全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 月 第 ! 卷 第 ∀ 期
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内蒙古奈曼草地热量平衡的研究 ’
李胜功
原茵芳信
何宗颖 申建友 7中国科学院兰州沙漠研究所 , 兰州 ; <。。。=8
7日本农业环境技术研究所 , 筑波 < = !8
∃ > ? ≅ Α Β Χ Δ > ≅ Ε Φ & ? ΓΗ ? Ι Δ 5 ?ϑ ϑ Κ? Ι Χ ΓΙ %Ι Ι > 5 Λ Ε Ι Δ Ε ΚΓ? 6 . Γ (Μ> Ι Δ Δ Ε Ι Δ , ∃ > ΝΕ Ι Δ Ο ΓΙ Δ , ( Μ >Ι
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引 言
奈曼位于科尔沁沙地东南部 , 属半千早地 区 6
这里因对土地资源的不合理利用 , 如过度农垦 , 不
适当樵采 , 强度放牧等 , 导致土地沙漠化比 < 」6 沙漠
化的发生和发展必然引起包括微气象在内的诸环
境因子的变化 [<6 ‘〕6 因此 , 研究沙漠化地 区不同下
垫面的微气象特征对于阐明沙漠化发生机制和制
订逆转沙漠化措施无疑有重要意义 6 本文利用笔
者 年在奈曼沙漠化草地的微气象观测数据 ,
分析草地的热量平衡特点 , 并与流动沙丘的观测
结果作了 比较 6
ϑ叮Β ?厅Ε ϑ Β 。 8生长 , 盖度小于 ! 写 6
年 ! 一 ∴ 月在草地和流动沙丘上进行了
微气象观测 6 观测时 , 在测点安置微气象 自动观测
系统 6 观测项目有风向 , ! 个高度的风速 ] ∀ 个高度
的温度和相对湿度 ]净辐射 , 太阳辐射 , 反射辐射 6
∀ 个深度的土壤热通量和 ! 个深度的土壤温度 6 用
数据采集仪自动记录观测数据 , 每 ∀ 分钟一次 6 每
次观测一般持续 ∀ 一 < 天 6 观测期 间天气 以晴为
主 , 无降水发生 6 地表较干操 6
取观测数据 = Η ΓΙ 的平均值 , 用波文比—热量平衡法 [Κ, ‘一 ‘〕进行分析 6
< 结果分析
∀ 自然概况与研究方法
观测场设在奈曼尧勒甸子村 7 ∀ = ! : ‘& , ∀ = =
∀ ‘∋ , 平均海拔 丘上 6 观测场平坦 , 通风 , 上风向无高大树木 和建
筑物 6 风浪区在 ΝΕ Ε Η 以上 6 草地植被以禾草为
主 , 伴生有一些豆科牧草和杂类草 6 建群植物主要
有糙 隐子草 7ΠΚ > Γϑ ≅ Ε Δ Ε > ϑ ϑ、Β? 5 5 Ε ϑ ? 8 、 赖草 “砂 Υ
二Β , 9 > Π ? ΚΓ。。 9 8 和 白 草 70 > , ‘。 Γϑ > ≅ Β Η Π > Ι ≅5? ϑ Υ
Γ? ≅Γ ‘二Η 8 6 草地土壤为沙质土 6 因过牧而轻度沙漠
化 6 流动 沙 丘 上 只 有 少量 沙 蓬 7− Δ5 ΓΕ0 勺Κ纽Η
<6 太阳辐射和反射辐射
图 Κ 给出不同观测时间草地的太阳辐射 、反
射辐射和反射率的 日变化 6 ! 月 ∴ 日 6 : 月 ∀ 日
和 ∴ 月 ∀ 日草地的反射率分别为 。6 ∀: 、 。6 ∀ 和
。6 ∀ = 6 而同期用样方法测得的植被盖度分别为 := 和 ;= ⊥ , 用割草法测得地上生物量 7干重8分别
为 ; · 、 ;: 6 : 和 ∴: 6 雏 · Η ” 6 由此可见 , 随着植物
的生长 7盖度增大 , 生物量增加 8 , 反射率减小 6 : 月
, 中日合作研究项 目“沙淇 化机制研究 ”部分 内容 6
< 年 ! 月 = 日收到 , ∴ 月 日改回 6
∀ 期 李胜功等 9 内蒙古奈曼草地热量平衡的研究 ∀ !
和 ; 月在流动沙丘上测得的反射率分别为 = 6 <
和 。6 决于下垫面的状态 , 如植被和土壤水分条件等 , 同
时它也反映下垫面的变化 , 因此可作为沙摸化程
度的一个重要判据 6 另外 , 反射率的变化无疑也对
下垫面的热量平衡产生深刻影响 6
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图 草地 日射 7, ϑ 8 、反射福射 7, ϑ 5 8和反射率 7− Χ 8的变 化
/Κ Δ 6 (Ε Κ? 5 5 ? Χ Γ? ≅ΓΕ Ι 7, ϑ 8 , 5 > ΦΚ> > ≅> Χ ϑ Ε Κ? 5 5 ?Χ Γ? ≅ ΓΕ Ι 7, ϑ 5 8 ,
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< 6 ∀ 热量平衡各分量的 日变化
图 ∀ 表示不同观测时间草地热量平衡各分量
的 日变化 6 它们的符号规定为 9 若 向下的净辐射
, Ι 为正 , 则向上的显热通量 ∃ , 向上的潜热通量
? Ι Χ ? ΚΑ > Χ Ε 7− Χ 8 ? ΑΕ Ω > ? Δ 5 ? ϑ ϑ Κ? Ι Χ ? 5 & ? ΓΗ ? Ι , %Ι Ι > 5
. ∋ 和 向下的土壤热通量 2 为负 6
净辐射 , Ι 的 日变化趋势在 白天与 日射 , ϑ
的变化趋势一致 6 白天 , , Ι 变幅大 , 夜间 , , Ι 变化
较平缓 6 大约在日出后 Μ 和落日前 ΚΜ , , Ι 改变符
Τ , 。 8 _ > 5 6 一Χ攀一 ‘ ” 8Τ⋯⎯’一 ’沂”一’Υ鑫 _ _ _ 2矛6 一Χ且沂众6 ‘’Υ二⋯6及厂⋯6二6+几日臼几了‘7“·‘
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图 % 草地热量平衡
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号 < 月 => 日 、 ? 月 %= 日和 > 月 % 日草地 白天净 ≅ ≅ 热量平衡各分量的差异
辐射 的最大值分别为 < % < ΑΒ · 9 一 , Χ =≅ Δ Ε Ε 、 表 = 给出草地和沙丘热量平衡各分量的累加
? > > ΦΒ · 9 一, Χ= % Δ 。Ε 和 ? Ε = Α Β · 9 一 , Χ =≅ Δ = Ε 值 由表 = 可见 , 随着植物的生长 , 或植被盖度 Χ生
白天因气温和土壤温度高 , 湍流强 , 地面蒸发 物量 的增大 , 白天净辐射有增大的趋势 , 而且净
和植物蒸腾强烈 , 因而显热通量 Γ 和潜热通量 Η( 辐射在太阳辐射中所占比例也在增大 由于植物
不仅绝对值较大 , 而且变化幅度较大 夜间则相 的生长需要消耗大量水分 , 同时也必然吸收大量
反 由于温度低 , 湍流减弱 , 蒸发减少 , 植物蒸腾基 热量 , 因此 , 随着植物趋于旺盛生长 , 潜热通量也
本停止 , Γ 和 Η ( 的绝对值较小 , 且变幅较小 相应增多 , 而土壤通量相对有所减少 白天 , 草地
白天草地土壤因吸收太 阳辐射而升温 , 夜间 的净辐射明显高于沙丘的净辐射 , 如 ? 月份 , 草地
则因辐射冷却而降温 土壤热通量 Ι 白天为负 , 夜 的净辐射是沙丘的净辐射的 = ∋ 倍 , 这主要是因
间为正 , 其变化趋势与 Γ 和 Η ( 相似 为草地吸收的太阳辐射较多 , 而沙丘反射的太阳
∀ : 应 用 生 态 学 报 ! 卷
表 草地热收支 7Λ ) · Η 一刁8
Ρ ? Α Κ> % ∃ , ≅ Α Β Χ Δ >≅ 7Λ ) · Η 一) 8 Φ Ε 5 6 Δ 5哪Κ? Ι Χ ?Ι Χ = ϑ? Ι Χ Χ Β Ι > ? ≅ & 公Η ? Ι , %Ι >5 Λ Ε Ι Δ Ε ΚΓ? ΓΙ
地点
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时 间
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辐射较多 白天 , 净辐射的大部分用 于潜热交换和
土壤热交换 , 夜间 , 净辐射主要由潜热交换和土壤
热交换补给 , 尤其是前半夜 , 土壤热交换成为净辐
射的主要供给源 显热通量的昼夜差异较小 , 而且
与其余分量相 比较 , 在净辐射中所占比例往往是
最小的
中净辐射增多 , 潜热通量增多 白天 , 草地净辐射
的大部分用于潜热交换 , 其次用于土壤热交换 ,夜
间 , 草地净辐射主要由潜热交换与土壤热交换补
给 与流动沙丘相比较 , 草地的反射率低于流动沙
丘 ,草地的净辐射与潜热通量多于流动沙丘
如果将潜热通量换算成蒸散量
= > 日 、 ? 月 % = 日和 > 月 % 日的蒸散叠
≅ Ο 和 ≅ 2 9 9 沙丘 ? 月 = Ε 日和 Α
散量分别为 = = 和 = Ο 9 9 由此推华
主 编 Δ 郑玉辉
副 主 编 Δ 骆秀琼
执行编辑 Δ 草吉康
谢贤群 = ∋ ∋ = 农 田 蒸发研究 气象 出版
, ? =一 Α ∋
= ∋ ∋ = 中国的脆弱 生态带与土地荒 澳化
度, = = Χ Ο Δ ∋一 =%
Π ,Κ刁一且Κ, 5ς孟任仁口内.尸Η&一卫量与实际值的吻合程度究竟如何 还有待进一步
研究
Ο 结 论
研究结果表明 , 随着植物的生长趋于 旺盛 Χ植
被盖度增大 , 生物量增加 , 草地的反射率减小 , 即
由 < 月的 Ε % ? 减到 > 月的 。 %Ε # 同时 , 热量平衡
胡孟春 = ∋ ∋ = 科尔沁土地沙漠化定量指标初 步研
究 中国沙淇 , = Χ≅ Δ < Α 一 ? Ε
翁笃鸣 、陈万隆 、沈 觉成 =∋ > = 小气候和农 田 小气
候 农业出版社 , 北京 , 0一 % Ο ?
谢贤群 、左大康 、唐登银 = ∋ ∋= 农田蒸发—侧定与计算 气象出版社 ,北京 , =一 < Ο
原园芳信 、申建气、刘新民 = ∋∋% 中国内毛 夕 犷斗
东部内 砂丘 内秋 季刃 微气象特性 农业气象 , 胡
Χ Ο Δ % =Α一 % % Ο