李岳坦，李小雁

（1.北京師范大學(xué) 地表過(guò)程與資源生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100875；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

青海湖流域沙柳河濕地草地和具鱗水柏枝灌叢小氣候特征研究

李岳坦1,2，李小雁1

（1.北京師范大學(xué) 地表過(guò)程與資源生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100875；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

本文利用波文比系統(tǒng)和ECH2O土壤水分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在青海湖流域沙柳河下游同一河道斷面監(jiān)測(cè)的兩種典型濕地植被群落類型——草地和具鱗水柏枝灌叢的空氣溫度、相對(duì)濕度、凈輻射、土壤熱通量和土壤溫度等數(shù)據(jù)，對(duì)流域內(nèi)兩種濕地植被群落的小氣候特征進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)：受大氣候的變化影響，草地和具鱗水柏枝灌叢的空氣溫度日變化呈現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)，在整個(gè)生長(zhǎng)季具鱗水柏枝灌叢月平均值顯著高于草地，具鱗水柏枝灌叢群落上層的空氣溫度高于群落下層，而草地上下層沒(méi)有顯著差異；具鱗水柏枝灌叢和草地空氣相對(duì)濕度日變化規(guī)律相同，白天較低，晚上較高，在整個(gè)植物的生長(zhǎng)季，草地和具鱗水柏枝灌叢空氣相對(duì)濕度差異顯著；草地和具鱗水柏枝灌叢群落冠層凈輻射的日變化均呈單峰曲線，在7—9月份，具鱗水柏枝灌叢冠層與草地冠層的凈輻射差異顯著；草地和具鱗水柏枝灌叢地下5 cm土壤熱通量的日變化呈單峰曲線，月變化趨勢(shì)較為類似，具鱗水柏枝灌叢變化幅度顯著大于草地；在整個(gè)植被生長(zhǎng)季草地和具鱗水柏枝灌叢地下10 cm土壤溫度日變化曲線呈相似的形狀，月變化趨勢(shì)基本一致，但是草地的月均值大于具鱗水柏枝灌叢；草地在白天和夜晚均由大氣向地表輸送熱量，具鱗水柏枝灌叢在白天由大氣向地表輸送熱量，而在晚上基本是由地表向大氣輸送熱量；在兩種濕地植被群落中，白天是水汽蒸發(fā)的過(guò)程，而夜晚是水汽凝結(jié)的過(guò)程，在地表與大氣的能量交換中，潛熱占主導(dǎo)。

青海湖流域；沙柳河濕地；具鱗水柏枝灌叢；草地；小氣候

青海湖流域位于青藏高原東北部，地處高寒半干旱地區(qū)，是國(guó)際重要濕地。流域內(nèi)自然條件比較優(yōu)越，雨熱同季，牧草茂盛，是青海省的優(yōu)良牧場(chǎng)、重要的農(nóng)牧業(yè)基地和經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)。但是由于自然環(huán)境的變化和人類活動(dòng)的綜合影響（馮宗煒和馮兆忠，2004），流域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境不斷惡化，同時(shí)由于過(guò)度放牧等原因，流域內(nèi)草地退化現(xiàn)象普遍，載畜量大大降低。此外，灌叢植被也由于人為掠奪樵采，幾近消亡（楊修等，2003；董得紅和王世紅，2006；張學(xué)元，2006；劉進(jìn)琪等，2007），流域內(nèi)的植被退化對(duì)整個(gè)流域的農(nóng)牧業(yè)發(fā)展具有制約作用。

小氣候是生物生長(zhǎng)發(fā)育最重要的環(huán)境因子，不同的植物群落形成不同的小氣候環(huán)境，而各異的小氣候生境又構(gòu)成了不同的生物群落。群落小氣候的形成是植被與環(huán)境綜合作用的結(jié)果，是群落質(zhì)量的綜合反應(yīng)，也是退化植被恢復(fù)與重建效果評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)。國(guó)內(nèi)外部分學(xué)者已經(jīng)對(duì)不同植物群落的小氣候特征進(jìn)行了研究（McCafferty et al，2003；李宗峰等，2005；司建華等，2005；Heithecker and Halpern，2006；Lott et al，2009；Rambo and North，2009），但是對(duì)濕地生境下植被群落的小氣候研究較少（付為國(guó)等，2006），特別是對(duì)高寒半干旱地區(qū)的植被群落的小氣候研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本文利用波文比系統(tǒng)和ECH2O土壤水分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在青海湖流域沙柳河下游同一河道斷面監(jiān)測(cè)的兩種典型濕地植被群落類型——草地和具鱗水柏枝（Myricaria squamosa Desv.）灌叢的空氣溫度、相對(duì)濕度、凈輻射、土壤熱通量和土壤溫度等數(shù)據(jù)，對(duì)流域內(nèi)兩種濕地植被群落的群落小氣候特征進(jìn)行了研究，以揭示濕地植物群落演替的生態(tài)學(xué)過(guò)程，為受損群落的生態(tài)修復(fù)提供理論和技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

本試驗(yàn)在位于青海省剛察縣境內(nèi)的沙柳河下游河段進(jìn)行，試驗(yàn)區(qū)域地理坐標(biāo)：東經(jīng)100°21′，北緯37°23′，海拔3206 m。草地土壤質(zhì)地為沙壤土，草地以二裂委陵菜（Potentilla bifurca Linn.）、毛穗賴草（Leymus paboanus (Claus.) Pilger.）和短穗兔耳草（Lagotis brachystachya Maxim.）為優(yōu)勢(shì)物種，伴生種有鵝絨委陵菜（Potentilla ansrina Rosaceae）、荸薺（Heleocharis dulcis (Burm. F.) Trin. ex Henschel）、戟葉火絨草（Leontopodium dedekensii (Bur. et Franch.) Beauv.）、矮嵩草（Kobresia humilis (C. A. Mey ex Trauvt.) Sergievskaya.）和海乳草（Glaux maritima L.）。具鱗水柏枝灌叢土壤質(zhì)地為沙土，多含礫石。

1.2 具鱗水柏枝灌叢和草地的微氣象測(cè)定

選擇沙柳河下游的某一河段，沿垂直于河道的方向在草地上布設(shè)了波文比系統(tǒng)（圖1、2），于2009年5月17日至10月16日對(duì)草地和具鱗水柏枝灌叢的小氣候進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定的指標(biāo)主要有草地1 m、1.5 m的相對(duì)濕度，1 m、1.5 m的空氣溫度，1.3 m凈輻射及地下0.05 m的土壤熱通量；具鱗水柏枝灌叢2.2 m、2.7 m的相對(duì)濕度，2.2 m、2.7 m的空氣溫度，2.3 m凈輻射和地下0.05 m的土壤熱通量。

圖1 草地微氣象觀測(cè)Fig.1 Micrometeorology data measurement of grassland

圖2 具鱗水柏枝灌叢微氣象觀測(cè)Fig.2 Micrometeorology data measurement of Myricaria squamosa Desv. shrubs

1.3 顯熱通量和潛熱通量的計(jì)算方法

熱量交換系數(shù)和水汽交換系數(shù)相等是波文比—能量平衡法的一個(gè)合理假設(shè)條件，同時(shí)也是波文比—能量平衡法成立的一個(gè)至關(guān)重要的條件。梯度擴(kuò)散理論認(rèn)為，近地層大氣只有因垂直的水汽熱量輸送過(guò)程而形成相應(yīng)的垂直溫度和濕度梯度，沒(méi)有水平輸送過(guò)程的影響。下墊面能量平衡的方程如下所示（Mastrorilli et al，1998；Savage et al，2009；Zhang et al，2010）：

式中，Rn是凈輻射；LE是潛熱通量；H是顯熱通量；e是空氣相對(duì)濕度；T是空氣溫度；ρ是空氣密度；Cp是空氣定壓比熱；ε是空氣水汽分子對(duì)空氣分子重量比；P是大氣壓；Kw是潛熱交換系數(shù)；Kh是感熱交換系數(shù)。

根據(jù)相似理論，假設(shè)Kw= Kh，同時(shí)引入波文比β（潛熱通量與潛熱通量之比），并將微分方程轉(zhuǎn)化為差分方程：

式中，γ為濕度常數(shù)系數(shù)；則公式可以簡(jiǎn)化為：

2 結(jié)果與分析

2.1 空氣溫度

植被群落內(nèi)的空氣溫度既受大氣候的影響，又受植被群落生長(zhǎng)狀況的影響，不同植被群落類型的差異會(huì)導(dǎo)致植被群落內(nèi)部空氣溫度變化的差異。圖3和圖4分別為整個(gè)植被生長(zhǎng)季草地和具鱗水柏枝灌叢平均氣溫的日變化和月平均值變化趨勢(shì)。從圖3可以看出，二者的空氣溫度日變化表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)，其中最低值出現(xiàn)在早晨6時(shí)左右，最高值出現(xiàn)在15—16時(shí)，這是由大氣候的變化決定的。進(jìn)而通過(guò)顯著性t檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在5月份（檢驗(yàn)結(jié)果為|t|=1.886＜t0.01/2=2.750）草地和具鱗水柏枝灌叢的月平均氣溫值較為接近，而在6—9月份（檢驗(yàn)結(jié)果分別為|t|=3.699＞t0.01/2=2.660、|t|=25.726＞t0.01/2=2.660、|t|=2.939＞t0.01/2=2.750、|t|=27.793＞t0.01/2=2.750）具鱗水柏枝灌叢的月平均氣溫值顯著大于草地的月平均氣溫值（圖4）；這是因?yàn)樵谇嗪：饔?月份是植被開(kāi)始萌發(fā)的季節(jié)，植被群落對(duì)小氣候的影響小于大氣候?qū)θ郝鋬?nèi)小氣候的影響，而在6—9月份是植被生長(zhǎng)相對(duì)茂盛的季節(jié)，受植被生長(zhǎng)狀況不同的影響，具鱗水柏枝灌叢和草地的小氣候差異顯著從而導(dǎo)致二者空氣溫度差異顯著。此外，在整個(gè)生長(zhǎng)季具鱗水柏枝灌叢的空氣溫度月平均值顯著大于草地的空氣溫度月平均值（顯著性t檢驗(yàn)的結(jié)果為|t| = 4.473 ＞ t0.01/2= 2.617）。

從垂直方向上來(lái)看，在整個(gè)生長(zhǎng)季，具鱗水柏枝灌叢2.7 m處的空氣溫度月平均值為10.5℃，2.2 m處的空氣溫度月平均值為10.2℃，經(jīng)顯著性t檢驗(yàn)，|t|=3.388＞t0.01/2=2.576，說(shuō)明在具鱗水柏枝灌叢林冠上方或群落上層的空氣溫度高于群落下層，這與黑河流域的胡楊和檉柳群落（司建華等，2005）以及北熱帶巖溶植被的喬、灌木群落（鄧艷等，2004）的狀況相一致，而草地1.0 m和1.5 m的空氣溫度月平均值均為9.3℃，經(jīng)顯著性t檢驗(yàn)，|t|=2.196＜t0.01/2=2.576，上下層沒(méi)有顯著差異。這是因?yàn)閷?duì)灌木林地來(lái)講，林冠是主要熱源，林內(nèi)亂流交換弱，林冠吸收的熱量向下傳遞慢，而草地沒(méi)有林冠作用，吸收的熱量很快到達(dá)下部（鄧艷等，2004）。

圖3 草地和具鱗水柏枝灌叢不同高度空氣溫度的日變化Fig.3 Air temperature daily change of different altitude between grassland and Myricaria squamosa Desv. shrubs

圖4 草地和具鱗水柏枝灌叢不同高度空氣溫度的月平均值變化Fig.4 Air temperaturemonthly change of different altitude between grassland and Myricaria squamosa Desv. shrubs

2.2 相對(duì)濕度

圖5和圖6分別為整個(gè)植被生長(zhǎng)季草地和具鱗水柏枝灌叢空氣相對(duì)濕度的日變化和月平均值變化趨勢(shì)，從圖5可知，在整個(gè)植被生長(zhǎng)季，兩種植被類型空氣相對(duì)濕度的日變化呈U型曲線，總體來(lái)說(shuō)，白天的空氣相對(duì)濕度較低，晚上的空氣相對(duì)濕度較高，最高值出現(xiàn)在早晨6時(shí)左右，約為87%，最低值出現(xiàn)在15—16時(shí)，為54%左右，這是因?yàn)槿郝淇諝庀鄬?duì)濕度受群落空氣溫度的影響較大，早晨6時(shí)空氣溫度最低，飽和水汽壓最小，從而導(dǎo)致相對(duì)濕度最大，而在15—16時(shí)空氣溫度最高，飽和水汽壓最大，因而相對(duì)濕度最小；從圖6可以看出，草地和具鱗水柏枝灌叢的月平均相對(duì)濕度表現(xiàn)出不同的變化規(guī)律；此外，經(jīng)過(guò)顯著性t檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在5月份和8月份，草地和具鱗水柏枝灌叢的相對(duì)濕度沒(méi)有顯著差異（顯著性t檢驗(yàn)結(jié)果分別為|t|=2.619＜t0.01/2=2.756、|t|=0.554＜t0.01/2=2.660），在6、7和9月份，兩種植被類型的相對(duì)濕度的差異顯著（顯著性t檢驗(yàn)結(jié)果分別為|t|=2.766＞t0.01/2=2.660、|t|=16.800＞t0.01/2=2.660、|t|=13.000＞t0.01/2=2.660），并且具鱗水柏枝灌叢的相對(duì)濕度略大于草地的相對(duì)濕度，這與具鱗水柏枝灌叢距河道較近，受河道內(nèi)水面蒸發(fā)量的影響相對(duì)較大有關(guān)，而造成5月份和8月份二者沒(méi)有顯著差異的原因可能是在5月份，河道內(nèi)河水發(fā)生斷流，沒(méi)有河道內(nèi)水面蒸發(fā)對(duì)二者相對(duì)濕度的影響，在8月份，由于在中上旬有幾次較大的降水，造成草地和具鱗水柏枝灌叢均被洪水淹沒(méi)，這樣二者由于均受水面蒸發(fā)量的影響，從而導(dǎo)致相對(duì)濕度差異不顯著；此外，在整個(gè)植物的生長(zhǎng)季，草地和具鱗水柏枝灌叢平均相對(duì)濕度亦表現(xiàn)出顯著性差異（顯著性t檢驗(yàn)的結(jié)果為|t|=2.071＞t0.01/2=2.576），分別為69.6%和70.7%。

圖5 草地和具鱗水柏枝灌叢不同高度空氣相對(duì)濕度的日變化Fig.5 Relative humidity daily change of different altitude between grassland and Myricaria squamosa Desv. shrubs

圖6 草地和具鱗水柏枝灌叢不同高度空氣相對(duì)濕度的月平均值變化Fig.6 Relative humiditymonthly change of different altitude between grassland and Myricaria squamosa Desv. shrubs

2.3 凈輻射

凈輻射是作用面輻射能收入與支出的差額，即一切輻射能的凈通量，是作用面熱量、動(dòng)量和水分交換的主要?jiǎng)恿Γ▌⑹缑鞯? 2005）。圖7和圖8分別為整個(gè)植被生長(zhǎng)季草地和具鱗水柏枝灌叢植被冠層凈輻射的日變化和月平均值變化趨勢(shì)，從圖7可知，在整個(gè)植被生長(zhǎng)季，草地和具鱗水柏枝灌叢冠層凈輻射的日變化均呈單峰曲線，從早上7時(shí)至晚上19時(shí)為正值，其余時(shí)段為負(fù)值，最大值出現(xiàn)在13時(shí)；此外，經(jīng)顯著性t檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，從上午10時(shí)至下午17時(shí)具鱗水柏枝灌叢冠層的凈輻射要大于草地冠層的凈輻射（檢驗(yàn)結(jié)果為|t|=7.719＞t0.01/2=3.499），說(shuō)明在這個(gè)時(shí)段內(nèi)具鱗水柏枝灌叢冠層與大氣之間的能量交換要大于草地冠層與大氣之間的能量交換。

圖8為草地和具鱗水柏枝灌叢的冠層凈輻射月平均值變化，從圖中可以看出，草地和具鱗水柏枝灌叢的冠層凈輻射的月變化表現(xiàn)出較為相似的趨勢(shì)；此外，經(jīng)過(guò)顯著性t檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在5月份和6月份，草地和具鱗水柏枝灌叢冠層的凈輻射沒(méi)有顯著差異（t檢驗(yàn)結(jié)果分別為|t|=0.958＜t0.01/2=2.977、|t|=1.571＜t0.01/2=2.756），而在7—9月份，草地和具鱗水柏枝灌叢冠層的凈輻射差異顯著（t檢驗(yàn)結(jié)果分別為|t|=2.779＞t0.01/2=2.750、|t|=3.886＞t0.01/2=2.750、|t|=3.129＞t0.01/2=2.756），這是造成7—9月份草地和具鱗水柏枝灌叢群落內(nèi)空氣溫度差異的原因之一。

圖7 草地和具鱗水柏枝灌叢冠層凈輻射的日變化Fig.7 Daily change of canopy net radiation between grassland and Myricaria squamosa Desv. shrubs

圖8 草地和具鱗水柏枝灌叢冠層凈輻射的月平均值變化Fig.8 Monthly change of canopy net radiation between grassland and Myricaria squamosa Desv. shrubs

2.4 土壤熱通量

土壤熱通量是土壤表層與下層的熱交換，它是影響陸地表面能量平衡的重要因素之一（閔文彬，2009）。在研究地表能量平衡問(wèn)題時(shí)，需要精確計(jì)算土壤中的熱量傳輸（吳紅顏等，2001；賀芳芳，2008；顏江良等，2008）。圖9和圖10分別為整個(gè)植被生長(zhǎng)季草地和具鱗水柏枝灌叢地下5 cm土壤熱通量的日變化和月平均值變化趨勢(shì)，從圖9可知，在整個(gè)植被生長(zhǎng)季，草地和具鱗水柏枝灌叢地下5 cm土壤熱通量的日變化均呈單峰曲線，草地地下5 cm土壤熱通量從上午10時(shí)至下午20時(shí)的時(shí)段內(nèi)為正值，其余時(shí)段為負(fù)值；具鱗水柏枝灌叢地下5 cm土壤熱通量從上午10時(shí)至下午18時(shí)的時(shí)段內(nèi)為正值，其余時(shí)段為負(fù)值；草地地下5 cm土壤熱通量的最大值出現(xiàn)在14時(shí)，為29.1 W·m?2，而具鱗水柏枝灌叢地下5 cm土壤熱通量的最大值出現(xiàn)在13時(shí)，為33.2 W·m?2。土壤熱通量的變化通常是以凈輻射的變化為基礎(chǔ)的，由于植被冠層及群落小環(huán)境的影響，土壤熱通量對(duì)凈輻射的反饋存在延時(shí)現(xiàn)象（申雙和和崔兆韻，1999；李明財(cái)?shù)龋?008），通過(guò)上述對(duì)本地區(qū)冠層凈輻射的研究發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)草地和具鱗水柏枝灌叢的冠層凈輻射最大值均出現(xiàn)在13時(shí)左右，而草地和具鱗水柏枝灌叢的土壤熱通量最大值分別發(fā)生在14時(shí)和13時(shí)，說(shuō)明草地的地下5 cm土壤熱通量與冠層凈輻射存在1小時(shí)的延時(shí)，而具鱗水柏枝灌叢的地下5 cm土壤熱通量與冠層凈輻射不存在延時(shí)現(xiàn)象，這可能與兩種植被類型生境的土壤結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、土壤含水量的水平差異以及植被冠層的差異性有關(guān)（王旭等，2005）。

圖9 草地和具鱗水柏枝灌叢地下5 cm土壤熱通量的日變化Fig.9 Daily change of soilheat f ux between grassland and Myricaria squamosa Desv. shrubs

圖10 草地和具鱗水柏枝灌叢地下5 cm土壤熱通量的月平均值變化Fig.10 Monthly change of soilheat f ux between grassland and Myricaria squamosa Desv. shrubs

從圖10可以看出，草地和具鱗水柏枝灌叢的地下5 cm土壤熱通量月變化趨勢(shì)較為類似，在6月份具鱗水柏枝灌叢和草地地下5 cm土壤熱通量的月平均值為負(fù)，而在7、8、9月份為正；此外具鱗水柏枝灌叢的5 cm土壤熱通量的變化幅度顯著大于草地地下5 cm土壤熱通量的變化幅度，這可能與二者之間的土壤物理結(jié)構(gòu)不同有關(guān)，草地的土壤類型為沙壤土，具鱗水柏枝灌叢的土壤類型為砂土（圖11）且含礫石較多，相對(duì)于草地的土壤類型而言，具鱗水柏枝灌叢的土壤導(dǎo)熱性強(qiáng)，持水性差，因而對(duì)凈輻射的反映較為敏感，土壤熱通量的變化幅度大。

2.5 土壤溫度

土壤溫度作為一種重要的環(huán)境因子會(huì)直接或間接的對(duì)植被的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響（Warrington and Kanemasu，1983；Bonan，1989；Dang and Cheng，2004；Nabi and Mullins，2008），植物的許多生理過(guò)程諸如氣孔導(dǎo)度、蒸騰、營(yíng)養(yǎng)的遷移轉(zhuǎn)化以及二氧化碳的排放都受其影響（DeLucia，1987；Al-Hamdani et al，1990；DeLucia et al，1991；Harper and Camm，1993；Landh?usser et al，1996；McMichael and Burke，1996），較高的土壤溫度會(huì)對(duì)根的生長(zhǎng)、呼吸以及營(yíng)養(yǎng)吸收產(chǎn)生影響（Kaspar and Bland，1992；Boone et al，1998；Nabi and Mullins，2008），來(lái)自地表的熱輻射會(huì)對(duì)植被的冠幅產(chǎn)生影響（Timlin et al，2002）。

圖12和圖13分別為整個(gè)植被生長(zhǎng)季草地和具鱗水柏枝灌叢地下10 cm土壤溫度的日變化和月平均值變化趨勢(shì)，從圖12可知，在整個(gè)植被生長(zhǎng)季草地和具鱗水柏枝灌叢地下10 cm土壤溫度日變化曲線呈相似的形狀，草地地下10 cm土壤溫度在18—19時(shí)達(dá)到最高值，之后逐漸下降，在次日9時(shí)出現(xiàn)最低值，具鱗水柏枝灌叢的最高值出現(xiàn)在15—16時(shí)，之后逐漸下降，在次日8時(shí)到達(dá)最低值。與空氣溫度相比，空氣溫度的最高值出現(xiàn)在15—16時(shí)，最低值出現(xiàn)在次日早上6時(shí)，說(shuō)明具鱗水柏枝灌叢的10 cm土壤溫度對(duì)空氣溫度的響應(yīng)更為敏感，這跟具鱗水柏枝灌叢的土壤條件有關(guān)，具鱗水柏枝灌叢的土壤為砂土且含礫石較多，相對(duì)于沙壤土溫度更容易發(fā)生變化（圖11）。

圖11 草地和具鱗水柏枝灌叢的土壤剖面Fig.11 Soil prof le of grassland and Myricaria squamosa Desv. shrubs

圖12 草地和具鱗水柏枝灌叢地下10 cm土壤溫度的日變化Fig.12 Daily change of soiltemperature between grassland and Myricaria squamosa Desv. shrubs

圖13 草地和具鱗水柏枝灌叢地下10 cm土壤溫度的月平均值變化Fig.13 Monthly change of soiltemperature between grassland and Myricaria squamosa Desv. shrubs

此外，從圖13可以看出，草地和具鱗水柏枝灌叢的地下10 cm土壤溫度月變化趨勢(shì)基本一致，但是草地的地下10 cm土壤溫度月均值大于具鱗水柏枝灌叢的10 cm土壤溫度月均值，顯著性t檢驗(yàn)結(jié)果為|t|=16.169＞t0.01/2=2.617，進(jìn)一步驗(yàn)證了二者之間的差異性，這是因?yàn)榫喵[水柏枝灌叢距離河道較近，地下水埋深不大，在整個(gè)植被生長(zhǎng)季，實(shí)測(cè)的具鱗水柏枝灌叢的地下水埋深為0 ～56 cm，而草地的地下水埋深比具鱗水柏枝灌叢要高100 cm左右，并且由于具鱗水柏枝灌叢距離河道近，地下水與河水之間的水分交換密切，通過(guò)水分的轉(zhuǎn)移帶走了土壤內(nèi)部的部分熱量，使土壤溫度不容易升高。

2.6 草地和具鱗水柏枝灌叢顯熱通量和潛熱通量的變化

顯熱通量是由于對(duì)流作用產(chǎn)生向上的熱流，代表著地表能量的損失（胡順軍等，2006）；潛熱通量主要是由于地面蒸發(fā)和大氣凝結(jié)潛熱所致，它表征了地表植被水分蒸散量的多少，其能量交換與水的相變相聯(lián)系（李英年等，2003）。根據(jù)公式5和公式6，計(jì)算了在整個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)草地和具鱗水柏枝灌叢的顯熱通量和潛熱通量，并繪制了二者的日變化趨勢(shì)圖（圖14和圖15），從圖中可以看出，草地的顯熱通量在白天9—19時(shí)均為負(fù)值，在?3.8 ～ ?59.4 W·m?2波動(dòng)，13時(shí)達(dá)到最低值，說(shuō)明在白天的這個(gè)時(shí)段內(nèi)是由大氣向地表輸送熱量，而在20時(shí)至次日8時(shí)之間有正負(fù)波動(dòng)，但就平均而言為負(fù)值，約為?3.8 W·m?2，說(shuō)明晚上也基本是由大氣向地表輸送熱量；具鱗水柏枝灌叢的顯熱通量在白天7—18時(shí)均為負(fù)值，在?8.1 ～ ?92.8 W·m?2波動(dòng)，15時(shí)達(dá)到最低值，說(shuō)明在白天在這個(gè)時(shí)段內(nèi)是由大氣向地表輸送熱量，而在19時(shí)至次日8時(shí)之間有正負(fù)波動(dòng)，但就平均而言為正值，約為0.8 W·m?2，說(shuō)明晚上基本是由地表向大氣輸送熱量，但是很微弱；草地潛熱通量的變化規(guī)律是7—18時(shí)為正值，13時(shí)到達(dá)最高值，為546.6 W·m?2，其余時(shí)段為負(fù)值，說(shuō)明白天是水汽蒸發(fā)的過(guò)程，而夜晚是水汽凝結(jié)的過(guò)程；具鱗水柏枝灌叢潛熱通量的變化規(guī)律與草地潛熱通量的變化規(guī)律類似，在7—18時(shí)為正值，在14時(shí)到達(dá)最高值，為579.6 W·m?2，其余時(shí)段為負(fù)值，說(shuō)明具鱗水柏枝灌叢在白天是水汽蒸發(fā)的過(guò)程，而夜晚是水汽凝結(jié)的過(guò)程；總的來(lái)說(shuō)，草地和具鱗水柏枝灌叢的顯熱通量在白天均為負(fù)值，而潛熱通量在白天均為正值，這與濕潤(rùn)地區(qū)的農(nóng)田以及寧南半干旱區(qū)草地和農(nóng)田的特征基本一致（Jerald and Kenneth，2000；張曉煜等，2005）。

此外，從圖14和圖15還可以看出，草地和具鱗水柏枝灌叢的顯熱通量和潛熱通量的標(biāo)準(zhǔn)偏差較大，在白天尤為顯著，說(shuō)明每日的顯熱通量和潛熱通量差異明顯，這是因?yàn)樵谇嗪：饔蛎咳盏臍夂蜃兓喽怂隆?/p>

圖16和17分別為6—9月份草地和具鱗水柏枝灌叢的顯熱通量與潛熱通量的月值柱狀圖，從圖中可以看出，草地和具鱗水柏枝灌叢在6—9月份的潛熱通量皆為正值，且6月份的潛熱通量最大，之后逐漸降低，而顯熱通量只有草地在8月份為正，其余月份全為負(fù)值，并且顯熱通量的絕對(duì)值顯著小于潛熱通量的絕對(duì)值，說(shuō)明在地表與大氣的能量交換中，潛熱占主導(dǎo)，即地表主要通過(guò)潛熱向大氣輸送熱量，而顯熱的作用主要是將大氣的熱量輸送到地表。

圖14 生長(zhǎng)季草地顯熱通量（H）和潛熱通量（LE）的日變化Fig.14 Daily change ofsensible and latent heat f ux of grassland during the growing season

圖15 生長(zhǎng)季具鱗水柏枝灌叢顯熱通量（H）和潛熱通量（LE）的日變化Fig.15 Daily change ofsensible and latent heat f ux of Myricaria squamosa Desv. shrubs during the growing season

圖16 生長(zhǎng)季草地顯熱通量（H）和潛熱通量（LE）的月值變化Fig.16 Monthy change ofsensible and latent heat f ux of grassland during the growing season

圖17 生長(zhǎng)季具鱗水柏枝灌叢顯熱通量（H）和潛熱通量（LE）的月值變化Fig.17 Monthy change ofsensible and latent heat f ux of Myricaria squamosa Desv. shrubs during the growing season

3 結(jié)論

本文利用波文比系統(tǒng)和ECH2O土壤水分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在青海湖流域沙柳河下游同一河道斷面監(jiān)測(cè)的兩種典型濕地地植被群落類型——草地和具鱗水柏枝灌叢的空氣溫度、相對(duì)濕度、凈輻射、土壤熱通量和土壤溫度等數(shù)據(jù)，對(duì)流域內(nèi)兩種濕地植被群落的群落小氣候進(jìn)行了研究，主要結(jié)論如下：

（1）受大氣候的變化影響，草地和具鱗水柏枝灌叢的空氣溫度的日變化呈現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)，其中最低值出現(xiàn)在6時(shí)左右，最高值出現(xiàn)在15—16時(shí)；在5月份草地和具鱗水柏枝灌叢的月平均氣溫值較為接近，而在6—9月份具鱗水柏枝灌叢的月平均氣溫值顯著高于草地的月平均氣溫值，在整個(gè)生長(zhǎng)季具鱗水柏枝灌叢的空氣溫度月平均值顯著大于草地的空氣溫度月平均值；具鱗水柏枝灌叢林冠上方或群落上層的空氣溫度高于群落下層，而草地上下層沒(méi)有顯著差異。

（2）具鱗水柏枝灌叢和草地空氣相對(duì)濕度日變化規(guī)律相同，白天較低，晚上較高，最高值出現(xiàn)在6時(shí)左右，最低值出現(xiàn)在15—16時(shí)；在整個(gè)植物的生長(zhǎng)季，具鱗水柏枝灌叢和草地空氣相對(duì)濕度差異顯著，特別在6、7和9月份，具鱗水柏枝灌叢的空氣相對(duì)濕度顯著大于草地的空氣相對(duì)濕度。

（3）具鱗水柏枝灌叢和草地群落冠層凈輻射的日變化均呈單峰曲線，從7時(shí)至19時(shí)為正值，其余時(shí)段為負(fù)值，最大值出現(xiàn)在13時(shí)，從10時(shí)至17時(shí)具鱗水柏枝灌叢冠層的凈輻射要大于草地冠層的凈輻射；在5月份和6月份，具鱗水柏枝灌叢冠層與草地冠層的凈輻射沒(méi)有顯著差異，而在7—9月份，具鱗水柏枝灌叢冠層與草地冠層的凈輻射差異顯著。

（4）具鱗水柏枝灌叢和草地地下5 cm土壤熱通量的日變化呈單峰曲線，草地地下5 cm土壤熱通量從10時(shí)至20時(shí)的時(shí)段內(nèi)為正值，其余時(shí)段為負(fù)值；具鱗水柏枝灌叢地下5 cm土壤熱通量從10時(shí)至18時(shí)的時(shí)段內(nèi)為正值，其余時(shí)段為負(fù)值，草地地下5 cm土壤熱通量的最大值出現(xiàn)在14時(shí)，為29.1 W·m?2，而具鱗水柏枝灌叢地下5 cm土壤熱通量的最大值出現(xiàn)在13時(shí)，為33.2 W·m?2；具鱗水柏枝灌叢和草地的地下5 cm土壤熱通量月變化趨勢(shì)較為類似，在6月份為負(fù)，而在7、8、9月份為正；此外具鱗水柏枝灌叢的5 cm土壤熱通量的變化幅度顯著大于草地地下5 cm土壤熱通量的變化幅度。

（5）在整個(gè)植被生長(zhǎng)季，具鱗水柏枝灌叢和草地地下10 cm土壤溫度日變化曲線呈相似的形狀，草地地下10 cm土壤溫度在18—19時(shí)達(dá)到最高值，之后逐漸下降，在次日9時(shí)出現(xiàn)最低值，具鱗水柏枝灌叢的最高值出現(xiàn)在15—16時(shí)，之后逐漸下降，在次日8時(shí)到達(dá)最低值，具鱗水柏枝灌叢的10 cm土壤溫度對(duì)空氣溫度的響應(yīng)更為敏感。具鱗水柏枝灌叢和草地的10 cm土壤溫度月變化趨勢(shì)基本一致，但是草地的10 cm土壤溫度月均值大于具鱗水柏枝灌叢的10 cm土壤溫度月均值。

（6）草地在白天和夜晚均由大氣向地表輸送熱量，具鱗水柏枝灌叢在白天由大氣向地表輸送熱量，而在晚上基本是由地表向大氣輸送熱量；草地和具鱗水柏枝灌叢潛熱通量的變化規(guī)律是7—18時(shí)為正值，其余時(shí)段為負(fù)值，說(shuō)明白天是水汽蒸發(fā)的過(guò)程，而夜晚是水汽凝結(jié)的過(guò)程；草地和具鱗水柏枝灌叢的顯熱通量和潛熱通量的標(biāo)準(zhǔn)偏差較大；草地和具鱗水柏枝灌叢在6—9月份的潛熱通量皆為正值，且6月份的潛熱通量最大，之后逐漸降低，而顯熱通量只有草地在8月份為正，其余月份全為負(fù)值，并且顯熱通量的絕對(duì)值顯著小于潛熱通量的絕對(duì)值，說(shuō)明在地表與大氣的能量交換中，潛熱占主導(dǎo)，即地表主要通過(guò)潛熱向大氣輸送熱量，而顯熱的作用主要是將大氣的熱量輸送到地表。

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Microclimate features of grassland communities and Myricaria squamosa Desv. shrubs in Shaliu River wetland, Qinghai Lake basin

LI Yue-tan1,2, LI Xiao-yan1
(1. State Key Laboratory of Earth Surface Processes, Beijing Normal University, Beijing 100875, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Based on the microclimate data measured by Bowen-ratio system and soil water monitoring system (ECH2O), the microclimate features of the grassland and Myricaria squamosa Desv. shrubs on the same cross-section of Shaliu River were studied. Affected by macroclimate, the air temperature of grassland and Myricaria squamosa Desv. shrubs showed the same daily change trend, the mean monthly air temperature of Myricaria squamosa Desv. shrubs was significantly larger than that of grassland during the growing season, the air temperature on the top of Myricaria squamosa Desv. shrubs was higher than the bottom, while grassland showed no difference. The air relative humidity of grasslandand Myricaria squamosa Desv shrubs. which was higher during the daytime and lower during the night, also showed the same daily change trend, while it was signif cantly different between the two vegetation types during the growing season. The canopy net radiation daily change trend of the two vegetation types both showed the unimodal curve, but it was signif cantly different between the two vegetation types from July to September. The soil heat f ux change trend of the two vegetation types both showed the unimodal curve, and their monthly change trades were similar, but the changing amplitude of grassland was larger than Myricaria squamosa Desv. shrubs. The soil temperature daily change trend of grassland was similar to Myricaria squamosa Desv. shrubs, so did the monthly change trend, but the mean monthly value of grassland is larger than Myricaria squamosa Desv. shrubs. Energy transferred from ground surface to air on grassland both at daytime and night, but in Myricaria squamosa Desv. shrubs, energy transferred from air to ground surface at daytime and from ground surface to air at night. In the two wetland vegetation communities, evapotranspiration occured at daytime and water condensation occured at night, latent heat was the dominant way in the energy exchange between ground surface and air.

Qinghai Lake basin; Shaliu River wetland; Myricaria squamosa Desv. shrubs; grassland; microclimate

P463.2

：A

：1674-9901(2014)03-0173-13

10.7515/JEE201403001

2014-05-22

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2007BAC30B02）；國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2004CB720207）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（NSFC40599423，Y3110391A1）

李岳坦，E-mail: liyuetan@sohu.com