黄河源头玛多县高寒草甸地表辐射平衡及土壤热状况变化规律研究

【目的】分析黄河源头玛多县典型高寒草甸地表辐射及土壤热状况的变化特征,为黄河源头极其脆弱的高寒草甸发展方向和宏观决策提供依据。【方法】根据黄河源头玛多县典型高寒草甸观测点2009-11-01-2010-10-31每天5min的观测资料,分析玛多高寒草甸辐射及土壤热状况的变化特征。【结果】玛多地区各辐射分量均存在明显的变化特征,除反射辐射外,总辐射、有效辐射和净辐射均在夏季达到最高值,各辐射分量的日变化呈现典型的单峰结构。春夏秋冬地表反射率变化幅度较小,总体均呈"U"型变化,其日变化与太阳高度角关系密切。土壤温度梯度在1月份最大,7月份最小;10-4月土壤温度梯度为负值,4-9月为正值。土壤温度梯度与地表净辐射的相关系数为-0.815,通过了0.01的置信度检验。土壤热通量在表层(10cm)振荡比较明显,说明表层热通量易受外界影响,而在30cm及以下土层土壤热通量变化幅度较小。【结论】黄河源头高寒草甸总辐射、净辐射、反射辐射和有效辐射均随太阳高度角的变化而变化,最小值出现在夜间而最大值出现在白天。土壤热通量在春季和夏季均为正值,土壤热量从浅层土壤向深层乃至更深层传输,这段时间内土壤是热量的"汇",冬季则相反。     

青藏高原草甸和湿地下垫面陆面特征比较分析简

利用青藏高原玛多草句和玉树隆宝湿地的观测资料,比较分析了2种不同下垫面的净辐射通量、感热通量、潜热通量、土壤湿度和地表反照率的逐月日变化特征,并计算了2个地区各月地表反照率。结果表明,玛多草句和玉树隆宝湿地净辐射通量夏秋季高、冬春季低。夏季,草句下垫面感热通量日变化高于湿地下垫面;冬季,草甸和湿地2种下垫面的感热通量日变化相差不大;2种下垫面潜热通量均为夏季高、冬季低。各月湿地下垫面潜热通量高于草句下垫面,各月份湿地下垫面土壤湿度高于草甸下垫面;在一年当中,湿地下垫面10cm深处土壤湿度变化幅度很大,草甸下垫面10cm深处土壤湿度在一年当中变化幅度很小。2种下垫面地表反照率冬季高、夏李低,草甸和湿地2种下垫面年平均地表反照率分别为0．27和0．25。     

黄河三角洲刺槐人工林土壤热通量的变化特征

为进一步研究黄河三角洲盐碱地区土壤-植被-大气连续体的作用机理并为热量平衡研究提供基础数据,本试验以黄河三角洲盐碱地区长期生长的刺槐人工林为对象,利用黄河三角洲森林生态系统定位研究站2016年度观测数据,研究了该地区刺槐人工林土壤热通量的变化特征及其与地表净辐射的关系。结果表明:10、20 cm土层土壤热通量日变化基本呈现"S"型变化,且随土壤深度增加振幅减小;两层土壤热通量的月累积总量在3—8月为正值,其它月份为负值;两层的年总土壤热通量分别为-23. 85、-12. 97 MJ/m~2,占地表净辐射(720. 07 MJ/m~2)的比例分别为-3. 31%、-1. 80%,土壤均表现为热源;在日尺度、月尺度水平上,土壤热通量与地表净辐射分别呈极显著和显著正相关;土壤热通量对地表净辐射的反馈存在延时效应,延时5 h的10 cm土层土壤热通量和延时9 h的20 cm土层土壤热通量与地表净辐射相关性最高。本研究得出土壤热通量与地表净辐射关系密切,这对研究土壤-植被-大气连续体中地气能量交换和热量平衡具有重要意义。     

覆盖经营雷竹林的土壤热通量季节变化特征

2010年10月至2011年9月,运用土壤热通量板和常规气象观测仪器对浙江省临安市太湖源镇覆盖经营的雷竹Phyllostachys violascens林土壤热通量和气象因子进行了观测研究。结果表明:在月尺度上5 cm土壤热通量日变化均成S形,但月均值差异明显（P＜0.05）。年尺度土壤是热源,净年热通量为-20.01 MJm－2,土壤月均值热通量占月净辐射的－6.2%~3.5%,年总值为净辐射的－0.67%。分析地温、净辐射因素与土壤热通量的关系,土壤热通量与5 cm,50 cm和100 cm土壤温度月均值回归研究表明:与5 cm相关性最显著,说明土壤温度变化是以热通量变化为基础的。土壤热通量月均值与净辐射显著相关（P＜0.05）。覆盖的雷竹林12－3月土壤为热源,土壤热通量负向数值减小,说明覆盖物减少了土壤能量辐射。图5参16     

鼎湖山针阔混交林土壤热状况研究

选取2003年1月1日-12月31日的土壤热状况实测数据，探讨了鼎湖山针阔混交林各层次土壤温度、土壤热通量及与净辐射的关系．结果表明：随土层深度的增加，土壤温度日变化振幅越来越小，40cm深度处土壤温度几乎没有明显的日变化；越接近地表，土壤温度月变化越剧烈；不同时间尺度上不同深度处土壤温度与净辐射之间存在极显著的线性相关关系（P〈0．0001）；5cm深度处土壤热通量振幅明显小于表层，且日变化节律也延滞0．5-1．0h；表层土壤热通量对冠层净辐射的反馈延滞约2．5h，而5cm深度处土壤热通量则延滞3．5h，同时净辐射与表层土壤热通量的相关性更为密切．     

芦芽山针叶林生态系统土壤热通量变化特征

观测现有芦芽山梯度气象塔,对土壤热通量进行研究,结果表明5、10 cm深度的土壤热通量有明显的日、季度及年变化特征。5、10 cm深度的土壤热通量在春季和夏季日平均值为正值,表现为热汇,在秋季和冬季表现却相反,日平均值为负值,表现为热源;5、10 cm深度土壤热通量的日变化规律表现为"S"型,且振幅在不同季节幅度不同。年总土壤热通量占年总净辐射量的比例很小,但月总土壤热通量占月总净辐射量的比例增大。通过日均土壤热通量与月均土壤热通量的研究,表明5、10 cm深度的土壤热通量与净辐射量均呈线性相关,但5月以后随着气候的变暖,森林中的植被覆盖度增加,冠层吸收净辐射量增大,导致土壤热通量出现减小,而不是随着太阳辐射量的增大而增大。     

湘南旱地土壤热通量变化特征分析

基于2014、2015年6~9月的太阳辐射和土壤热通量观测资料,分析了湘南旱地土壤热通量变化特征。研究表明,6~9月,旱地土壤热通量季节和月变化都呈逐渐减少趋势;5和10 cm晴天土壤热通量日变化呈单峰曲线,与太阳净辐射日变化趋势一致;5和10 cm土壤日均热通量与太阳日均净辐射量之间存在极显著的线性关系。     

贡嘎山不同海拔森林土壤热通量垂直梯带时空变异特征

基于贡嘎山垂直植被带谱3种典型森林(阔叶林、针阔混交林、针叶林)土壤热通量的连续观测,分析了土壤热通量的时空变异规律及其影响因子.结果表明:月尺度上,阔叶林土壤热通量在3—8月、针阔混交林、针叶林在4—8月以向下传输为主,其他月份为向上传输为主;阔叶林、针阔混交林和针叶林年总土壤热通量分别为-1.88、-13.78和-9.61 MJ·m-2,占年净辐射的百分比分别为0.07％、0.47％、0.35％,说明年尺度土壤热通量并未达到平衡.土壤热通量对净辐射存在迟滞效应,阔叶林和针阔混交林反馈要迟滞3 h,针叶林为6 h.3种森林类型土壤热通量占净辐射比例随叶面积指数增大而减小.净辐射、2 m气温、5 cm土壤温度、10 cm土壤温度和叶面积指数共同影响着土壤热通量的季节变化.在阔叶林和针阔混交林中,净辐射相对贡献率最高(34.54％,30.12％);在针叶林中,叶面积指数贡献率最高(27.47％).阔叶林、针阔混交林和针叶林土壤热通量没有表现出明显的海拔梯度规律,但阔叶林土壤热通量与针阔混交林和针叶林差异显著.土壤热通量表现出明显的差异性,主要是受到植被和气候因子共同影响.     

毛乌素沙地樟子松人工林热量平衡的研究

通过对樟子松林地的气温、湿度、风速、地温等气象因子的测定,采用微气象法求得樟子松林地热收支日变化进程及热量平衡方程。结果表明：净辐射日总量为１３９．５７Ｗ／ｍ２,主要用于蒸散耗热,即潜热输送（８７．８７Ｗ／ｍ２）远大于感热输送（３６．１６Ｗ／ｍ２）和土壤热输送（１１．５４Ｗ／ｍ２）,潜热通量与土壤热通量日变化规律明显,感热通量日变化规律不明显。     

元江干热河谷稀树灌丛土壤热通量特征

选取了元江干热河谷稀树灌丛,利用微气象法开展了土壤热通量的动态监测,并分析土壤热通量与气象因子的关系。结果表明,干季末期(3-4月)和雨季初期(5-6月)土壤热通量月累计值为正值,其他月份(1-2月和7-12月)累计值为负值。土壤热通量与日照时数、总辐射呈显著正相关关系(P0.05),而与土壤含水量显著负相关(P0.05)。干热河谷稀树灌丛土壤热通量月动态为单峰型,且土壤热通量高峰峰值较我国东北地区、西北地区、华南地区和华北地区提前,太阳总辐射成为干热河谷稀树灌丛土壤热传导的主要因素。     

山西太岳山地区辽东栎林夏季热量平衡的研究

采用波文比能量平衡法对暖温带具有代表性的群落辽东栎纯林夏季热量平衡进行研究，测定热量平衡各分量。同时用TDM(Thermal Dissipation Method)法通过测定树干液流流量通量，得到蒸腾耗热通量，进而把蒸腾和蒸发从蒸发散中分开，把潜热通量分成蒸腾热适量和蒸发热通量。     

晋西黄土残塬沟壑区防护林热收支特性及蒸散研究

应用自记综合气象观测塔,对刺槐和油松林进行了以蒸散研究为目的的防护林热收支特性研究．结果表明：１９９４年生长季日平均实际太阳辐射量为７～２４ＭＪ·ｍ－２;刺槐林林冠对太阳辐射的反射率为１５％,油松林的反射率在１０％以下,反射率的差异是造成两林分净辐射收支相差１～３ＭＪ·ｍ－２的主要原因．春夏两季林分获取的净辐射均由约７０％～８０％的太阳辐射转换而来;秋季的转换率约为６０％,油松林的转换比刺槐约大１％～５％;防护林地区每天获取的净辐射量中,消耗于蒸散的潜热通量部分,在春夏秋三季分别为６５％,８２％和８５％,油松林比刺槐林偏高１％左右;用于气温变化的显热通量部分在春季约占３２％,夏秋为１５％左右,其中刺槐林中显热通量部分在春夏两季所占的百分比相对油松要高出４％～５％;刺槐林地用于土壤热流量部分的热量在５～９月约占净辐射的１％～３％,油松林为２％～５％;１９９４年生长季刺槐林蒸散量为５１９ｍｍ,油松林为５９７ｍｍ．     

黑土区耕作措施对春季耕层温度的影响

本文通过长期定位试验,分析了免耕、少耕和旋松三种耕作措施下耕层黑土土壤容积热容量、土壤热通量、净辐射的变化,进而阐明了耕作措施对耕层土壤温度日变化的影响.研究表明:各处理)0cm和5cm处土壤温度变化与净辐射通量变化存在极显著相关关系.5cm处土壤热通量日变化各处理均表现为"S"型波动曲线,日变化相对较大,10cm处相对较小.免耕秸秆覆盖日净辐射平均值为0.58MJ/m2,比少耕和旋松小0.04MJ/m2,受净辐射、容积热容量和5cm处热通量影响,0 cm和5cm处土壤温度日变化较大,且有波动现象;受深层较低地温、容积热容量和10cm处热通量影响,10cm和15cm处土壤温度变化较小,且较平稳.所有耕作措施土壤温度随深度的增加出现滞后现象.免耕秸秆覆盖措施各耕层相对于其他处理地温均较低,影响春季地温的升高.     

天目山常绿落叶阔叶混交林生态系统水汽通量特征

利用涡度相关技术研究了2013年7月至2014年6月浙江天目山常绿落叶阔叶混交林生态系统水汽通量变化特征,结合气象要素的观测,进一步分析了净辐射对水汽通量的影响。结果表明:浙江天目山常绿落叶阔叶混交林生态系统全年水汽通量基本为正值,各月水汽通量日变化趋势基本呈单峰型曲线,7月水汽通量峰值最大（0.115 gm－2s－1）,1月最小（0.029 gm－2s－1）。四季的水汽通量平均日变化中,峰值的大小为夏季＞春季＞秋季＞冬季。生态系统全年蒸散量为721.25 mm, 在相近纬度的不同类型森林生态系统中处于较低水平,全年蒸散量占降雨量的51.46%,各月蒸散量均小于降雨量。生态系统全年净辐射为3 305.65 MJm－2a－1。季节尺度上,对生态系统水汽通量与净辐射进行回归分析,显示四季的相关性都极显著。夏季相关系数（R2）最大,为0.500,其次为春季（0.318）,秋季（0.232）,冬季最低（0.125）。图6表2参28     

不同育苗措施对青海云杉产苗量和生长量的影响

在青海云杉育苗过程中,通过设立田间对比试验,研究了不同播种期、播种量、苗床高度、遮阳网对产苗量和生长量的影响。结果表明:在不同播期处理中播期4月15日的产苗量和苗高最高,分别为235.53株/m2和7.26cm;在不同播种量处理中播种量12g/m2的产苗量最高,为605.64株/m2,播种量9g/m2的苗高最高,为7.26cm;在不同苗床高度处理中阳畦苗床的产苗量和苗高最高,分别为255.43株/m2和7.34cm;在不同遮阳网处理中网孔(长×宽)0.5cm×0.5cm遮阳网的产苗量和苗高最高,分别为389.42株/m2和7.84cm。综合考虑产苗量、生长量和越冬性后,建议在天祝青海云杉育苗过程中,4月15日播种、9kg/m2的播种量、阳畦苗床播种,网孔(长×宽)0.5cm×0.5cm的遮阳网覆盖有利于提高产苗量和生长量。     

尾巨桉液流密度动态及其影响因子分析

采用热扩散树干液流仪监测树干液流,自动气象站同步监测环境因子,研究尾巨桉不同季节液流密度日变化、液流密度日均值和月均值的季节变化及其主导环境影响因子。结果表明,尾巨桉单木液流密度日变化呈现昼高夜低的典型单峰变化规律;不同季节液流密度日变化差异较大,主要表现在液流密度启动并迅速增加时刻、液流密度峰值及到达时刻、白天液流持续时间和液流密度降低并保持微弱时刻;液流密度的季节动态总体表现为春季和夏季最大,秋季其次,冬季最小。光合有效辐射和水汽压亏缺是影响尾巨桉液流密度的主导因子,但研究地区土壤含水率不是限制液流密度的主要因子。以光合有效辐射和水汽压亏缺为自变量拟合的线性回归方程可用于估算尾巨桉液流密度瞬时值,为估算液流通量奠定基础。     

应用热脉冲法确定土壤热参数的可行性研究

利用自行研制的土壤热特性试验系统,测定了4种质地的土壤热特性,计算了不同质地土壤在不同含水率情况下的热扩散率,并与热传导方程解析解法计算的热扩散率进行比较。结果表明,利用热脉冲方法计算的热扩散率比解析解法计算的热扩散率值略微偏大。但是,利用2种方法计算所得到的土壤温度剖面相差不大,相对误差均小于5%。由此可见,利用热脉冲方法确定土壤热扩散率是可行的。