常綠闊葉林蒸散對環(huán)境因子的響應(yīng)研究

摘 要：蒸散不僅是地表能量平衡的重要分量，也是水量平衡的重要分量。本文利用LaThuile通量網(wǎng)渦動數(shù)據(jù)，研究常綠闊葉林的蒸散特征，繪制年蒸散變化趨勢圖，分析影響蒸散大小的環(huán)境因子。研究發(fā)現(xiàn)，蒸散量在不同生態(tài)系統(tǒng)有較大差異，常綠闊葉林的蒸散量最大，草原的蒸散年總量最低。在同一植被類型中，不同氣象因子對蒸散量的影響有所不同，而同一環(huán)境因子與不同植被類型蒸散量的相關(guān)性也存在差異。

關(guān)鍵詞：蒸散;常綠闊葉林;渦動相關(guān);能量平衡;環(huán)境因子

蒸散（Evapotranspiration）既包括從地表和植物表面的水分蒸發(fā)，也包括通過植物表面和植物體內(nèi)的水分蒸騰[1]。其不僅是維持陸面水分平衡的重要組成部分，也是維持地表能量平衡的主要部分。隨著地表能量交換與物質(zhì)遷移過程研究的深入以及水資源合理利用與定量化管理全球化進(jìn)程的加快，各種下墊面蒸散研究的緊迫性與重要性愈來愈明顯[2]。

蒸散一方面關(guān)聯(lián)著地—氣系統(tǒng)的物質(zhì)能量交換，影響著對全球變化的預(yù)測;另一方面區(qū)域蒸散的顯著變化又反映著區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的改變。受氣候環(huán)境因子及植被生理差異的影響，生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)不同的蒸散規(guī)律。

蒸散是涉及植被、土壤、氣候、水分等多種因素的復(fù)雜過程[3]，對蒸散的計算和研究對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)灌溉、生態(tài)環(huán)境等具有重要的意義。Pauwels等用能量平衡法模擬草原蒸散量，研究草原蒸散量的影響因子以及草原蒸散量的季節(jié)變化規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)降水量對草原蒸散量的影響顯著，草原蒸散量變化呈拋物線趨勢，隨時間先增加后減少[3]。許多學(xué)者就生態(tài)系統(tǒng)蒸散量的不同計算方法進(jìn)行了大量研究，但主要側(cè)重于蒸散計算方法的比較，對不同環(huán)境因子對蒸散量影響的研究較少。

一、研究地點概況與數(shù)據(jù)處理

本文選取La Thuile通量網(wǎng)絡(luò)的渦動相關(guān)數(shù)據(jù)，具有5年以上連續(xù)觀測的渦動相關(guān)數(shù)據(jù)和常規(guī)氣象數(shù)據(jù)。研究植被類型為常綠闊葉林（EBF）。選取的站點數(shù)據(jù)為法國蒙彼利埃站的常綠闊葉林。

（一）研究地點概況

常綠闊葉林的觀測點選的是法國蒙彼利埃站。蒙彼利埃位于法國東南部，地處43°74′N、3°59′E，海拔734.55 m。該地屬于亞熱帶地中海氣候，年平均溫度為15.35 ℃。常綠闊葉林的群落外貌是由革質(zhì)、單葉、小型和中型葉為主的常綠大高位芽植物構(gòu)成的闊葉林，終年常綠。在典型的情況下，常綠闊葉林的成層現(xiàn)象顯著，可劃分為喬木層、灌木層和草本地被層3層植物，郁閉度0.9以上。

（二）數(shù)據(jù)處理方法

整理2002—2006年所研究站點以及所研究植被類型的渦動相關(guān)數(shù)據(jù)，選取的這些數(shù)據(jù)包括蒸散量、空氣溫度、飽和水汽壓、降水量、太陽總輻射量和凈輻射量。用Excel繪制蒸散量隨各種影響因子的變化趨勢圖，分析蒸散與其的相關(guān)性，從而分析出常綠闊葉林植被類型下蒸散變化的主要影響因子。

二、研究結(jié)果與分析

（一）EBF蒸散量與影響因子的關(guān)系

蒸散過程受多種因素的影響，常綠闊葉林群落冠層結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，保水、貯水功能較好，從而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)較穩(wěn)定，林地土壤表面因林冠郁閉而日照減少，氣溫因此出現(xiàn)逆溫層，熱流向下，與弱風(fēng)并行的熱流運動受到限制。如圖1所示。按相關(guān)性的高低可知，4種影響因子對法國蒙彼利埃站的常綠闊葉林的相關(guān)性排序為空氣濕度>太陽總輻射>凈輻射>絕對溫度。對于常綠闊葉林，近地面層空氣濕度與蒸散量的相關(guān)性較其他影響因子大。蒸散的大小與近地面層的空氣相對濕度有關(guān)。當(dāng)空氣中相對濕度大的時候，下墊面的水分交換減少;空氣濕度越小，地表和大氣的水分交換越多。而常綠闊葉林的大氣相對濕度比較大，這是因為所研究的蒙彼利埃站春夏季降水量較大，給生態(tài)系統(tǒng)提供了充沛的水分，所以植被在春夏季節(jié)生命活動旺盛，蒸散力也較強(qiáng)。

（二）EBF蒸散量與影響因子的相關(guān)性分析

本文對收集到的法國的蒙彼利埃站點La Thuile渦動相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析常綠闊葉林的蒸散狀況，討論其影響因子以及影響因子對蒸散的相關(guān)性。整理相關(guān)系數(shù)，如表1所示。

總結(jié)圖表所反映的信息，得出以下結(jié)論：所研究的4種環(huán)境因子對所研究地植被的蒸散量都呈正相關(guān)，對于常綠闊葉林，環(huán)境因子對其蒸散量的影響大小排序為空氣濕度>太陽總輻射>凈輻射>溫度。

三、結(jié)論與展望

本文研究蒸散量的特性可知：常綠闊葉林的蒸散過程受多種因素的影響，4種影響因子對法國蒙彼利埃站常綠闊葉林的相關(guān)性排序為空氣濕度>太陽總輻射>凈輻射>絕對溫度。對于常綠闊葉林，近地面層的空氣濕度與蒸散量的相關(guān)性較其他影響因子大。這是因為所研究的蒙彼利埃站春夏季降水量較大，給生態(tài)系統(tǒng)提供了充沛的水分，所以植被在春夏季節(jié)生命活動旺盛，蒸散力也較強(qiáng)。

然而，本文研究所得到的結(jié)論并不普遍適用且確定性不一定很高。研究結(jié)果的可靠性不高主要源于以下幾個方面的原因，一是渦動數(shù)據(jù)不全面。本文研究蒸散特性和影響蒸散的因子時選取的是2003年4個地點的渦動相關(guān)數(shù)據(jù)，計算年蒸散平均值時選取的是2002—2006年的數(shù)據(jù)，多選取的數(shù)據(jù)年份較少，并不能排除所選取年份出現(xiàn)例外的可能性，所以由于數(shù)據(jù)不全面，導(dǎo)致結(jié)論并不完全可靠。二是研究地點并不具有代表性。研究4種植被類型的蒸散狀況時，選取的是法國蒙彼利埃站，所選擇的觀測站只有1個。

參考文獻(xiàn)：

[1]Burman R，Pochop L O. Evaporation，Evapotranspiration and Climate Data [M].Netherlands：Elsevier Science，1994.

[2]梁麗喬，閆敏華，鄧偉.濕地蒸散測算方法進(jìn)展[J].濕地科學(xué)，2005（1）：47-62.

[3]Pauwels V R N，Samson R. Comparison of different methods to measure and model actual evapotranspiration rates for a wet sloping grassland[J]. Agricultural Water Management，2006（1-2）：0-24.