高寒金露梅灌丛草甸植被反射率特征

高寒金露梅灌丛草甸植被反射率特征内容摘要：

２７卷 第 ３期 ２ ６５～２６ ９页　 ２００９年 ５月　 山 地 学 报　 Ｊ ＯＵＲＮＡＬ　 ＯＦ　 ＭＯＵＮＴＡＩ Ｎ　 ＳＣＩ ＥＮＣＥ　 Ｖｏ１ ．２７。Ｎｏ．３　ｐｐ２６５～２６９　 ｍａｙ，２００９　 文章 编 号 ：１ ０ ０８—２７８ ６一（２ ００９）３—２６５—０５　 高寒 金露 梅灌 丛 草甸 植 被反 射 率特 征　 李英年　， 赵亮　， 赵新全　， 王勤学　， 杜明远。， 张法伟　 （１ ．中国科学院西北高原生物研究所 ，青海 西宁 ８１ ０００１；２．日本国立环境研究所，日本 筑波 ３０ ５００５３； 　 ３．日本农业环境技术研究所 ，日本 筑波 ３０５８ ６０４；４．中国科学院研究生院 ，北京 １ ０ ００４９） 　 摘 要 ：根据祁连山海北高寒金露梅灌丛 草甸 ２ ０ ０４年 观测的太 阳总辐 射和反射辐 射资料 ， 分析 了高寒金露 梅灌　 丛 草甸 植 被 反 射 率 （ Ａ）的变 化 特 征 。结 果 表 明 ， 金 露 梅 灌 丛 草 甸 Ａ 在 日问 或 一 年 问 均 表 现 出 “Ｕ”型 变 化 规 律 ， 晴　 天、 昙天和阴云天气状况下的早晚略有差异 ， 中午前后的 Ａ值三者无明显差异 。季节不同下垫面性质不 同的影响 ， 　 Ａ的分布不 同。海北高寒金露梅灌丛草甸 Ａ的月平均在植物生长季 内５—９月为 ０．１ ５， 植物非生长季 的 ｌ Ｏ月 一翌　 年 ４月 为 ０． ２ ０， 年平 均 Ａ为 ０．１ ８。 　 关键词 ：高寒金露梅灌丛草甸； 反射率 ； 植物生长季和非生长季 ； 变化特征　 中 图分 类 号 ：Ｑ９ ４８ 　 文 献标 识 码 ：Ａ　 生 态 系统 中太 阳辐射 能 是 生 命 活 动 的根 本 能　 显的地带性分布规律。在青藏高原其分布面积仅次　 于高 山嵩 草（Ｋｏ ｂｒ ｅ ｓ ｉ ａ　 ｐｙ ｇｍａｅ ａ）草 甸 ，是 良好 的天 然　 放牧 草场 。本文利 用祁连 山海北 高寒金露 梅灌丛 草　 甸 的辐射 长期观测 结果 ， 分 析其 Ａ的基 本 特 征 。对　 该生 态系统 的能量 流动及其 物质循 环过程研 究提供　 依据 。 　 源， 它 通过对植 物的生 理生化作 用 ， 直接 或 间接影响　 地球植 物群落 结构 、 分 布 以及植 被生产 力 的形 成 ， 是　 生态 系统结 构 、功 能 基 本 外 源驱 动 力 。因 此 ，生 态　 学、 微气 象研究 者对 于太 阳辐射 以及反 射 辐射 和反　 射率 （ Ａ）的气候 变 化特 征研 究 极 为重视 ¨　 。通 常　 照射到植 被冠层 表面 的太 阳辐 射一部分 被反射 回太　 空， 其余部分进入植物生态系统中进行转化和交换 ， 　 但 反射强 度因下垫 面 性 质差 异 而不 同 ， 这 不仅 表 现　 １ 研 究 地 区 与研 究 方法　 在植被类型、 地理和地形分布等方面， 同类型植被的　 不 同生长 时期也有 差异 。然 而 ， 对 于下 垫 面 Ａ 的研　 究 常见 于森林 、草地 、 农 田等 ¨　 Ｊ ，较 少 涉及 青 藏 高　 １．１ 　 自然概 况　 本 研究在 中 国科学 院海北 高寒 草甸生 态系统定　 位站 （海 北站 ）东北方 ７　ｋｍ处 的高寒 金 露梅 灌丛 草　 甸实验 区进行 。海北 站 地 处青 藏 高原 东 北 隅 ， 祁 连　 原 高寒金露 梅 （Ｐｏ ｔ ｅ ｎｔ ｉ ｌ ｌ ａ　 ｆｒ ｕｔ ｉ ｃ ｏｓ ａ）灌丛 草甸 。 　 金露梅 系蔷薇 科 委 陵菜 属植 物 ， 是寒 温 带 多 年　 生落 叶灌木 的典 型 植 物 之 一 ，广 布 于 我 国东 北 、 华　 北、 西北 、 西南 的高 山地 区 ， 在 朝鲜 、 蒙古 和俄 罗斯 的　 西伯 利亚亦有 分布　 。在 青藏 高 原 ， 多分 布 在 东部　 海拔 ２　 ７００～４　 ５００　 ｍ 的山地 阴坡 、土壤 湿度 较 高 的　 平缓滩地 ，以及 地 下水 位 较高 的 河谷 阶地 。具有 明　 山北支 冷龙 岭 东 段 南 麓 的大 通 河 河 谷 （１ ０１。１９ 　Ｅ、 　 ３ ７。 ３７ 　 Ｎ， 海拔高度约为 ３ 　 ２ ４ ０ 　 ｍ）。据调查＂Ｊ ， 该实　 验 区植 被 以 ２层植 物群 落 ， 结构 简单 ， 除上层金露 梅　 外， 底层 草本植物 种类组 成丰 富 ， 生物生 产力高 。金　 露梅 灌从株 高一般 在 ３０—４０　 ｃｍ， 最高达 ６０　 ｃｍ。调　 查地 段有 ４７种 植 物组 成 ，隶属 １ ５科 ３７属 ， 总 盖度　 收 稿 日期 （Ｒｅｃ ｅｉ ｖ ｅ ｄ　 ｄａ ｔ ｅ）： ２０ ０８—０６—３ ０； 改 回 日期 （Ａｃｃ ｅｐ ｔ ｄ ）：２００ ｅ ９—０３—０１。 　 基金项 目（Ｆｏ ｕｎｄ ａｔ ｉ ｏ ｎ　 ｉ ｔ ｅｍ）： 中国科学院知识创新工程重要方向项 目（ＫＺＣＸ２一Ｙｗ 一４３２一１）；国家科技部支撑项 目（ ２００６ＢＡＣ０８Ｂ ０２）项 目 ； 　 中国科学院西部行动计划项 目（ＫＺＣＸ２一ＸＢ２—０６—０１）； 中 日合作“温暖化影响的早期监测网络系统建设”项 目基金项 目：中科院知　 识创新工程重要方向项 目（ＫＪ ＣＸ２一Ｙｗ 一４３２—１）； 科技部支撑项 目（２ ００６ＢＡＣ０８Ｂ０２）项 目；中科院西部行动计划项 目（ＫＺＣＸ２一ＸＢ２　 一 Ｏ６—０１）。【Ｓｕｐｐ ｏｒ ｔ ｄ　ｂ ｅ ｙ 　Ｋｎｏｗｌ ｅ ｄｇ ｅ 　 Ｉ ｎ ｎｏｖ ａ ｔ ｉ ｏｎ 　 Ｐｒ ｏ ｊ ｅｃ ｔ 　 ｏ ｆ 　 Ｔｈｅ 　Ｃｈｉ ｎｅ ｓ ｅ 　 Ａｃａ ｄｅ ｍｙ 　 ｏ ｆ 　 Ｓ ｃｉ ｅｎ ｃ ｅｓ（ＫＪＣＸ２一Ｙｗ 一４３ ２一１）： Ｎａ ｔ ｉ ｏｎ ａ ｌ 　Ｋｅ ｙ 　 Ｔｅ ｃｈ— 　 ｎ ｏｌ ｏ ｇ ｙ　 Ｒ＆Ｄ　 Ｐｒ ｏｇ ｒ ａｍ （ ２０ ０６ＢＡＣ０８Ｂ０２）； ｈｅ Ｔ 　 ＣＡＳ　 Ａｃ ｔ ｉ ｏｎ—Ｐｌ ａ ｎ　 ｆ ｏ ｒ 　 Ｗｅ ｓ ｔ 　 Ｄｅｖ ｅｌ ｏ ｐｍｅｒ ｉ ｔ（ＫＺＣＸ２一ＸＢ２—０ ６—０１）．］ 　 作者简介 （Ｂｉ ｏｇ ｒ ａｐｈｙ）： 李英年 （１ ９６２一）， 男， 副研究员，主要从事生物气象、 全球变化研究工作。［Ｌｉ 　 Ｙｉ ｎｇ ｎｉ ａ ｎ（１９ ６２一），Ａｓ ｓ ｏｃｉ ａｔ ｅ 　 ｐ ｏｆ ｒ ｅｓ ｓ ｏｒ，Ｍａ． 　 ｊ Ｏ Ｆ 　 ｒ ｅ ｓ ｅ ａｒ ｃｈ 　 ｉｅｌ ｆ ｄ 　 ｉ ｎ　 Ｂｉ ｏ ｍｅ ｔ ｅ ｏｒ ｏｌ ｏｇ ｙ．］Ｅ—ｍａｉ ｌ ： ｙ ｎｌ ｉ ＠ ｎｗｉ ｐｂ．ａ ｅ． ｃｎ 　 山 地 学 报　 ２ ７卷　 ９１％ ， 草高 ８～１ ６　ｃ ｍ。优 势 种 有 藏 异燕 麦 （Ｈｅ ｌ ｉ ｃ ｔ ｏ． 　 １．２ 研究 资材料　 ｔ ｒ ｉ ｃ ｈｏｎ　 ｔ ｉ ｂｅ ｔ ｉ ｃ ｕｍ）、 垂 穗披碱 草 （Ｅｌ ｙｍｕｓ 　ｎｕｔ ａｎ ｓ）， 次优　 辐射观测仪器 由中国通量网（Ｃｈ ｉ ｎ ａ 　 Ｆ ｌ ｕ ｘ） 在海　 北站东 北金 露梅灌 丛草 甸实 验地投 入 的涡度 相关观　 测系统 及 常规 气 象 观测 仪 进 行 。总 辐射 表 （ＣＭ１ 　 １， 　 Ｋｉ ｐｐ＆ Ｚｏ ｎｅｎ， ＵＳＡ）安 装 高度 离植 被 冠 面上 方 １ ．５ 　 ｍ。气象 要素 观 测 了气 温 、湿 度 、地 温 、降 水 等 。另　 还有 人工 气象 站观 测 的云量 、日照 时 间等 。其 本文　 所 采用 的资料 为 ２００４年 ， 北 京时 间 ，以 ０： ０ ０划 分 日　 界 。 自动 采集 系统 数 据 的采 集 频 率 为 ｌ ０　Ｈｚ，输 出　 ３０　 ｍｉ ｎ平 均值 。 　 势种 有 异 针 茅 （Ｓｔ ｉ ｐａ 　ａｌ ｉ ｅ ｎａ）、羊 茅 （Ｆｅ ｓ ｔ ｕｃ ａ　ｏ ｖ ｉ ｎａ　 Ｌ．）、 紫羊 茅 （Ｆｅ ｓ ｔ ｕ ｃ ａ　 ｒ ｕｂｒ ａ）、 线 叶嵩草 （ Ｋｏｂ ｒ ｅ ｓ ｉ ａ 　 ｃ ａ ｐ． 　 ｉ ｌ ｌ ｆｏｌ ｉ ｉ ａ），伴 生 种 有 柔 软 紫 菀 （Ａｓ ｔ ｅ ｒｆ ｌａｃ ｃ ｉ ｄｕｓ）、山地　 早 熟禾 （Ｐｏ ａ　 ｏｒ ｉ ｎｏ ｓ ａ）、 棘豆 （Ｏｘ ｙｔ ｒ ｏ ｐｉ ｓ 　 ｏｃ ｈｒ ｏｃ ｅ ｐｈａｌ ａ）、 　 瑞 苓 草 （Ｓａｕ ｓ ｓ ｕｒ ｅ ａ　ｎｉ ｇｒ ｅ ｓ ｃ ｅｎ ｓ）、珠 芽 蓼 （Ｐｏ ｌ ｙ ｇｏｎｕｍ　 ｖｉ ｖ ｉ ｐａｒ ｕｍ　 Ｌ．）、 矮 火 绒 草 （Ｌｅ ｏｎｔ ｏ ｐｏｄｉ ｕｍ　ｎ ４ １ ｎｌ ｔ ｍ）、尖　 叶龙 胆 （Ｇｅｎｔ ｉ ａｎａ　ａｒ ｉ ｓ ｔ ａｔ ａ）、糙 毛 野 青 茅 （Ｄｅ ｙ ｅ ｕｘｉ ａ 　 ａｒ ｕｎｄｉ ｎａｃ ｅ ａ）、 花苜 蓿 （Ｔｒ ｉ ｇｏｎ ｅｌ ｌ ａ　 ｒ ｕｔ ｈｅｎｉ ｃ ａ ）、圆萼 摩　 苓草 （Ｍｏｒ ｉ ｎａ　 ｃ ｈｉ ｎｅ ｎ ｓ ｉ ｓ）等 。 　 由于金 露梅 系寒 温 带 多 年生 落 叶 灌木 ， 故 金 露　 ２ 结果与分析　 梅灌 丛草甸 在不 同季节 其外表 景观 截然 不 同。春季　 （ ４～５月 ）地表 处于 全年最 干燥 时期 ， 底 层 土壤 仍在　 冻结 ， 经冬 季放 牧 ， 植 物 现 存 量极 低 ， 部 分 地 面 甚 至　 裸 露 。该 时期植 物 进入 萌 动 发 芽初 期 ， 但 金 露 梅 的　 ２．１ 　 Ａ的 日变化　 图 １给出 了 １～１ ２月 Ａ的 月平 均 日变化 ， 其 中　 发芽稍 迟 。夏 季到秋 季 阶段 ， 植 物生长 繁茂 ， 土壤 潮　 ５～９月代 表植 物生 长 季 ，１～４月 和 ｌ ０～１ ２月 代表　 了植 物非 生长季 。图 １看 到 ， 不 论 是植 物 非 生 长季　 湿， 基 本处于 不放 牧 时期 。秋季 后 期 到 次年 春 季 前　 还是 生长 季 ， Ａ在 日出后 和 日落 前 较 高 ， 而 且 不 同月　 期为 全年放牧 最重 （多 ）时期 ， 放 牧 主要 以马 和牦 牛　 份 差异较 大 ， 最 高可 达 ０．４以上 。 日间太 阳高 度 角　 为主， 在金露梅灌丛 内因降雪时有积雪覆盖。 　 在长期 的生 物 和气 候 综合 影 响 下 ， 发 育着 典 型　 的暗沃寒冻 雏形 土 ，因草 本 植 物根 系与 金 露梅 灌 丛　 的木 本根 系交织一