全 文 ：第 26卷第 8期
2006年 8月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vo1．26．No．8
Aug．，2006
千烟洲人工林水汽通量特征及其与环境因子的关系
李 菊 ，刘允芬 ’
(1．中国农业大学资源与环境学院，北京 100094；2
，杨晓光 ，李 俊
中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101)
摘要：利用涡度相关技术研究了2004年千烟洲人工针叶林生态系统的水汽通量变化特征，结合气象要素的观测，进一步分析了
净辐射 、温度 、水分 、热量等环境 因子对水汽通量 的影 响。结果表 明 ：全 年各月各 时刻的水 汽通量大多 为正值 ，夏季大于春秋 两
季，冬季最小。其中7月份为全年最高，日最大值达到 0．149g m～·s一；1月份最低，日最高值仅为0．021g m～·s～。不同天气条
件下(晴天和多 云)水汽通量的 日变化有明显区别 。全年蒸 散量 为 736．1mm，占总 降水 量 (1323．6ram)的 55．6％。除 7月份和 1O
月份外 ，各月的蒸散量都要小 于降水 ，尤以 3、4月份差别最大 ，2004年 1O月出现典 型的秋 旱 ，但 蒸散量 和常 年相差不大 。水 汽
通量对净辐射 、气温、地温 、以及土壤热通量的变化都有很好的响应 ，两种天气条件下都能达到显著水平 ，可以用一元二次方程
表达其 间的关系。逐步回归分析显示晴天和多云时入选的变量不 完全相 同 ，晴天 主要是净 辐射 、温度 (气 温 、地 温)、水 分(饱 和
水汽压差)，多云时包括净辐射、地温、土壤热通量和水分(空气相对湿度 、土壤含水量)。可见气象条件在很大程度上制约着水
汽通量 的变化 ，而 以辐射和地温的影响最大 。
关键 词 ：水汽通量 ；涡度相关 ；人工林 ；环境 因子
文章编号 ：1000．0933(2006)08．2449—08 中图分类号 ：Q948 文献标识码 ：A
Studies on water vapor flux characteristic and the relationship with enviromnent
factors over a planted coniferous forest in Qianyanzhou station
LI ju ，LIU Yun—Fen ’ ，YANG Xiao—Guang ，LI Jun (1．co如 胁。u，椰 口 E r0聊 口z＆ ， ，China A umz 俐 矗y，
Beijing 100094，China ；2．Institute ofGeographical Science and Natural Resources Research，CAS，Belting 100101，China )．Acta Ecologlca Siniea，2．OO6，26(8)：
2449—2456．
Abstract：Water vapor flux over a planted coniferous forest ecosystem near Qianyanzhou，Jiangxi Province was continuously
measured with the eddy covariance technique for the year of 2004．How environmental variables，including net radiation，air
temperature，soil moisture affect water vapo r flux variation was studied in detail．Results showed that the maximum monthly water
vapo rflux occurred in July．and the maximum daily water vapo r flux reached 0．149 g m 一 。s‘。．While January has the lowest
monthly water vapor flux value．the maximum daily water vapor flux in January was only 0．021 g m～‘s ．The diurnal variation
of water vapor flux showed diferent patern for clear and cloudy days．Except in July and in October，water vapor flux for al other
months was less than the precipitation．Although the monthly precipitation in October was only 0．6 mm，water vapor flux didn’t
show a signifcant decrease as compared with previous years．The annual total evapotranspiration was 736．1 mm，which was about
55．6％ of the annual precipitation (1 323．6 mm)．Regression analysis showed that daily water vapor flux was signifcantly
基金项目：国家重点基础研究发展规划资助项目(2002CB412501)；中国科学院知识创新工程重大资助项目(KZCX1一SW．01．01A2)；中国科学院地理
科学与资源研究所知识刨新工程主干科学计划资助项目(XIOG．EO1．03．05)
收稿 日期 ：2005．06．08；修订 日期 ：2005．12—18
作者简介 ：李菊(1981～)，女 ，安徽合肥人 ，硕士生 ，主要从事红壤丘陵区通量测定及方法应用研究 ．E-mail：tdysoljalj@163．corn
*通讯作者 Coresponding author．E-mail：luyf@igsnr．ac．Cl
Foundation item：The project was supported by National Basic Research Program of China(No．2002CB412501)；Knowledge Innovation Proieet of CAS(No．
KZCX1．SW-01—01 A2)；Main Science Program of Knowledge Innovation Project of Institute of Geographical Science and Natural Resources Research，CAS(No．
XIOG-EO1-03-05)
Received date：2005—06-08；Accepted da te ：2005—12—18
Biography：LI Ju，Master candidate．mainly engaged in flux observation and method applied over red earth zone．E-mail：tdysolj @163．eom
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corelated with net radiation， air temperature，soil temperature and soil heat flux under both clear and cloudy days，all in
quadratic relationships．Partial linear regression analysis indicated that on clear days relative humidity and air vapor pressure
deficit have a relatively larger impact on water vapor flux than other variables．While on cloudy days relative humi dity and soil
moisture content have a larger impact on water vapor flux，even though not in a significant leve1．W e didn’t find a signifcant
relationship between wind spe ed and water vapor flux．Stepwise regression analysis demonstrated that diferent set of environmental
factors controled water vapor flux on days with diferent weather conditions．The most important environmental factors controlling
water vapor flux were net radiation，air and soil temperature，and air vapor pressure deficit for clear days，and net radiation，soil
temperature relative humidity，soil heat flux and soil moisture content for cloudy days．From this study，it was clear that these
environmental variables， espe cially net radiation and soil tempe rature regulated water vapor flux over the planted coniferous
ecosystem ．
Key words：evapotranspiration；eddy covariance；planted coniferous forest；environment variable
水汽通量是生态系统水循环过程的重要特征参数 ，陆地／大气系统的水汽输送既是水循环的一个环节 ，同
时又是潜热输送 的载体 ，是能量平衡 的重要影响因子以及水量平衡中重要的组成部分 ，反映了陆面过程中地
气互作的有关信息。森林水汽通量主要指林下土壤表面蒸发 、植被蒸腾和树冠截留水分蒸发 3部分的总和 ，
是森林植被水分状况的重要指标 ，热量耗散的一种形式 ，同时又是影响区域和全球气候的重要因素 。
目前 ，微气象学 的涡度相关方法 已经广泛应用于陆地生态系统物质和能量交换 的测定 中 。¨ ，成为通量
观测 网络 FLUXNET(Ameri．Flux、Euro．Flux、Asia．Flux、China．Flux)的标准观测方法。然而 ，目前国内外利用涡度
相关方法对森林生态系统的通量研究主要集 中在碳通量和能量通 量研究上 ，水汽通量大都作为辅助观测项
目，并未进行深入的研究和探讨 “ 。位于亚热带红壤丘陵地区的千烟洲站作为 ChinaFlux的组成部分，代表
着人工林生态系统 ，2002年秋季开始在此利用涡度相关技术对 CO：、水、热通量进行长期连续观测。本文将以
此为研究对象 ，在 2004年监测数据的基础上，分析水汽通量的全年动态 ，探讨制约该生态系统水汽通量的主
要环境因子，为森林水汽收支的研究提供基础 。
1 试 区概 况
试验在中科院千烟洲红壤丘陵综合试验站进行 ，该站位于江西省泰和县境 内，属亚热带中部红壤丘陵区，
地理坐标为 115。03 29．2"E，26。44 29．1 N，海拔高度在 60～115m之间，相对高差 20～50 m。站区多年平均气
温 17．8℃，≥0℃活动积温 6543．8℃d，≥10℃活动积温 5948．2℃d；平均年降水量 1471．2 mm，年蒸发量 1259．9
m m ，年均相对湿度 83％；年 日照时数 1306h，太阳总辐射量 4 223MJ／m2，具有典型的亚热带季风气候特征 。
试区主要土壤类型包括红壤 、水稻土、潮土 、草甸土等 ，成土母质多为红色砂岩 、砂砾岩或泥岩 ，以及河流
冲积物。现有林分基本为 1985年前后营造的人工纯林 ，主要树种有马尾松 (P．masoniana)、湿地松(Pinus
e2 ￡ )、杉木(Cunninghamia lanceolata)，除此以外 ，还夹杂有木荷 、柑橘等 ，常绿覆被占土地总面积 的 76％。
林分基本郁闭，林下植被有小灌木、蕨类和草本层。
2 材料和方法
2．1 试验场地和仪器
微气象观测塔建于 2002年 8月 ，四周的森林覆盖均在 90％以上。塔的西边主要是成片的湿地松，东南以
马尾松为主，东北以杉木为主，平均树高 12m。观测铁塔总高 45．04m(含避雷针 2m)，涡度相关系统的观测仪
器安装在铁塔的2m、23m和39m。根据以前的研究结论 ，本试验采用 23m处(2倍林冠高)开路系统观测数
据进行分析 ，这个高度基本可以代表下垫面 1km2范围内的状况 。主要仪器是 LI．7500红外分析仪 (IRGA，Li
Cor Inc．，LincoIn，Nebraska，USA，观测大 气 中的二 氧化碳和 水汽浓度 ；)、CSAT3三维超声 风速仪 (Campbel
Scientifc Ltd，USA，观测 3维风速和空气温度)。同时在塔上不 同高度 (1．6、2、7、11、15、23、31、39、41m)安装有
常规气象仪器(HMP45C，vAIsAL ，观测各个高度的温度、湿度、风速、水汽压等，41m处同步输出辐射和降水
数据)。另外，在相应位置安装仪器分别观测地表温度和地下 1、5、20、50、100 cm的土壤温度，地下 5cm、20cm、
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50era的土壤湿度以及地下 3era、5era的土壤热通量。
数据采集器(CR10XTD、CR23XTD、CR5000)以 10Hz频率采集观测数据，在采集实时数据的同时在线计算
出通量数据并取 30min平均值，全部观测数据保存到 Pc卡并由电脑实时下载。下载的通量数据包括实时数
据和半小时平均数据，常规气象数据则包括半小时平均和 日平均数据。
2．2 计算公式
水汽通量(E)用实时测定的垂直风速与水汽浓度的斜方差求得。计算公式如下 ：
E = p埘 q (1)
式中，10为干空气密度，q为 比湿脉动 ，埘为垂直风速 ；横线为一段时间内的平均值 ；撇号表示脉动。只要
观测到水汽的湍流脉动量 ，即可计算出水汽通量的平均值。对于通量的符号规定为 ：气体由大气圈进入生态
系统的通量值符号为负 ，反之为正 。
2．3 数据处理
本研究采用的数据为通量观测的 30 min的平均值。数据处理主要包括采用 3次坐标轴旋转法校正 3维
风速使得垂直风向上 的风速的平均值为零 ，水平风速方 向与主导风向一致 ；剔除由于恶劣天气、仪器故障等原
因造成的不合理的数据 ；采用平均 日变化法“MDV”插补缺失数据 。
3 结果和分析
3．1 全年水汽通量分布特征
通过对全部时问段缺失数据的插补计算 ，得到了千烟洲人工林生态系统水汽通量全年逐 日逐半小时 的水
汽通量数据 ，按月计算了 日变化 ，结果如图 1所示。从 图中可以看出，全年各月各时刻 的水汽通量大都 为正
值 ，即从森林向大气 中释放 ，是一个水汽源 ，且夏季大于春秋两季 ，冬季最小。对 比不 同季节的 日变化趋势发
现，夏秋季节变化较冬春季节有规律 ，日变化曲线为单 峰，且相对平缓 ；而冬春季节 日变化幅度大，曲线较陡 ，
除了一个顶峰之外 ，还有若干小峰。
全年各月水汽通量值的 日变化呈 现规律性 ，夜问接 近于 0，表明此时土壤蒸发和叶片蒸腾极其 微弱，从
6：00～8：00开始逐渐升高 ，但冬春两季多有小幅波动；大多在 12：00～14：00达全天最高值 ，而后逐渐下 降；在
18：00～20：00又接近 0，其后变化缓慢 ，基本维持在 0附近。
另外，各月最大值在 0．02～0．15 g m～·s 之问，不 同季节差异明显，但基本出现在正午时分 ，其中 7月份
水汽通量值明显高于其它各月，日最大值为 0．149g m～·s～，这是因为 当月的 日平均光合有效辐射为
364．56t．mol m～·s。。，日平均温度 27．94~C，都是全年的最高值，而降水量却仅有 103．5ram，植物生长受到抑制，
而蒸腾旺盛 。1月最低 ，日最大值仅有 0．021g m～·s。。，与该月的气象条件和物候情况相对应。全年各月最小
值基本为 一0．001 g m一·s～，季节差异不显著 ，集中在夜问和凌晨 ，但是出现时刻各不相同。
图 2对比了晴天和多云天气下水汽通量的 日变化情 况，从图中可 以看出，尽管水汽通量 的变化都表现为
夏季最高，春秋季次之，冬季最低，但晴天的这种区别更为显著，这与晴天时不同季节的辐射和温度状况差别
较大一致 。另外 ，晴天水汽通量值要大大高于多云天气 ，二者的 日最大值相差 1／3。
计算全年水汽通量的总和可以得到微气象塔观测范围内蒸散情况。图3是逐月的蒸散量和降水量的对
比图。除了7月和 10月份以外，各月的蒸散量都要小于降水量，尤以 3、4月份最为明显，这是因为尽管这两
个月的降水充沛(占全年的 30．5％)，植物处于快速生长期，但由于春季的辐射和温度都不算高，因而蒸腾并
不旺盛。2004年 10月的降水量仅为 0．6ram，出现典型的秋旱，但蒸散量却未受明显影响，和常年相差不大。
其原因将在下文作具体分析。全年蒸散量为 736．1mm，占全年降水量(1323．6mm)的55．6％，比林问的小型蒸
发皿和 E601的测定的水面蒸发结果都要偏低，根据 Berbigier的分析，夜间降水或露水对水汽通量的观测有较
大影响，易导致低估通量值 ；另外数据处理时采用 的“MDV”法的插补结果与实际观测值相 比偏低也应该是
原因之一。
3．2 环境因子对人工林水汽通量的影响
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O 16
O 13
O 1O
0 07
0 04
O O1
O O2
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0 10
0 07
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0 01
O O2
OO
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0 O2
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0 07
004
0 01
O O2
O3 oo 09：00 15：00 21：00
03：00 09：00 15：00 21：00
03：00 09：00 1 5：00 21：00
00：00
03
一 O O5
06：00 12：00 18：00
00 09：00 15：00 21：00
O 16
O 13
0 10
0 07
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O O2
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0 07
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0 01
O O2
00
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O O2
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0 10
0 07
0 04
0 01
O O2
OO O6：00 12：00 18：00
O3 oo 09：00 15：00 21：00
00
00 06：00 12：00 18：00
03：00 09：00 15：00 21：00
03：00 09：00 15：00 21：00
00 06：00 12：00 18：00
03：00 09：00 1 5：00 21：00
时间 Time
图 1 2004年各月水汽通量平均 日变化分布
O 16
03：00 09：00 15：00 21：00
O 16
O 13
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O O1
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00：00 06：00 1 2：00 1 8：00
03：00 09：00 1 5：00 21：00
Fig 1 Mean diurnal change distribution of monthly water vapor flux in 2004
— ◆一 2004一O3—3O —·-一 2004—07—25
一
二．一 ～
6O O 12：00 1 5；
。 ’
21：0000 lb3：00 09：00 12：00 1：00 18：00 ’
时间 Time
— ．_- 2OO4—04—12 —．--2004 —07—12
～一
～ 一 ’⋯ ^ I ． - 1
}：oo 03：00 06：00 09：00 12：00 15：00 18：00 21：00
时间 Time
图2 不同天气条件下水汽通量的日变化
Fig 2 Diurnal chan ge of water vapo r flux in diferent weather condition
对千烟洲人工林水汽通量影响较大的气象要素包括净辐射(R )、温度(空气温度 、土壤温度 )、湿度 (饱 和
水汽压差、水汽压 、土壤湿度 、空气相对湿度)、热量(土壤热通量)等。根据上文的结果，本文仅对 9：oo～16：30
一卜S Iu暑)xn《J0导 J^。 李 蛔圈 )f[
(∞． 一xnc J0导 J^。 ≥ 蛔圈 )f[
加 m ：兮 O
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8期 李菊 等 ：千烟洲人工林水汽通 量特征及其与环境因子的关系 2453
3．2-1 净辐射(圮) 净辐射是蒸散的驱动力。 在 量1 50 l 几l lJ I
蠢一 4F P 罨 aul Law状况时水汽通量对其都表现出良好的响应性。从图 毒⋯IlJ _I—l_I—n 得到的拟合曲线上看(通过检验)，晴天的相关系数撼毫r九Ij-●I_f1 比多云要大，相关度高，这与等和 等和的结盖。u 哩uL‘ u
- R~=0．554 ． ~
一 50
一 O O5
O 35
O 3O
O 25
O 2O
O 15
O 1O
O O5
b多云Cloudy ．
R2= 0 4165 ·
’
．． ． ’·
．
’
150 350 550 750 950
一 5 净辐射 Rn(J／(m s)) 一0 05 ． I5O 350 550 750 950
一
净辐射 Rn(J／(m~s)
图 4 不同天气条件下水汽通量对净辐射的响应
Fig．4 The response of water vapor flux to Rn in diferent weather condition
3．2．2 温度 温度包括气温和土壤温度 ，通过分析发
现 ，气温和地下 lom的土壤温度 对水 汽通量 的影 响较
大，且晴天好 于多云。简单相关分析 的相关系数分别
为 ：晴天 ，0．82和 0．84；多云 ，0．75和 0．78，都达 到了显
著水平 。气温直接受辐射影 响，它们 的 日变化趋势相
同，只是气温的日最高值比辐射的 日最大值要滞后，因
而它对水汽通量的控制也与辐射类似 。
土壤温度一般作为环境温度指标 ，土壤蒸发与其密
切相关 ，以前的研究对森林生态系统的呼吸强度与土壤
温度做了大量的工作，表明两者呈指数关系 ” ，本文
鼍 ∞ E
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菸
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建
时间 Time
图 5 生长季晴 天水汽通量和净辐射的 13变化(2004．06．18)
Fig，5 Diurnal changes of Rn an d water vapor flux in fine weather during
据此推导了水汽通量和土壤温度的方程 ，发现用一元二 gro ason( 0o4-o6郴)
次多项式模拟的结果更好 ，晴天及多云天气时的方程 (均经过 F检验 )分别为 E=0．0002 一0．0006 T +
0．0143，E=0．0002 一0．0025 TIcm+0．034。式 中， 为地下 1cm的土壤温度。
3．2．3 湿度 和湿度有关 的环境因子包括空气相对湿 度 (RH)、水汽压 、饱 和水汽压差 (VPD)和土壤 湿度 。
一卜s E暑)×n【J 导^J ∞≥_軎
如 加 m
O O O O O O O
—1．Sl E暑)Xn【J ^J。 ≥ l軎
O O O O O 0 蚰 ：合 如 加 ∞
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在控制其它环境因子的情况下，对上述因素逐一进行偏相关分析(表 1)，发现不同天气条件下的结果并不相
同。晴天时，VPD和RH对水汽通量的影响相对明显，而多云时则是 RH和土壤湿度的作用较大，但都达不到
显著水平。
表 1 水汽通■和与湿度有关的环境 因子偏相 关分析结果
Table 1 The partial correlation analysis results of water vapor flux and moisture concerned environmental fadOrs
空气相对湿度对植被的生长有着重大的影响。相对湿度降低 ，会增加土壤表面的蒸发和叶片蒸腾，因而
它也是水汽通量的控制因子之一 ，具有相反的关系。由水汽压和 RH得到的 VPD是表征空气 干燥程度的指
标。多云时，空气湿度较大，空气潮湿 ，而当其达到一定值时 ，会形成水汽凝结 ，覆盖于叶片表面，堵塞气孔，大
大降低其蒸腾损耗。土壤蒸发主要包括两种过程 ，一种是土壤表面的直接蒸发 ，另一种是在土壤内部水分进
行的蒸发，再通过土壤中的孔隙扩散逸出土壤表面；第二种过程的速度和蒸发量都比第一种要小得多。一般
来说 ，多云时的土壤水分要比晴天高，土壤蒸发主要是第一种过程，其受土壤含水量的影响更 大，因而土壤湿
度对水汽通量值的影响作用较大。
3．2．4 热量和风速风向 土壤热通量，又称热流密度 ，即单位时间通过单位横截面积的热 流 ¨。土壤热量
最主要的来源是太 阳辐射，平均每天辐射到每平方厘米的热量为 1～2kJ。
土壤温度与热通量直接相关。土壤温度 的升降是由于土壤吸热或放热不同造成的。当土壤吸热时，土壤
温度上升，放热时则下降。Foufie热流定律(下式，其 中 ．， 为土壤热通量 ，k表示 土壤热导率)说明了土壤热通
量与温度梯度成正比：
．， =一 (2)
拟合了不同天气条件下水汽通量对土壤热通量的响应曲线 ，相关系数分别达到了晴天 0．74和多云 0．56，
且显著相关 ，与其对温度的响应一致。
风速与水汽通量没有相关性 ，这可能与试验是在人工林进行 ，林 内树木对风速具有明显的削弱作用有关 。
从风向和水汽通量的分布图(图 6)可以看出，150。～180。、300。～40。的风 向之间水汽通量最为集 中，这 与风向
的年分布图一致 ，即北边和东南边的植被是水汽通量 的主要贡献源区；但其它方向上的差别亦不是很明显 ，这
也从一个侧面说明微气象塔的安装地点受干扰程度较低 ，能够代表相应区域内的通量状况。
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O O5 风向Wi
nd direction(。)
图6 23m高度水汽通量和风向分布之间的关系
Fig．6 The relationship between water vapor flux and wind direction at 23m
3．2．5 水汽通量和主要环境因子的回归分析 以上是影响森林生态系统水汽通量 的最常见 的环境因素 ，在
森林生态系统中，这些要素同时发生着复杂变化，交织在一起制约着系统的水汽收支，仅仅分析其中单个因素
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8期 李菊 等：千烟洲人工林水汽通量特征及其与环境因子的关系
的影响规律并不能完全弄清水汽通量的控制机制。因此，对其 中主要的几个因子进行 了逐步回归分析 ，并通
过 t检验和 F检验 。结果如下 ：
晴天 ， ( 。)、地下 1cm土壤温度( )、VPD( )、和空气温度( )入选回归方程 ，且达到 0．01的显著性
水平。土壤热通量没有入选的原因可能是它对水汽通量的影响受到地温的控制。E=5．36×10～ ．十0．O04
2+0．013 3—0．002 4—0．043
多云 ，R ( 。)、地下 1cm土壤温度( )、RH( )、土壤热通量( )和地下 50cm土壤湿度( )入选 回归方
程 ，且达到 0．01的显著性水平。气温没有入选 的原因可能是它与水汽通量的相关性没有地温大，能够通过地
温来表达。E=5．52×10一 l+0．005 ，一0．039x 一0．00 1 +^0．179 ，一0．096
上述结果表明，不 同天气条件下水汽通量的控制机制并不完全相同，晴天主要是大气因素 ，而多云时土壤
因素则有重要影响，多云天气时的影响因子比晴天更多更复杂，这与多云时的辐射和温度较低有关。总 的来
看 ，辐射和地温是影响水汽通量最主要 的环境因素 。这解释了 2004年 10月的蒸散量 和常年相差不大 的原
因，2004年 10月的降水量仅为 0．6ram，是典型的秋旱 ，但蒸散量仍高达 56．9mm。原因主要有两点：一是当年 9
月份降水量充足 ，土壤 中存贮 了足量的水分，因此 10月份的土壤水分含量不低 ，土壤蒸发和叶面蒸腾未受秋
旱的明显影响 ；再者 ，净辐射和地下 1cm土壤温度是水汽通量最直接的控制因子 ，而该月的辐射和地温都 在正
常范围之内，因此水汽通量和蒸散量也没有受到明显影响，表现为正常水平。
4 小结
对千烟洲人工针叶林 2004年水汽通量分布特征 的观测结果表明 ，全年各月各时刻的水汽通量大都为正
值，是一个水汽源，夏季大于春秋两季，冬季最小。其中 7月份为全年最高，日最大值达到 0．149g m～·s～；
1月份最低 ，日最高值仅为 0．021g m～·s～。不同天气条件下(晴天和多云)水汽通量的 日变化有明显区别。
全年蒸散量为 736．1mm，占总降水量(1323．6mm)的 55．6％，除 7月份和 10月份以外 ，各月的蒸散量都要
小于降水，尤 以 3、4月份最为显著，2004年 10月 的降水量仅为 0．6ram，出现典型的秋旱 ，但蒸散量却未受 明显
影响 ，和常年相差不大。
水汽通量对净辐射 、气温、地温、以及土壤热通量的变化都有很好 的响应 ，且都可以用一元二次方程表达
其间的关系。逐步 回归分析显示晴天和多云时入选 的变量不完全相 同，晴天主要是净 辐射、温度 (气 温、地
温)、水分(饱和水汽压差)，多云时包括净辐射、地温 、土壤热通量和水分(空气相对湿度 、土壤含水量)。可见
气象条件在很大程度上制约着水汽通量 的变化，而以净辐射和地温的影响最大。
有文献报道 ’ ，辐射 、饱和水汽压差和土壤含水量是影响水汽通量的最 主要 因素 ，这与本文结论有所不
同。从相关和回归分析结果来看 ，在晴天 ，饱和水汽压差作为仅次于辐射、地温的因子 ，同样是影响水汽通量
变化的因素 ；而在阴天 ，空气相对湿度和土壤含水量也同样入选 回归方程 ，但次于辐射和地温。这可能与千烟
洲的气候特征有关，当地属于亚热带季风区域，四季分明，相对湿度高，且温度的年较差比湿度的年较差要大
得多，因而当地的温度条件相对来说比水分条件更能影响蒸散情况，控制水汽通量的大小。结合 2004年的气
象条件 ，由于土壤的保湿贮水功能 ，并不存在土壤含水量极低的情况 ，所以它也不是最主要控制因子 。
蒸散(水汽通量)作为重要的水分状况指标，对于了解水循环特征 、探求生态系统物质流动和能量平衡规
律 ，深入理解系统的结构与功能，格局与进程等问题均有着重要意义” ’ ，一直以来是水文学 、气象学和生态
学等学科研究的重点和热点问题。涡度相关法作为对水汽通量(蒸散)最先进、最直接的观测方法，已得到越
来越广泛的认同和应用 ，并被作为实测值 以检验相关蒸散模型的精度 。但是 ，涡度相关法本身应用过程还存
在着很多问题 ，如下垫面对通量的影响 、数据的检验和修正等，本文只是对 1a观测结果的分析 ，其中必然有一
些偶然条件和不确定情况，因而不能够完全说明所有 的问题 ，还需要通过进一步的观测和分析来解决和验证。
References：
[1] Baldoeeardo D，Valentini R，Running S，et a1．Strategies for measuring and modeling carbon dioxide and water va~ur fluxes over terrestrial ecosystems
维普资讯 http://www.cqvip.com
2456 生 态 学 报 26卷
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[1O]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
Global Change Biology，1996，2(3)：159～168．
Lee X H．On mierometeorologieal observations of surface—air exchange over tall vegetation
． Agricultural and Forest Meteorology ，1998，91：39～49．
Falge Eva，Dennis Baldocehi，Richard Olson，et a1．Gap filling strategies for long term energy flux data sets．Agricultural and Forest Meteorology
，2001，
107：71～77．
Berbigier Paul，Bonnefond Jean ‘Marc，Mellmn n Patricia，et a1．CO2 and water vapo ur flux es for 2 years above Euroflux forest sitee
． Agricultural an d
Forest Meteorology ，2001，108：183～ 197．
Ran nik allar，Nuria Altimir，Jukka Raittila，et a1．Fluxes of carbon dioxide and water vapour over Scots pine forest an d clearing
． Agrlcultural an d Forest
Meteorology ，2002．111：187～202．
Sc ott Russell L，Edwards Eric A，Shutflewo~h W James，et a1．Interan ual an d seasonal variation in flux es of water and carbon dioxide from a riDarian
woodlan d ecosystem A cultural and Forest Meteo rology ，2004，122：65～84．
Song X，l|iu Y F，Xu X F，et a1．Comparison Study on Carbo n Dioxide，Water an d Heat Flux es of the Forest Ecosystem in Red Earth Hily Zone over
Winter and Spring．Resource Science，2004，26(3)：96～104．
Law B E，Falge E， Gu L V．Environmental controls over carbon dioxide and water vapor exchan ge of terrestrial vegetation
． Agricultural and Forest
Meteorology ，2002，113：97—120．
Ji X B，Kan g E S，Zhao W Z，et a1．Simulation of the Evapo tran spiration from Irrigational Farmlands in the Oases of the Heihe River Basin
． Journal of
Glaciology and Geocryology，2004，26(6)：713～719．
Huang Z Y，Dong X J，Jiang G M ，et a1．Primary studies on the daily dynamic chan ge s of photosynthesis an d tran spiration of Salix psammophila Acta Bot
Borea1．Occident Sim，2002，22(4)：817～823．
Hollinger D Y，Kelliher F M ，Schulze E D，et a1．Forest·atmosphere carbon dioxide exchan ge in eastern Siberia．Agricultural and Forest Meteorology
，
1998．9O：276—290．
Mor~n A S，Lindroth A．CO2 exchange at the floor of a boreal forest．Agricultural and Forest Meteorology ，2000，101：1— 14
．
Grifis T J，Black T A，Morgenstern K，et a1．Eeophysiologieal controls on the carbon balan ces of three southern bo real forests
． A cultural and Forest
Meteorology ．2003．117：53—71．
Qin Y D．Soil Physics．Beijing；Higher Education Pres，2003．
Constatin J，lnelan M G，Raschendorfer M ，et a1．The energy budget of a spruce forest：field measurements and comparison with the forest．1an d．atmosphere
model(FLAME)．Journal ofHydrology．1998，212·213：22～35．
Wan g A Z，Pei T F．Research progress on surveying an d calculation of forest evapo tran spiration and its prospects．Chinese Journal of Applied Ecology ，
2001，12(6)：933～937
Kumagai T，Saitoh T M ，Sato Y，et al Annual water balance an d seasonality of evapo transpiration in a Bornean tropical rainforest
． Agricultural an d Forest
Meteorology ．2005．128：81—92．
参考文献 ：
7
9
1O
14
16
宋霞 ，刘允芬 ，徐小锋 ，等 ．红壤丘陵区人工林冬春时段碳 、水 ，热通量的观测与分析 ．资源科学 ，2004，26(3)：96 104
吉喜斌，康尔泗，赵文智，等．黑河流域山前绿洲灌溉农田蒸散发模拟研究．冰川冻土，2004，26(6)：713 719．
黄振英，董学军，蒋高明，等．沙柳光合作用和蒸腾作用 日动态变化的初步研究．西北植物学报 ，2002，22(4)：817～823
秦耀东 ，土壤物理学 ．北京 ：高等教育 出版社 ，2003．
王安志 ，裴铁瑶 森林蒸散测算方法研究进展与展望 ．应用 生态学报 ，2001，12(6)；933～937
维普资讯 http://www.cqvip.com