会同杉木人工林生态系统与在气间热通量特征的研究

摘要

本文利用涡动相关法、运用开路式涡动相关系统与自动气象梯度观测系统，对2009年会同14年生杉木人工林生态系统与大气间热通量特征及其与环境因子的关系进行了研究，为了解我国森林尤其是南方人工林的热通量变化特征提供了重要依据。研究结果表明：
　　 潜热与显热通量同变化和年变化均呈明显的“单峰”型变化特征。2009年各季热通量的日均变化总体趋势基本一致，生态系统在夜问的热传递量较小，白天热传递量较大。会同杉木林生态系统热通量全年各个月的月总量都为正值，各季热通量平均值夏季>秋季>春季>冬季，与各个季节的光合有效辐射平均值及温度平均值的变化趋势相吻合。潜热通量8月份最大为262．5 MW/m—2，12月份最小为52．0 MW/m—2，最大月和最小月的差值为210．5 w/m—2，各月累积量为144．8 w/m—2，年总量为1738．0MW/m—2；显热通量各项数据为131．3 MW/m—2、21．9MW/m—2、109．4MW/m—2、76．7MW/m—2、920．0 MW/m—2。生态系统中由潜热形式传导至大气的热量大于由显热形式传导至大气的热量，说明生态系统中能量主要以潜热的方式消耗。
　　 在半小时尺度以及日尺度上，潜热通量与光合有效辐射均呈现极为显著的线性相关关系，在一天中，随着太阳辐射的增强，潜热通量也会增加。这是因为太阳辐射是潜热通量的驱动因子，它不仅控制着叶片气孔的开张与叶面积指数，而且提供森林蒸散所需的能量，在半小时尺度上潜热通量与光合有效辐射的相关性更高。显热通量在两种尺度上与光合有效辐射均呈极为显著的线性相关关系，且相关度更高，将两者进行对比可以发现，显热通量与光合有效辐射的相关性更高，这是因为显热通量的大小是直接由光合有效辐射的大小影响的，潜热通量则受到植物体内部的诸多因素如气孔开张度、叶面积指数等条件的制约而对光合有效辐射的响应没有显热通量明显。
　　 在半小时尺度上以及月尺度上，潜热与显热通量与温度之间均呈现为极显著的二次曲线相关关系，与温度的拟合度潜热通量更高。当温度在10℃以下变化时，随着温度的升高潜热通量稍有下降，这时土壤水分供应可能起主要限制性作用，因为温度低时，土壤的水分移动缓慢，但叶片的蒸腾又消耗较多的水分，从而使植物发生生理障碍而使气孔关闭，从而抑制蒸腾作用；当温度在10℃以上变化，随着温度的增高，潜热通量增强加快。当温度在10℃以下变化时，显热通量变化并不明显，这是因为气温偏低时，水汽蒸发的效果并不明显，从而导致显热通量在气温小于10℃时随温度变化而变化的趋势不明显。当温度在10℃以上变化，随着温度的增高，显热通量增强加快。
　　 空气饱和水汽压差在半小时尺度和月尺度上均与热通量呈线性相关关系，随着VPD的增大，生态系统散发热量的能力逐步增大；空气饱和差的大小影响到水汽向大气的扩散速度，空气饱和差越大，大气中容纳的水汽量多，从而使蒸散加快。当饱和差在5 hPa以下变化，随着饱和差的增大，热通量增大明显，而当饱和差在5hPa以上变化时，随着饱和差的增大，热通量呈缓慢增大的趋势。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 水资源短缺

1.2 水热通量及研究意义

1.2.1 水汽通量

1.2.2 潜热和显热通量

1.2.3 研究意义

1.3 国内外研究进展及现状

1.3.1 国外研究进展

1.3.2 国内研究进展

1.4 研究方法

1.4.1 水量平衡法

1.4.2 波纹比法(BEER法)

1.4.3 彭曼联合法

1.4.4 箱式法

1.4.5 涡动相关法

1.5 选题依据

2 研究地概况和研究方法

2.1 研究地概况

2.2 研究方法

2.2.1 涡动相关系统概述

2.2.2 数据处理方法

3 杉木人工林的小气候特征

3.1 光合有效辐射

3.1.1 光合有效辐射日变化

3.1.2 光合有效辐射年变化

3.2 温度

3.2.1 温度的日变化

3.2.2 温度的年变化

3.3 降水

3.4 空气饱和差

3.4.1 空气饱和差日变化

3.4.2 空气饱和差年进程

4 环境因子对热通量的影响

4.1 潜热通量对环境因子的响应

4.1.1 半小时尺度

4.1.2 日尺度

4.2 显热通量对环境因子的响应

4.2.1 半小时尺度

4.2.2 日尺度

5 热通量变化特征

5.1 潜热通量变化特征

5.1.1 日变化特征

5.1.2 年变化特征

5.2 显热通量变化特征

5.1.1 日变化特征

5.1.2 年变化特征

6 结论与讨论

6.1 结论

6.2 讨论

参考文献

附录 (攻读学位期间的主要学术成果)

致谢