西双版纳热带季节雨林太阳辐射环境及能量平衡研究

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本文以西双版纳热带季节雨林为研究对象,通过对西双版纳热带季节雨林垂直方向上不同波长辐射值的大小和变化规律、林冠上太阳辐射的能量分配特征、该生态系统多种形式热储量值的大小和变化规律、以及水热通量特征的研究,所得结论主要如下:   热带季节雨林存在个别时刻较低观测点的辐射值高于较高观测点的现象;林内各测点辐射的日总量值及其与全光照条件下的比值均随高度的降低而减小;各测点的辐射值比值均随季节的变化而不同,且这些值在各季节间的大小顺序随测点高度的变化而不同;受林冠对可见光吸收作用的影响,各测点的红外辐射在总辐射中所占份额在各季节均较全光照条件下高,而可见光比值却总低于全光照条件,但无论是在同一季节的不同测点之间,还是同一测点在不同季节之间的红外辐射和可见光所占份额的比较结果均呈现出复杂多变的状况。   当太阳高度相近而叶面积指数存在较大差异时,热带季节雨林普遍存在同一高度的PPFD值有显著性差异的现象;而在叶面积指数相近太阳高度却存在较大差异时,PPFD日平均值仅在晴天条件下存在显著性差异。相同叶面积指数和太阳高度条件下,所有测点晴天时的PPFD日平均值显著大于阴天时。同一高度PPFD日总量值在不同季节间存在显著性差异;不同高度的PPFD值在日间、天与天之间以及季节间都呈现出不同的趋势变化特征。   热带季节雨林林冠太阳辐射年日总辐射为13.75 MJ m-2,其分配情况为净辐射59.98%,有效辐射28.68%,反射辐射11.34%,透射辐射7.13%;从年平均状态来说,热带季节雨林林冠总是作为热源向外放热,呈现加热近旁空气的热力效应;透射辐射具有不可忽视的强度,特别是干热季时数值较高;一天中,透射辐射数值在中午较高,并且干热季时存在“突跃现象”,其12:00的透射百分率可达49.9%。热带季节雨林太阳辐射各分量数值、百分率及长波辐射、反射率与透射率变化趋势,与西双版纳特殊的气候条件,以及由此导致的森林群落林相的变化等有密切关系。   各季节多种形式的热储量值均是在昼间变化幅度较大,而夜间很小,其中空气显热和潜热储量的绝对值明显高于其他形式的热储量;昼间各种形式的热储量与净辐射的比值一般均呈现随时间的推移而逐渐下降的趋势;昼间总热储量与净辐射的比值在12:00前较大,且季节间差异明显,12:00后都小于10%,且季节间差异较小。计算热储量数据后,热带季节雨林的能量闭合程度有所提高,表明这一能量形式不可忽视。   在西双版纳热带季节雨林可利用能量的分配过程中,潜热通量占据优势,2003和2004年的潜热通量年总量分别占相应年份净辐射年总量的46%和44%,而显热通量年总量分别是相应年份净辐射年总量的12%和11%。西双版纳热带季节雨林2003和2004年的林冠传导率年平均值分别为10.3 mm s-1和10.0 mm s-1。林冠传导率与叶面积指数和空气饱和水汽压差值之间分别呈极显著的正、负线性相关关系,但基本上不受土壤含水量的影响,只是当长期无雨或雨量很小导致土壤含水量低于0.15 m3 m-3时,林冠传导率才与土壤含水量间存在极显著的相关关系。虽然西双版纳降雨量远低于世界上的其他热带雨林地区,特别是干季时的降雨量比较少,但由于雾露水的直接补水效应,在加上干热季时森林生态系统生理调节作用使得林冠集中落叶,以及较小的林冠传导率对森林生态系统蒸腾作用的限制,使得森林的耗水量大为减少,这在很大程度上缓解了干季植物缺水的严重程度,使得该森林生态系统基本上不经受严重的水分胁迫,能够安然度过干旱少雨的季节。
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