩平原湿地的保育模式试验示范）；国家“十五”科技攻关专题项目（2001ba508b24）；吉林农业大学博士
启动基金项目
作者简介：徐惠风（1965－），女，副教授，博士，主要从事植物生理生态、湿地生态环境与环境生物学的研究。E-mail: xuhfxu@yahoo.com.cn
收稿日期：2005-09-14
长白山区沟谷乌拉苔草Carex meyeriana 沼泽湿地气候效应
徐惠风 1，2，3，金研铭 3，刘兴土 2，陈景文 1
1. 大连理工大学环境科学院，辽宁 大连 116024；2. 中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林 长春 130012；
3. 吉林农业大学农学院，吉林 长春 130118

摘要：通过对长白山区沟谷沼泽典型乌拉苔草湿地土壤温度、乌拉苔草群落相对湿度、叶片温度、风速、光量子通量密度以
及蒸腾速率的日变化和蒸腾速率的季节变化的研究，初步揭示沟谷乌拉苔草沼泽湿地的气候效应。结果表明长白山沟谷沼泽
湿地具有三江平原沼泽同样的冷湿效应。土壤化通时间比三江平原化通时间提前 1个多月，蒸腾速率日变化不同季节趋势基
本一致，不同层次叶片的蒸腾速率日变化趋势基本一致，最大值在 7至 8月份蒸腾速率(H2O)达到 100~140 mol·m-2·s-1。
光量子通量密度与温度成正比，与湿度成反比，大气温度日变化和叶片温度日变化趋势基本相同，相对湿度的日变化趋势和
大气温度的变化趋势正好相反，和光量子通量密度的变化趋势相反。沟谷湿地的同样具有小气候效应。
关键词：长白山沟谷；乌拉苔草沼泽；气候效应
中图分类号：X14 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）01-0120-04
长白山地貌形态复杂，山高峻岭，海拔在800~
1 000 m以上，相对高度在500 m以上，地带性植被，
山沟中典型沟谷湿地以典型的苔草植被为主，形成
了独特的小气候环境。土壤温度的变化是太阳辐射
平衡、土壤热量平衡和土壤热学性质相互作用的结
果，不同时间、不同地点和土壤的不同组成及性质，
都不同程度地影响土壤热量的收支平衡[1]，湿地土
壤热力状况是湿地土壤的主要特征，它直接影响湿
地生态系统的生态过程。湿地长期和季节性积水，
水热容量大，消耗太阳能多，地表增温困难，同时
强烈蒸发导致近地层空气湿度增加，气候较周边区
冷湿[2]，对湿地土壤温度的研究已经深入[3－7]，但是
对湿地的小气候效应的研究还未见报道，研究长白
山沟谷乌拉苔草Carex meyeriana沼泽湿地气候的变
化对于揭示长白山沟谷湿地的生态效应和环境效
应，对于保护和开发长白山自然资源具有重要意义。
1 自然概况及研究方法
1.1 自然概况
本研究区位于吉林省东部敦化市黄泥河大
川，地处东经 127°28′至 129°13′，北纬 42°42′至
44°31′。海拔 523.7 m，属中温带湿润气候区。冬
季严寒，夏季温暖，四季分明。年平均气温为 2.9
℃；年平均相对湿度为 69% ；平均 40 cm地温为
5.1 ℃。
本区乌拉苔草 Carex meyeriana 生态系统群落
分布在平坦的沟谷中，毛果苔草 Carexlasiocarpa群
落两侧的坡麓地段，地面坡度 5°~7°。地表为季节
性积水，雨季积水 2~5 cm。水的化学类型为
HCO3-Mg·Ca 型，pH 值 6.0。群落的植物种类较
多，有 18科 23种。以被子植物为主，蕨类植物和
苔藓植物少。
1.2 研究方法
1.2.1 技术路线
乌拉苔草沼泽湿地。①乌拉苔草测定：2002年
6~9 月选择晴朗的天气进行测定。随机取健康生长
的、完全展开的叶片，每次重复 3次，取其平均值。
②地温测定：2002年 6~9月至 2003年 4~6月，采
用 L型地温计测定。
1.2.2 实验方法
用 Li-1600 型稳态气孔仪测定乌拉草叶片的蒸
腾速率（H20, μmol·m-2·s-1）、光量子通量密度(PAR，
μmol·m-2·s-1）；测定时间为早 6:00至晚 18:00，每 2
h测定 1次。
使用 L型地温计测定不同季节的地温，时间为
早 6:00至晚 18:00，每 2 h测定 1次。并在不同的
土壤深度进行测定。
数据处理和图表采用Excel XP和 origion软件。
2 结果与分析
2.1 乌拉苔草沼泽湿地的冷湿效应
敦化乌拉苔草湿地地温较低，6月 28日采样在
表土之下还有冻层，7 月份化通，化通时间比一般
农田晚35 ~ 40 d，有泥炭积累的沼泽化通时间更晚。
三江平原泥炭沼泽 8月上旬地下还有冻层存在[8]。6
月下旬在敦化乌拉苔草沼泽湿地测定，深度 10 cm
DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2006.01.026
徐惠风等：长白山区沟谷乌拉苔草 Carex meyeriana沼泽湿地气候效应 121
的地温还在 0 ℃左右变化。湿地的这样既冷又湿的
现象称为冷湿效应。冷湿效应是湿地的累积环境效
应之一。由于湿地长期或季节性积水，水热容量大，
消耗太阳能多，地表增温缓慢；同时强烈蒸发导致
近地层空气湿度增加，气候较周边地区冷湿。湿地
冷湿效应是通过湿地与周围环境之间的水分和能
量交换，使贴地气层的温度下降，湿度增加，形成
局部冷湿场[8]。湿地冷湿效应的形成过程主要与湿
地的热学性质、蒸散作用和辐射作用相关，而蒸散
强度和辐射强度主要取决于下垫面温度、水分条件
和植被类型，所以湿地冷湿效应与湿地植被及其积
水深度密切相关。
2.2 乌拉苔草叶片蒸腾速率
乌拉苔草沼泽湿地蒸腾作用在不同的季节表
现出不同的变化（晴天）。乌拉苔草通过叶片的气
孔不断地将沼泽湿地土壤中的水分蒸散到上空，增
加贴地气层的相对湿度。蒸腾作用由于消耗辐射
热，而减少显热量，从而减轻对流强度[9]
在乌拉苔草沼泽湿地，通过实测和计算图 1所
见，在 7、8月份前后，蒸腾速率(H2O)可达 100~140
mol·m-2·s-1，蒸腾在沼泽蒸发中起着决定性作用，所
以，沼泽植被的覆盖度越大，蒸发量也越大，内外
层叶片蒸腾速率相差不大，不同月份日变化规律相
似。陈刚起[10]等在洪河沼泽生态站测定结果表明，
沼泽蒸发大于水面蒸发，而且沼泽植被覆盖率与沼
泽蒸发量呈正相关，在沼泽植被覆盖率达 80%以上
时，沼泽平均日蒸发量相当于水面蒸发的 2.9 倍。
这与沼泽地供水充足和有强烈的植被蒸腾有关。由
于沼泽湿地的强烈蒸发，可使沼泽贴地气层的相对
湿度比农田高 5%~13%[8]。这些分析表明，沼泽湿
地具有调节空气湿度，防止环境趋干的效应,沟谷沼
泽湿地与平原沼泽湿地的同样具有这种冷湿效应。
2.3 乌拉苔草群落光量子通量密度
光量子通量密度是表征太阳辐射能到达地面
的强度。在沼泽植被茂密的夏季，沼泽植被能遮挡
日光，反射太阳的直接辐射，且沼泽植物进行光合
作用转化太阳能。沼泽的强烈蒸发消耗大量热能，
大大削弱了沼泽湿地增温和进入沼泽土层的热量。
故湿地光量子通量密度也是导致沼泽湿地冷湿效
应的直接原因。图 2表征了乌拉苔草沼泽光量子通
量密度与温湿度的关系，与相对湿度成反比，与温
度成正比。
乌拉苔草沼泽湿地的蒸腾速率日变化受
光量子通量密度的直接影响，而蒸腾作用对
沼泽湿地的蒸发作用影响极大，因此说光量
子通量密度是影响湿地蒸发的直接的主要因
素。对该湿地的水分循环起决定作用。
2.4 乌拉苔草群落小气候效应
由图 3得知，乌拉苔草的群落的太阳辐射不同
月份基本相同。大气温度的变化和叶片温度的变化
06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
40
60
80
100
120
140
160
蒸腾速率（ 外）
蒸腾速率（ 内）蒸
腾
速
率
(
(
H
20
)
μm
ol
m
-2
s-
1 )
Tr
an
sp
ira
tio
n
ra
te
时 间 Time
7月份

07:30 09:30 11:30 13:30 15:30 17:30
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
蒸腾速率（ 外）
蒸腾速率（ 内）蒸
腾
速
率
(
(
H
20
)
μm
ol
m
-2
s-
1 )
Tr
an
sp
ira
tio
n
ra
te
时 间
8月份

06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
7
8
9
10
11
12
13
14
15
蒸腾速率（ 外）
蒸腾速率（ 内）蒸
腾
速
率
(
(
H
20
)
μm
ol
m
-2
s-
1 )
Tr
an
sp
ira
tio
n
ra
te
时 间 Time
9月份

图 1 乌拉苔草蒸腾速率日变化曲线
Fig. 1 The diurnal variation of transpiration rate of the Carex meyeriana
y = -75.229x + 4 451.3
R 2 = 0.207 3
0
500
1000
1500
2000
2500
20 30 40 50 60
RH/%
光
量
子
通
量
密
度
/(μ
m
ol
•m
-2
•s
-1
)
光量子通量密度
线性 ( 光量子通量密度)

y = 128.66x - 2 622.7
R 2 = 0.622 8
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
20 25 30 35
TL/0C
光
量
子
通
量
密
度
/(μ
m
ol
•m
-2
•s
-1
)
光量子通量密度
线性 ( 光量子通量密度)

图 2 乌拉苔草湿地光量子通亮密度与环境的响应
Fig. 2 Response of photosynthetic photo flux density in Carex meyeriana marsh to environmental factors
时刻
蒸
腾
速
率
(H
2O
)/(
μm
ol
⋅m
-2
⋅s-1
) 7月份 8月份 9月份
蒸
腾
速
率
(H
2O
)/(
μm
ol
⋅m
-2
⋅s-1
)
蒸
腾
速
率
(H
2O
)/(
μm
ol
⋅m
-2
⋅s-1
)
时刻
时刻
122 生态环境 第 15卷第 1期（2006年 1月）
基本一致，湿度的变化和光量子通亮密度的变化相
反，和温度的变化相反。土壤温度的变化较低，变
化缓慢，说明太阳辐射的光能通过乌拉苔草群落之
后，一部分被植被吸收，一部分被沼泽地的水分吸
收，导致土壤温度低。群落植被的郁闭度令太阳辐
射找不到地面，同时也把沼泽湿地的水分蒸发不能
散失到大气中去，使得沼泽湿地的相对湿度较大，
温度较低。
湿地内丰富的植被，能够吸收大量的二氧化碳
气体，并放出氧气，湿地中的一些植物还具有吸收
空气中有害气体的功能，能有效调节大气组分。但
同时也必须注意到，湿地生境也会排放出甲烷、氨
气等温室气体。沼泽有很大的生物生产效能，植物
在有机质形成过程中，不断吸收 CO2和其他气体，
特别是一些有害的气体。沼泽地上的氧气则很少消
耗于死亡植物残体的分解。沼泽还能吸收空气中粉
尘及携带的各种菌，从而起到净化空气的作用。另
外，沼泽堆积物具有很大的吸附能力，污水或含重
金属的工业废水，通过沼泽能吸附金属离子和有害
成分。
3 讨论
沼泽湿地（特别是草根、泥炭层）独特的热学
性和水理性，减缓了动土的融化速度，保护冻土；
而动层托水隔渗，反过来又促进了沼泽湿地的发生
和发展[11]。
植物蒸腾作用在沼泽蒸发中起着决定性作用。
蒸腾强度与植物的生长活力相关[8]，沼泽植被覆盖
率大的蒸发越大，蒸发量也越大。以往的研究已经
证明[3]，三江平原湿地具有气温低、温差小、湿度
大为特点的小气候表现。通过测定发现，沟谷湿地
及不同类型湿地和周围区域，其近地面气温和湿度
明显不同。近地面气温的变化，主要取决于辐射平
衡、地面温度与湍流交换强度。湿地因地表积水或
土壤过湿，加上湿地植被削弱太阳辐射，白天地面
增温缓慢，因而气温比农田低；夜间，虽然湿地地
面温度有时高于农田，但由于气温受植被本身冷辐
射的影响，仍比农田要低。 主要是由植被类型和
积水深度不同造成的；另外越靠近地面，温度差异
越大，远离地面差异变小。这主要是由于湿地水分
蒸发造成的降温和近地面空气湍流交换造成的[2]。
高俊琴[2]认为湿地冷湿效应与湿地植被及其积
水深度密切相关。长白山沟谷乌拉苔草沼泽湿地由
于季节性积水，水分要远大于附近农田；乌拉苔草
群落密度较大，覆盖率大因而蒸腾作用比较强烈，
湿地小气候的相对湿度较大，同时带走植被本身的
热值较高，降低了温度；由于乌拉苔草群落的密度
大，太阳辐射光被植被接受和折射到大气中，湿的
沼泽湿地的地面温度低。由于地面温度低，使沼泽
湿地的有机质堆积，微生物分解较慢，厌养造成沼
泽湿地的甲烷气体不断排放，使得沼泽湿地的土壤
小动物种类较少，形成了自己独特的小气候效应。
乌拉苔草沼泽湿地土壤小动物的研究还有待于进
一步进行量化。

参考文献：
[1] WILLIAM J M, GOSSELINK J G. Wetlands [M]. 3rd ed. New York:
John Wiley ＆Sons Inc, 2000: 12－16.
[2] 高俊琴, 吕宪国, 李兆富. 三江平原湿地冷湿效应研究[J]. 水土保
持学报, 2002, 16(4): 149－151.
[3] 刘兴土. 三江平原沼泽辐射平衡与小气候基本特征[M]//黄锡畴主
编.中国沼泽研究.北京: 科学出版社, 1988:30－37.
[4] 李英年, 鲍新奎, 曹广民. 祁连山海北高寒湿地 40~80cm土壤温度
状况观测分析[J]. 冰川冻土, 2000, 22(2): 153－158.
[5] 王世岩, 杨永兴, 杨波. 三江平原典型湿地土壤温度变化及其影响
因子分析[J]. 地理研究, 2003, 22(3): 389－396.
[6] 王学雷. 沼泽土壤热学特性研究[J]. 地理科学, 1993, 13(1): 85－86.
[7] 刘吉平, 杨青, 吕宪国. 三江平原环形湿地土壤温度梯度的研究[J].
湿地科学, 2005, 3(1): 43－47.
7月份
1
10
100
1000
10000
6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00时刻
TL
(0
C
)、
R
H
(%
)、
P
FD
(µ
m
ol
/(s
2 m
)、
FL
(m
/s
)
8月份
1
10
100
1000
10000
0.25 0.33 0.42 0.5 0.58 0.67 0.75时刻
T
L(
0C
)、
RH
（
%
）
、
P
FD
（
µm
ol
(/s
2
m
)、
FL
(m
/s)
9月份
1
10
100
1000
6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00时刻
TL
(0
C
)、
R
H
(%
)、
P
FD
(µ
m
ol
(/s
2 m
)、
FL
(m
/s
)

─+─光量子通量密度(PFD)；─△─相对湿度(RH/%)；─×─大气温度(Ta/℃)；─ж─叶温(TL/℃)；─◇─风速（FL/(m⋅s-1)）

图 3 乌拉苔草群落气象因子日变化曲线
Fig. 3 The correlation between transpiration rate and environmental factors of the Carex meyeriana

徐惠风等：长白山区沟谷乌拉苔草 Carex meyeriana沼泽湿地气候效应 123
[8] 王天铎. 植物生理模型用于森林水文气候效应的研究[J]. 自然资
源学报, 2001, 16(5): 445－450.
[9] 刘兴土, 马学慧. 三江平原自然环境变化与生态保育[M]．北京: 科
学出版社, 2002: 59－173.
[10] 陈起刚, 张文芬. 三江平原沼泽对河川径流影响的初步探讨[M]//
黄锡畴. 中国沼泽研究. 北京: 科学出版社, 1988.
[11] 王春鹤. 三江平原融冻作用与沼泽湿地及农业生产的关系[M]//黄
锡畴. 中国沼泽研究. 北京: 科学出版社, 1988.

The climatic effect of Carex. meyeriana mire in the Changbai Mountain valley

XU Huifeng1, 2, 3, JIN Yanming3, LIU Xingtu2, CHEN Jingwen1
1. School of Environmental and Biological Science and Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116024，China;
2. Northeast Institute of Geography and Agricultural Ecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130012，China;
3. Agronomy College of Jilin Agriculture University, Changchun 130118，China

Abstract: The environmental effect of mire is the key for understanding ecological function of mire and it has been studied for a
long time, especially for the mire in Sanjiang Plain; however, the similar research on the valley mire in Changbai Mountain was
lacking. This research investigated the climatic effects caused by typical vegetation in Changbai Mountain via studying its
meteorological factors, and we also studied the hydrological-thermal dynamics that is useful for protection and utilization of natural
resources in the region. The Changbai Mountain mire wetland possesses cool effects as same as that of the Sanjiang Plain. The
thoroughly thawing time for the studied region is one month ahead of the Sanjiang Plain, the transpiration reaches its peak at July and
August with the rate of (H2O) 100~140 mol/(m2·s). The photon flux density shows positive correlation to humidity. The diurnal
variation of air temperature is similar to leaf temperature; the diurnal variation of relative humidity is negatively correlated to air
temperature and photon flux density. The micro climatic effect of mire wetland in the region was also observed with obvious effects.
Key words: Changbai Mountain valley; Carex meyeriana; climatic effects