全 文 ：高效经营雷竹林生态系统能量通量过程及闭合度*
陈云飞1 摇 江摇 洪1,2**摇 周国模1 摇 孙摇 成1 摇 陈摇 健1
( 1浙江农林大学浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室, 杭州 311300; 2南京大学国际地球系统科学研究所, 南
京 210093)
摘摇 要摇 利用开路涡度相关系统和常规气象仪,对高效经营的雷竹林生态系统 2011 年的显
热通量、潜热通量、净辐射、土壤热通量以及气温、地温、降雨量进行了观测,分析该生态系统
能量通量的变化,以及各能量分量的分配特征,并计算了波文比及能量闭合.结果表明:雷竹
林全年净辐射为 2928. 92 MJ·m-2,潜热通量、显热通量和土壤热通量分别为 1384. 90、927郾 54
和-28. 27 MJ·m-2,各能量分量的日变化和月变化基本呈单峰曲线.潜热通量为能量散失主
要形式,占净辐射的 47. 3% ,显热通量占 31. 7% ,波文比呈“U冶型曲线,在 0. 285 ~ 2. 062 之间
变化,土壤为热源.雷竹林年能量闭合度为 0. 782,月平均闭合度为 0. 808.
关键词摇 雷竹林摇 高效经营摇 能量通量摇 能量闭合度摇 波文比
文章编号摇 1001-9332(2013)04-1063-07摇 中图分类号摇 S715摇 文献标识码摇 A
Energy flux and energy balance closure of intensively managed Lei bamboo forest ecosystem.
CHEN Yun鄄fei1, JIANG Hong1,2, ZHOU Guo鄄mo1, SUN Cheng1, CHEN Jian1 ( 1Zhejiang Province
Key Laboratory of Carbon Cycling in Forest Ecosystems and Carbon Sequestration, Zhejiang Agricul鄄
ture and Forestry University, Hangzhou 311300, China; 2 International Institute for Earth System
Science, Nanjing University, Nanjing 210093, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(4): 1063-
1069.
Abstract: By using open鄄path eddy covariance system and meteorological instruments, an observa鄄
tion was conducted on the sensitive heat flux, latent heat flux, net radiation, soil heat flux, air tem鄄
perature, ground temperature, and precipitation in a intensively managed Lei bamboo forest
ecosystem in 2011, with the diurnal and monthly variations of energy flux as well as the distribution
pattern of each energy component analyzed, and the Bowen ratio and energy balance closure calcu鄄
lated. The yearly net radiation of the forest ecosystem was 2928. 92 MJ·m-2, and the latent heat
flux, sensitive heat flux, and soil heat flux were 1384. 90, 927. 54, and -28. 27 MJ·m-2, respec鄄
tively. Both the daily and the monthly variations of the energy components showed a single peak
curve. The sensible and latent heat fluxes were 31. 7% and 47. 3% of the net radiation, respective鄄
ly, indicating that latent heat flux was the main form of energy loss. The Bowen ratio followed the
“U冶鄄shaped pattern, and fluctuated from 0. 285 to 2. 062, suggesting that soil was a heat source.
The yearly energy balance closure of the forest ecosystem was 0. 782, and the monthly average was
0. 808.
Key words: Lei bamboo forest; intensive management; energy flux; energy balance closure; Bow鄄
en ratio.
*国家自然科学基金重点项目(61190114)、国家重点基础研究发展
计划项目(2011CB302705,2011CB302705,2010CB950702,2010CB428503)、
国家自然科学基金项目(41171324)、浙江省重点科技创新团队项目
(2010R50030 ) 和浙江农林大学研究生科研创新基金项目
(3122013240142)资助.
**通讯作者. E鄄mail: jianghong_china@ hotmail. com
2012鄄06鄄18 收稿,2013鄄01鄄29 接受.
摇 摇 根据第五次全国森林资源清查的数据,在我国
南方陆地森林生态系统中,竹林面积 421 万 hm2,其
中人工竹林面积占 31% .到第七次全国森林资源清
查时,竹林面积增加到 538 万 hm2 .竹林有着较高经
济效益和生态效益,通过自然演替和人工造林,在亚
热带地区的面积不断扩大. 而人工经营的竹林兼具
森林和农田的特点,多年生竹林积蓄一定的生物量,
同时人工地补充水肥、并收获竹笋和伐除老竹相当
于轮伐措施.无论在自然环境还是在人工经营下,系
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 4 月摇 第 24 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2013,24(4): 1063-1069
统能量通量均能直接影响地面温度、水分输送及植
被生长发育与生态系统生产力[1] 郾 因此,研究竹林
的能量过程,分析各能量分量的分配特征,有助于揭
示生态系统水分和能量平衡过程,对提高生态系统
生产力有一定的实践意义. 但目前有关竹林生态系
统能量通量的研究尚未见文献报道.
雷竹(Phyllostachys violascens)原产浙江省的临
安、安吉地区.因其发笋能力强、经济效益高,近十几
年来作为笋用竹广泛推广种植,在浙江至福建的广
大区域都有分布. 在高效经营管理下,人工灌溉、大
量施肥、覆盖增温和钩梢间伐等措施,都会改变雷竹
林内的碳水循环过程和能量分配特征. 应用涡度相
关系统研究生态系统碳水通量是国际上公认的标准
方法[2-5],水分蒸发散过程和 CO2的排放吸收过程
是以能量通量过程为驱动,所以利用涡度相关技术
观测湍流通量,分析能量分配与闭合以及平衡特征,
在全球的通量观测站点中也大量使用[6-8] . 本研究
采用浙江省临安市太湖源镇涡度相关系统观测塔
2011 年的气象和能量通量观测数据,对竹林能量通
量进行研究,旨在为竹林生产和区域模型模拟提供
基础数据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 观测区概况
试验区位于浙江省临安市太湖源镇的现代雷竹
种植园,园区面积 5 hm2,地理位置在 30毅18忆169义 N,
119毅34忆104义 E郾 该地区属于亚热带季风气候,温暖
湿润,雨热同期,全年降水量 1600 mm,年均气温
16 益,年日照时数 1900 h.试验地土壤以红壤为主,
海拔 185 m,坡向北偏东 35毅,坡度 2 ~ 3毅,雷竹林建
园 10 年,林内建有高 20 m的微气象观测塔,塔下雷
竹林群落平均高 4郾 5 m、平均胸径 4 cm,以 2 年和 3
年生竹为主,总盖度 80% ,立竹 17000 株·hm-2,林
下灌木草本很少,有竹叶糠皮覆盖,为人工经营的笋
用经济林.
雷竹是禾本科竹亚科刚竹属竹种,由于早春打
雷即出笋而得名,实为早竹之变种. 自然生长状态
下,竹秆高 7 ~ 11 m、径 4 ~ 6 cm. 节间较短而均匀,
幼竿密被白粉,生长季以 1 年为一个周期,连年出笋
能力强,且在出笋期和笋芽分化期要求有充足的降
水[9] .人工高效经营的雷竹主要采取充足的肥料供
给和水分灌溉、钩梢剪枝、间伐老竹、覆盖增温等措
施.因为竹出笋最低温度需 9 ~ 10 益,最适温度
20 ~ 24 益 [10],有效积温 200 益,而自然状态下, 当
地土壤温度要 2 月下旬到 3 月上旬才能达到 10 益
以上,故冬季(12 月)采用双层法覆盖增温是关键技
术,即用砻糠、稻草双层覆盖,其厚度 30 cm(下面铺
稻草 10 ~ 15 cm,上面覆盖砻糠 15 ~ 20 cm),使竹林
地温保持在 10 益以上, 1 月雷竹即开始提前发笋. 4
月覆盖的稻草腐烂入土,砻糠及时移除.雷竹林每年
都要收获竹笋留养新竹,并伐除 4 年生老竹,始终保
持一定的立竹密度和 1 ~ 3 年生竹.竹林生态系统始
终处于发育的青幼时期,其能量利用能力较森林和
农田系统有明显优势.
1郾 2摇 观测仪器及方法
在观测地内的微气象观测塔 17 m 高处安装有
开路涡度相关系统的探头. 该系统由三维超声风温
仪(CAST3, Campbell Inc郾 , USA)和开路 CO2 / H2O
分析仪(Li鄄7500, LiCor Inc郾 , USA)组成,原始采样
频率为 10 Hz,数据传输给 CR1000 数据采集器
(Campbell Inc郾 , USA) 进行存储,同时根据涡度相
关原理在线计算并存储 30 min的 CO2通量(FC)、潜
热通量(LE)和显热通量(H)等统计量. 此外,还有
常规气象观测系统,如土壤热通 (HFP01, Hukse鄄
flux)观测深度 3 和 5 cm;常规气象观测系统数据采
样频率为 0郾 5 Hz,通过数据采集器每 30 min自动记
录平均风速、温度、气压和净辐射等常规气象信息.
气温为观测塔 17 m处温度,与开路探头分布在同一
层;地温为土壤 5 cm 深度的温度;林内分布 4 个自
动雨量筒,林外空处分布 1 个,降雨量来自林外空地
雨量数据. 全部观测数据保存到数据采集器的 TF
卡上,同时配置无线传输模块,利用远程计算机加载
虚拟串口通过 GPRS 连接数据采集器,实时监测传
感器状态,30 min数据可以实时传输.
能量平衡是评价涡动相关数据可信度的重要方
法,在国内外的通量观测站点均有大量研究.根据能
量守恒定律,由公式(1) ~ (2)可计算能量闭合度.
能量平衡分析最主要的方法有 4 种,即最小二乘法
(ordinary least squares,OLS)、压轴回归法( reduced
major axis, RMA)、能量平衡比率(energy balance ra鄄
tio, EBR)和能量平衡残差频率分布图法.本文选取
能量平衡比率方法,计算年能量闭合度为 0郾 782,月
平均为 0郾 808,处于通量站点的中等水平(国内外平
均为 0郾 76),涡度数据可靠.
1郾 3摇 数据处理
开路涡动相关系统的传感器探头容易受降水、
露水等外界环境因素的影响,当探头被水淋溶时会
造成所感知的三维风速脉动值异常. 据此计算的显
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热通量(H,MJ·m-2)、潜热通量(LE,MJ·m-2)、水
汽通量和 CO2通量必须进行剔除处理. 太阳净辐射
(Rn,MJ·m-2)、土壤热通量(G,MJ·m-2)由常规气
象仪器测得不受天气影响. 显热潜热通量根据三维
超声风速仪观测的风速、风向与虚温计算得到,CO2
通量数据质量与显热潜热通量数据一致,本文以
CO2通量数据质量为标准判断相应时刻下的能量通
量数据. CO2通量数据、显热潜热数据都要经过二次
坐标旋转校正,水汽校正(WPL),再根据阈值剔除
异常通量值[11],对于计算能量通量过程的各个能量
分量缺失值要进行插补,缺失 1 d 内数据采用线性
插补法,缺失超过 1 d 的根据与该月净辐射回归关
系插补.经过数据质量控制和数据插补后的半小时
连续数据,累加计算月能量通量.
生态系统入射的 Rn是能量流通、转化的基础量
度.当能量向下入射进入生态系统时,Rn取正值;反
之,则 Rn取负值.表达式为[12-13]:
Rn-G=LE+H+S+Q (1)
式中: S为植物和大气中的热存储通量(W·m-2),
植被贮热通量一般不超过净辐射的 5% ,在计算精
度允许范围内对计算贮热通量所需各项指标不作观
测[14],可以忽略植被贮热量;Q 为其他来源的能量
总和,由于数量极小,常忽略不计. 因而其表达式可
改写为:
LE+H=Rn-G (2)
上式的右端项为可利用能量,左端项为标准湍
流通量.能量闭合度即湍流通量与可用能量的比值,
用来评价该涡度系统观测湍流数据的优劣. 理想状
态下忽略贮热能,可利用能量近似等于湍流通量,湍
流通量与可用能量的比值接近 1. 能量闭合度越接
近 1,说明涡动系统越准确地观测到湍流通量;反
之,能量闭合度大于或者小于 1,说明涡度系统高估
或者低估了湍流通量.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 雷竹林内气温、地温及降雨量的变化
由图 1 可以看出, 雷竹种植园全年的月均气
温、地温和降雨量整体呈单峰型曲线.最高气温与地
温均出现在 7 月,最低气温均出现在 1 月. 其中,高
效经营的雷竹林在冬季进行覆盖增温显著提高了地
温,而没有覆盖的 4—11 月气温与地温相差不大,其
余覆盖的月份(12 月至翌年 2 月)地温维持在 10 益
以上,高于气温 5 ~ 10 益 .
图 1摇 2011 年雷竹林气温(Ta)、地温(Ts)和降雨量(P)的月
变化
Fig. 1摇 Monthly variations of air temperature (Ta), soil temper鄄
ature (Ts) and precipitation (P) in the Lei bamboo forest in
2011郾
摇 摇 2011 年总降雨量 1201郾 72 mm, 基本处于正常
年份水平,但略低于多年平均值 1399郾 60 mm. 年降
雨量呈现明显的季节变化,最大值出现在 6 月,最小
值为 2 月.其中 6—8 月降雨量占全年总量的 50% .
2郾 2摇 雷竹林能量通量日变化
在太阳辐射的驱动下,生态系统完成能量流动、
物质合成转移和碳水循环等生理活动. 不同类型生
态系统的群落类型和下垫面不同,造成蒸发散和热
传导能力的差异,因此生态系统获得净辐射能量后,
能量在系统内的分配变化特点各异. 将有典型季节
性代表的 1 月、4 月、7 月、10 月半小时间隔时刻下
的能量通量数据作月平均处理,以表征该月的能量
通量日变化进程(图 2).
摇 摇 从 4 个月全天的变化趋势来看,能量分量均以
净辐射为基础,呈单峰型曲线变化. 7 月净辐射从
6:00开始变为正值,辐射能量由大气流入雷竹林;而
4 月的净辐射从 6:30 变为正值.这与各月的日出时
间有关,4 月的日出时间为 5:30,而 10 月为 6:00.而
在日出后 1 h,土壤鄄植被系统开始吸收能量.显热和
潜热通量基本同步开始上升,在 11:00—12:00 达到
最大值,之后下降.在日落后,土壤鄄植被系统开始向
外辐射能量,潜热通量波动较大可能与间歇性湍流
和夜间湍流的低估有关,但均无明显的峰谷变化. 7
月 12:00 净辐射达到最大值(561郾 3 MJ·m-2 ),4
月、10 月和 1 月的净辐射依次降低,最大辐射时刻
也有提前,分别为 11:00、11:30 和 11:30.在显热和
潜热通量的日变化上,峰值时刻与净辐射基本一致.
最大显热通量出现在 4 月 11:00(236郾 0 MJ·m-2),
最大潜热通量出现在 7 月(293郾 1 MJ·m-2).
56014 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈云飞等: 高效经营雷竹林生态系统能量通量过程及闭合度摇 摇 摇 摇 摇
图 2摇 不同季节雷竹林能量通量的日变化
Fig. 2摇 Diurnal variations of energy flux in the Lei bamboo forest in different seasons郾
a)1 月 January; b)4 月 April; c)7 月 July; d)10 月 October郾 Rn:年净辐射 Yearly net radiation (MJ·m-2 ); H:显热通量 Sensitive heat flux
(MJ·m-2); LE:潜热通量 Latent heat flux (MJ·m-2); G:土壤热通量 Soil heat flux (MJ·m-2)郾 下同 The same below郾
摇 摇 土壤热通量为负值表示热量由土壤辐射到植
被鄄大气,土壤为热源;土壤热通量为正值时表示热
量进入土壤,由植被鄄大气辐射到土壤,土壤为热汇.
其日变化差异很大(图 2). 因不同季节土壤理化性
质不同,土壤热导率也不同,影响到土壤吸热散热在
延迟时间上的差异[15-16],在热源 /汇上也有差
异[17] .当入射能量通过冠层进入土壤后,土壤比热
远大于空气,土壤温度的升降也迟于空气温度的变
化.土壤热通量季节变化的时间滞后受到日出时间
的影响.加之 1 月土壤上覆盖有大量有机物,并施有
氮肥和有机肥发酵,地温高于气温, 全天的热通量
基本保持在-3郾 0 ~ -3郾 5 MJ·m-2 .
2郾 3摇 雷竹林能量通量的季节变化及波文比
由图 3 可以看出雷竹林各能量分量与净辐射的
季节变化趋势.潜热通量和土壤热通量与净辐射单
峰变化趋势基本一致,显热通量呈单峰型变化,但峰
值变化趋势有明显差异. 6 月的净辐射最小,为
259郾 43 MJ·m-2,低于 4、5 月和 7、8 月.这是由于大
量阴雨天气造成的,其中 6 月的降雨量达到全年最
大值 290 mm (图 1). 与黄土高原半干旱草原相
比[18],雷竹林的净辐射高于半干旱草原,其能量分
配方向为潜热大于显热通量.
摇 摇 从全年能量总量来看,潜热通量占净辐射的
47郾 3%郾 潜热通量为蒸散耗热,1—7 月随水热同期
升高,7 月达到峰值 244郾 61 MJ·m-2 郾 根据汽化潜
热 2郾 46伊106 MJ·m-2·mm-1计算雷竹林蒸发散,7
月为 100郾 95 mm,占降雨量的 57郾 3% ;之后,潜热通
量逐渐下降,12 月至翌年 1 月最小(<50 MJ·m-2),
仅占全年潜热总量的 9郾 2% . 显热是净辐射的入射
能量加热大气和植被的耗能 郾 1—4 月随着气温显著
回升,显热通量逐渐升高,在 4 月达到最大值
(138郾 46 MJ·m-2); 4—6 月气温变化较小,潜热快
速上升,并在4月超过显热;6—12月显热通量维持
图 3摇 雷竹林能量分量的月积累
Fig. 3 摇 Monthly energy components accumulated in the Lei
bamboo forest郾
6601 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
图 4摇 雷竹林波文比月变化
Fig. 4摇 Monthly variations of Bowen ratio in the Lei bamboo for鄄
est郾
在 35郾 06 ~ 76郾 57 MJ·m-2 . 7 月的土壤热通量最大
(9郾 17 MJ·m-2),12 月最小(-14郾 15 MJ·m-2).
波文比能够表征大气鄄地表能量交换特征,多用
于能量平衡计算[19] . 本研究中,土壤热通量占净辐
射的比重仅 1% ,因此到达地面的辐射能量主要分
配给显热和潜热通量,而显热与潜热之比即波文比.
波文比的大小决定能量在生态系统中的分配. 由图
4 可以看出,全年波文比的变化呈“U冶型趋势,6 月
最小,2 月最大;4—11 月显热通量小于潜热,12 月
至翌年 3 月显热通量大于潜热,月平均波文比
0郾 93,年波文比为 0郾 67,全年能量分配为潜热大于
显热.雷竹林波文比从 2 月到 6 月逐渐减小、再逐渐
增大的过程,与月降雨量的变化相反.可见降雨过程
对潜热通量的影响.波文比受到日出时间、入射的净
辐射、降雨量以及雷竹的生长过程和人为耕作的共
同影响, 呈明显的季节变化. 雷竹的生长期(4—11
月)均以潜热为主;而出笋期的 12 月至翌年 3 月均
以显热为主 郾 耕作经营通过覆盖稻草谷糠为地表增
温,同时增加了土壤到地表的热量交换.
3摇 讨摇 摇 论
雷竹林全年净辐射为 2928郾 92 MJ·m-2,潜热
通量、显热通量和土壤热通量分别为 1384郾 90、
927郾 54 和-28郾 27 MJ·m-2,各能量分量的变化基本
呈单峰型曲线.在能量分配上,潜热通量通过蒸发散
耗能为能量散失主要形式,占净辐射的 47郾 3% ,显
热通量占 31郾 7% , 波文比呈 “ U 冶 型曲线, 在
0郾 285 ~ 2郾 062之间变化,土壤为热源,占净辐射比例
很小.雷竹林年能量闭合度 0郾 782,月平均为 0郾 808.
在半小时尺度上,由全年逐月线性回归关系得
到,平均截距 4郾 71 MJ·m-2,平均斜率 0郾 59,平均相
关系数0郾 84(表1) .低于黄土高原半干旱草地的平
图 5摇 雷竹林能量的月积累与能量闭合度变化
Fig. 5 摇 Variations of monthly energy accumulated and energy
closure in the Lei bamboo forest郾
表 1摇 2011 年逐月线性回归系数
Table 1摇 Ordinary linear regression (OLR) coefficients for
energy balance
月份
Month
(H+LE) vs (Rn-G)
截距
Intercept
斜率
Slope
相关系数
Coefficient
n
1 8郾 0849 0郾 5549 0郾 8412 581
2 6郾 2677 0郾 5782 0郾 8749 669
3 2郾 8676 0郾 5535 0郾 8465 712
4 10郾 9050 0郾 6125 0郾 9041 769
5 6郾 7771 0郾 4296 0郾 6410 155
6 1郾 8549 0郾 6572 0郾 8747 592
7 0郾 8642 0郾 6495 0郾 8657 727
8 -2郾 7345 0郾 6415 0郾 8254 607
9 1郾 1418 0郾 5720 0郾 7921 570
10 6郾 2430 0郾 6276 0郾 8848 734
11 5郾 2030 0郾 6110 0郾 8621 522
12 9郾 0757 0郾 6183 0郾 8670 782
均斜率 (0郾 69)、相关系数 (0郾 95 )和截距 (17郾 22
MJ·m-2) [18],闭合度也低于草地,需要进一步提高
剔除数据的质量,来提高能量闭合度.国际通量站点
的能量闭合情况是:斜率在 0郾 55 ~ 0郾 99,相关系数
在 0郾 64 ~ 0郾 96[20] .中国通量网中 8 个站点[21]的回
归斜率、相关系数和截距的平均值分别为 0郾 67
(0郾 49 ~ 0郾 81)、 0郾 82 ( 0郾 52 ~ 0郾 94 ) 和 28 ( 10 ~
79郾 9) MJ·m-2 . 在月尺度上, 各月份的可利用能
量(Rn-G)、标准湍流通量(LE+H)和能量闭合度差
异明显.其中闭合度最低值出现在 9 月(0郾 46),最
高值在 12 月(0郾 95)(图 5).
摇 摇 由表 2 可以看出,不同地区和林型的能量分配
特征不同.在人工林和滩涂林中,潜热能量占主导,
尤其是滩涂林的潜热是显热的 3郾 8 倍;在黄土高原
半干旱草地,由于水分匮乏,显热大于潜热通量;而
76014 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈云飞等: 高效经营雷竹林生态系统能量通量过程及闭合度摇 摇 摇 摇 摇
表 2摇 不同地区和林型的能量分配特征
Table 2摇 Distribution pattern of energy in different regions and forest types
地区及林型
Area and forest type
年净辐射
Rn
(MJ·m-2)
显热通量
H
(MJ·m-2)
潜热通量
LE
(MJ·m-2)
土壤热通量
G
(MJ·m-2)
闭合度
Closure
ratio
波文比 Bowen ratio
月
Month
年
Year
文献
Reference
长白山阔叶红松林
Broad鄄leaved Korean pine forest in Changbai
Mountains
- - - - 0郾 72 - 1郾 7 ~ 1郾 9 [21]
黄土高原草地
Grassland in Loess Plateau
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北京杨树人工林
Poplar plantation in Beijing
- - - - 0郾 84 0郾 1 ~ 5 - [20]
长江滩涂林
Beach forest in Yangtze River
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鼎湖山针阔混交林
Mixed conifer and broadleaved forest in Dinghu
Mountain
- - - -44 0郾 53 ~ 0郾 77 0郾 4 ~ 3 - [23]
浙江雷竹人工林
Lei bamboo plantation in Zhejiang
2929 927 1387 -28 0郾 78 0郾 28 ~ 2郾 1 - 本文
This study
在寒温带的长白山区,由于生长季的蒸散发强烈,潜
热占到 66% ,而在非生长季,显热占 63% .从波文比
的月变化上可以看出显热潜热的交替变化及分配比
例.各站点的能量闭合在 0郾 7 ~ 0郾 8,为国内外通量
观测的平均水平,其除通量原理和仪器自身原因以
外,还受下垫面、塔周围环境以及气象因素的影响.
目前研究波文比在不同类型生态系统的变化还
很少. 与北京杨树人工林[22]和长白山红松林[23]相
比, 本研究中波文比的“U冶型趋势波动范围要小得
多.这是由于北方森林较明显的生长季与非生长季
过程造成的.在生长季,由于下垫面大量的蒸散发,
显热通量减少,使得波文比接近 0郾 1,而在 1—2 月
空气干燥寒冷,能量被用来加热空气,潜热通量很
小,波文比在 10 ~ 20 之间波动.在黄土高原半干旱
草原[18],年波文比在0郾 5 ~ 3郾 5,年均值接近 1. 与亚
热带地区相比,长江滩地抑螺防病林[24]波文比在
0郾 5 ~ 10,鼎湖山针阔混交林[25]的年波文比在 0郾 4 ~
3郾 0 之间变化.波文比与土壤性质、地形、气候有关,
且有一定的年际效应. 高效经营的雷竹林通过人为
的灌溉、施肥和覆盖增温措施,减小了环境因子的波
动,合理分配能量,从而提高了雷竹林的生产力.
利用涡度相关技术测定能量通量过程,能够在
小时、日、月、年等不同时间尺度上反映能量变化过
程,揭示大气鄄植被鄄土壤的能量分配特征,以及环境
因子的时空变化.但是,能量不闭合现象一直困扰着
相关研究人员,其原因多种多样,如夜间湍流被低
估、高频或低频通量损失、平流因素的影响、仪器系
统观测误差、土壤热通量与植被热贮量的精确计算
等.多种数据质量控制的方法和校正方法都没能解
决这一问题.因此,雷竹林的能量通量过程和能量平
衡的研究还有待进一步深入.
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作者简介摇 陈云飞,男,1986 年生,硕士研究生.主要从事生
态系统碳循环研究. E鄄mail: chenyunfei126@ 126. com
责任编辑摇 李凤琴
96014 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈云飞等: 高效经营雷竹林生态系统能量通量过程及闭合度摇 摇 摇 摇 摇