第４０卷第２０期２０２０年１０月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．４０，Ｎｏ．２０Ｏｃｔ．，２０２０基金项目：国家重点研发计划（２０１７ＹＦＣ０５０５５０２）；国家自然科学基金（４１７０１２２５）；江苏省自然科学基金（ＢＫ２０１７０９２０）
收稿日期：２０１９⁃０７⁃０４；㊀㊀修订日期：２０２０⁃０５⁃０９
∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｅｃｏｌｏｇｙｊｉａｎｇ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ
debaterＤＯＩ：１０．５８４６／ｓｔｘｂ２０１９０７０４１４０９
纪小芳，龚元，郑翔，鲁建兵，冯明，庄家尧，叶立新，刘胜龙，方万力，王丹，何雪凯，姜姜．凤阳山针阔混交林通量观测源区分布及特征．生态学报，２０２０，４０（２０）：７３７７⁃７３８８．ＪｉＸＦ，ＧｏｎｇＹ，ＺｈｅｎｇＸ，ＬｕＪＢ，ＦｅｎｇＭ，ＺｈｕａｎｇＪＹ，ＹｅＬＸ，ＬｉｕＳＬ，ＦａｎｇＷＬ，ＷａｎｇＤ，ＨｅＸＫ，ＪｉａｎｇＪ．Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｌｕｘｆｏｏｔｐｒｉｎｔｏｆｃｏｎｉｆｅｒｏｕｓａｎｄｂｒｏａｄ⁃ｌｅａｖｅｄｍｉｘｅｄｆｏｒｅｓｔｅｃｏｓｙｓｔｅｍｉｎＦｅｎｇｙａｎｇＭｏｕｎｔａｉｎｏｆＺｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０２０，４０（２０）：７３７７⁃７３８８．凤阳山针阔混交林通量观测源区分布及特征
纪小芳１，龚㊀元２，郑㊀翔１，鲁建兵１，冯㊀明１，庄家尧１，叶立新３，刘胜龙３，方万力３，王㊀丹３，何雪凯３，姜㊀姜１，∗
１南方现代林业协同创新中心，南京林业大学林学院，南京㊀２１００３７２南京林业大学生物与环境学院，南京㊀２１００３７３凤阳山⁃百山祖国家级自然保护区凤阳山管理处，龙泉㊀３２３７００
摘要：基于涡度相关技术的通量观测要求下垫面均匀一致，然而在实际观测中，地形往往非常复杂㊂尤其是丘陵山区森林植被覆盖的区域，不同植被类型的空间分布对该区域的碳通量观测影响很大㊂本研究利用Ｋｌｊｕｎ模型和ＡＲＴＦｏｏｔｐｒｉｎｔＴｏｏｌ，对浙江凤阳山针阔混交林森林生态系统２０１７年全年的观测数据进行分析，探究该区域涡度相关系统在不同季节㊁不同大气稳定度条件下的通量源区变化情况㊂结果表明：受地形的影响，研究区内全年盛行东北风（０ ９０ʎ）和西南风（１８０ ２７０ʎ）；因此，通量的源区分布也主要在东北和西南方向；当通量贡献率达到９０％时，源区长度最大不超过７０００ｍ，当通量贡献率在８０％时，源区长度不超过３０００ｍ；在大气稳定条件下，其源区分布范围总是比大气不稳定条件下的源区范围广㊂在该源区分布范围内，主要以针阔混交林分为主，也分布有少量杉木㊁柳杉和毛竹等纯林，源区贡献从大到小依次为针阔混交林㊁阔叶林㊁杉木林㊁毛竹林㊁柳杉林㊁黄山松林㊂
关键词：凤阳山；针阔混交林；Ｋｌｊｕｎ模型；涡度相关；通量足迹
Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｌｕｘｆｏｏｔｐｒｉｎｔｏｆｃｏｎｉｆｅｒｏｕｓａｎｄｂｒｏａｄ⁃ｌｅａｖｅｄｍｉｘｅｄｆｏｒｅｓｔｅｃｏｓｙｓｔｅｍｉｎＦｅｎｇｙａｎｇＭｏｕｎｔａｉｎｏｆＺｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ
ＪＩＸｉａｏｆａｎｇ１，ＧＯＮＧＹｕａｎ２，ＺＨＥＮＧＸｉａｎｇ１，ＬＵＪｉａｎｂｉｎｇ１，ＦＥＮＧＭｉｎｇ１，ＺＨＵＡＮＧＪｉａｙａｏ１，ＹＥＬｉｘｉｎ３，ＬＩＵ
韩语翻译网站
Ｓｈｅｎｇｌｏｎｇ３，ＦＡＮＧＷａｎｌｉ３，ＷＡＮＧＤａｎ３，ＨＥＸｕｅｋａｉ３，ＪＩＡＮＧＪｉａｎｇ１，∗１Ｃｏ⁃ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｏｆＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＦｏｒｅｓｔｒｙｉｎＳｏｕｔｈｅｒｎＣｈｉｎａ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＢｉｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ３ＦｅｎｇｙａｎｇＭｏｕｎｔａｉｎＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＺｈｅｊｉａｎｇＦｅｎｇｙａｎｇＭｏｕｎｔａｉｎ－ＢａｉｓｈａｎｚｕＮａｔｉｏｎＮａｔｕｒｅＲｅｓｅｒｖｅ，Ｌｏｎｇｑｕａｎ３２３７００，Ｃｈｉｎａbastard
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｌｕｘｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｅｄｄｙｃｏｖａｒｉ
ａｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｓｕｎｉｆｏｒｍｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｓｕｒｆａｃｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｎｔｈｅａｃｔｕａｌｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ｔｈｅｔｅｒｒａｉｎｉｓｏｆｔｅｎｖｅｒｙｃｏｍｐｌｅｘ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｔｈｅａｒｅａｃｏｖｅｒｅｄｂｙｆｏｒｅｓｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅｓｈａｓａｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｃａｒｂｏｎｆｌｕｘｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ＫｌｊｕｎｍｏｄｅｌａｎｄＡｒｔＦｏｏｔｐｒｉｎｔＴｏｏｌｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｄａｔａｏｆｃｏｎｉｆｅｒｏｕｓａｎｄｂｒｏａｄ⁃ｌｅａｖｅｄｍｉｘｅｄｆｏｒｅｓｔｅｃｏｓｙｓｔｅｍｉｎＦｅｎｇｙａｎｇＭｏｕｎｔａｉｎ，Ｚｈｅｊｉａｎｇｐｒｏｖｉｎｃｅｉｎ２０１７．Ｗｅａｉｍｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｆｌｕｘｓｏｕｒｃｅａｒｅａｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｈｅｖｏｒｔｉｃｉｔｙｒｅｌａｔｅｄｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｅｒｅｇｉｏｎｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅａｓｏｎｓａｎｄａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｎｏｒｔｈｅａｓｔｗｉｎｄ（０ ９０ʎ）ａｎｄｔｈｅｓｏｕｔｈｗｅｓｔｗｉｎｄ（１８０ ２７０ʎ）ｐｒｅｖａｉｌｅｄｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａｔｈｒｏｕｇｈ２０１７ｄｕｅｔｏｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｅｒｒａｉｎ；ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｓｏｕｒｃｅａｒｅａｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｆｌｕｘｗａｓｍａｉｎｌｙｉｎｔｈｅｎｏｒｔｈｅａｓｔａｎｄｓｏｕｔｈｗｅｓｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ．Ｗｈｅｎｔｈｅｆｌｕｘｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｔｅｒｅａｃｈｅｄ９０％，
８７３７㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀ｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｆｌｕｘｆｏｏｔｐｒｉｎｔｗａｓｌｅｓｓｔｈａｎ７０００ｍ．Ｗｈｅｎｔｈｅｆｌｕｘｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｔｅｗａｓ８０％，ｔｈｅｓｏｕｒｃｅａｒｅａｌｅｎｇｔｈｗａｓｌｅｓｓｔｈａｎ３０００ｍ．Ｔｈｅｓｏｕｒｃｅａｒｅａｓｗｅｒｅｌａｒｇｅｒ，ｗｈｅｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｍｏｒｅｓｔａｂｌｅ．Ｉｎｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｓｏｕｒｃｅａｒｅａ，ｔｈｅｒｅａｒｅｍａｉｎｌｙｃｏｎｉｆｅｒｏｕｓａｎｄｂｒｏａｄ⁃ｌｅａｖｅｄｍｉｘｅｄｆｏｒｅｓｔ，ｂｕｔａｌｓｏａｓｍａｌｌｎｕｍｂｅｒｏｆｍｏｎｏｃｕｌｔｕｒｅｆｏｒｅｓｔｓｓｕｃｈａｓＣｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａｌａｎｃｅｏｌａｔａ，ＣｒｙｐｔｏｍｅｒｉａｆｏｒｔｕｎｅｉａｎｄＰｈｙｌｌｏｓｔａｃｈｙｓｐｕｂｅｓｃｅｎｓ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｏｕｒｃｅａｒｅａｆｒｏｍｔｈｅｌａｒｇｅｓｔｔｏｔｈｅｓｍａｌｌｅｓｔｉｓｃｏｎｉｆｅｒｏｕｓａｎｄｂｒｏａｄ⁃ｌｅａｖｅｄｍｉｘｅｄｆｏｒｅｓｔ，ｂｒｏａｄ⁃ｌｅａｖｅｄｆｏｒｅｓｔ，Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａｌａｎｃｅｏｌａｔａ，Ｐｈｙｌｌｏｓｔａｃｈｙｓｐｕｂｅｓｃｅｎｓ，Ｃｒｙｐｔｏｍｅｒｉａｆｏｒｔｕｎｅｉ，Ｐｉｎｅｆｏｒｅｓｔ．
ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＦｅｎｇｙａｎｇＭｏｕｎｔａｉｎ；ｆｏｒｅｓｔｅｃｏｓｙｓｔｅｍ；Ｋｌｊｕｎｍｏｄｅｌ；ｅｄｄｙｃｏｖａｒｉａｎｃｅ；ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ
在全球气候变化的背景下，２００２ ２０１１年间ＣＯ２浓度的增加速率达到了（２．０ʃ０．１）ｐｐｍ／ａ，其对温室效应的贡献大约７８％［１］㊂森林生态系统作为主要的碳汇之一，在陆地生态系统中扮演着重要的角色㊂过去几十年大量的研究围绕森林生态系统的碳循环展开，试图了解和掌握其碳排放动态，为分析和解决温室效应等全球环境问题寻找途径㊂
涡度协方差（Ｅｄｄｙｃｏｖａｒｉａｎｃｅ，ＥＣ）方法常用来测量生态系统尺度上地表与大气的ＣＯ２气体交换㊂涡度协方差也称涡度相关法是一种多用于测量植被下垫面与大气间热量㊁物质和动量交换的工具，目前为国际上主流的基于微气象理论的通量观测技术，２０世纪９０年代以来，随着涡度相关法的发展和应用为直接观测不同生态系统ＣＯ２排放和吸收提供了技术方法［２］㊂早期的涡度相关技术多应用于农田㊁湿地㊁草地和森林等几个关键陆地生态系统与大气之间的ＣＯ２交换研究［３］，但受观测高度，大气边界层高度，大气稳定度等环境因素的影响，通量塔传感器所测得的通量值仅代表下垫面的一定区域［４］，因此在应用涡度协方差法时，需要确定其空间代表性和通量源区［５］㊂目前通量源区的模型主要有解析模型㊁大涡模拟模型㊁拉格朗日模型和闭合模型等几类㊂解析模型的假设基础较多，理论上仅适用于下垫面平缓的区域，主要采用梯度扩散理论㊁二维平流扩散方程以及相似理论得出通量贡献区，较著名的有ＫｏｒｍａｎｎａｎｄＭｅｉｘｎｅｒ（ＫＭ）模型㊁ＦＳＡＭ模型和Ｈｏｒｓｔ－Ｗｅｉｌ模型［６⁃９］；大涡模型最初用于大气和环境科学的研究，但其物理机理㊁计算比较复杂繁琐，耗时，消耗大量的存储空间，不适宜于长期通量观测数据下
的计算［１０⁃１１］；拉格朗日模型是基于拉格朗日粒子扩散的数值模拟，理论上严格考虑了扩散的均匀分布约束，可以正确的反映出非均匀湍流中的扩散，较为著名的有Ｈｓｉｅｈ模型以及Ｋｌｊｕｎ模型［１２⁃１３］㊂２０１５年由Ｋｌｊｕｎ［１４］等提出的三维通量足迹模型更加适用于长期连续且多时间序列的通量塔观测源区计算，运算速度更快㊂目前应用ＦＳＡＭ模型［５，９，１５⁃２３］和ＫＭ模型［２４⁃２７］的研究较多，但是对Ｋｌｊｕｎ模型［２８⁃２９］实际进行运用的研究较少㊂对通量源区的主要研究结果发现生长季的源区分布在任何状态下均小于非生长季［５，２４⁃２５，３０⁃３１］；但是也有研究表明在大气不稳定状态下时，非生长季的源区面积大于生长季［３２］；在稳定大气条件下的通量源区长度要显著大于不稳定条件下［３３］；不同时间其通量源区的大小有所不同［１６］，随着研究的深入与实际需要针对下垫面不均一的森林生态系统碳通量的监测方法也逐渐成为研究的热点［３４］㊂ＳｃｈｍｉｄＨＰ等［３５］对位于尼日尔萨赫勒地区的虎灌木（粗砂和灌木交错分布）进行研究发现从单一位置进行测量不能代表生态系统的空间湍流通量㊂ＳｏｇａｃｈｅｖＡ等［３６］利用ＳＣＡＤＩＳ模型对山脊不同位置的通量值进行研究发现，相比较于同等高度，背山脊处的通量所受到的干扰最大，而通量塔的最佳建设位置在山脊顶部㊂而目前使用的最多的为ＡＲＴ（ＡｇｒｏｓｃｏｐｅＲｅｃｋｅｎｈｏｌｚＴａｎｉｋｏｎ）ＦｏｏｔｐｒｉｎｔＴｏｏｌ模型（基于ＫＭ模型）来实现对空间异质性不同土地类型对所测通量所占比例的确定［１２，２７］㊂
本研究利用Ｋｌｊｕｎ通量足迹模型（后简称Ｋｌｊｕｎ模型）和ＡＲＴＦｏｏｔｐｒｉｎｔＴｏｏｌ（ＫＭ模型），对浙江凤阳山通量塔２０１７年全年的观测数据进行分析，探讨该森林生态系统在不同时间跨度㊁不同大气条件下的通量源区变化情况以及不同土地类型的对通量观测值的贡献，对研究区通量观测值的空间代表性作出解释，为其他森林生态系统ＣＯ２通量研究和类似下垫面的通量源区评估提供服务和参考㊂
１㊀材料与方法
１．１㊀研究区概况㊀㊀研究区位于中国东南部的浙江丽水龙泉市凤阳山自然保护区内，该区建于１９７５年，现有管理面积１５１７１ｈｍ２［３７⁃３８］㊂位于东经１１９ʎ０６ᶄ １１９ʎ１５ᶄ㊁北纬２７ʎ４６ᶄ ２７ʎ５８ᶄ㊂保护区森林覆盖率达到了９０．８％，属于中亚热带温暖湿润气候区，同时受海洋性气候和季风影响较大，研究区内雨量充沛，多年平均降水量达到２４００ｍｍ，降水集中于４ ６月，占全年的８０％，湿度大，雾多；年均气温１２．８ħ，极端高低温分别为３０．２ħ㊁－１２．５ħ，月均气温最高２８ħ左右，最低６ħ １３ħ，年蒸发量达到１１７０ｍｍ以上，无霜期２７５ｄ，有效积温约６５００ħ［３９⁃４０］㊂四季分明，一般３月底４月初入春；７月初入夏；８月中旬入秋；１１月中旬入冬，光照资源丰富［４１］㊂土壤类型主要为黄壤土，分布在海拔８００ｍ之上的高山坡地㊂地形以山地为主，地势较高，沟壑交错，
保护区的黄茅尖，海拔高达１９２８ｍ，为江浙第一高峰㊂保护区内的通量塔于２０１６年１０月搭建完成，位于研究区中心，其所在下垫面为阴坡２４ʎ，森林遍山野岭，风浪区无限大，树冠高度大部分分布均匀，符合Ｋｌｊｕｎ模型的使用条件［４２］，周围林地以木荷㊁杉木和木楠混交为主，平均冠层高度约１５ｍ，平均林龄约４０ａ㊂植物资源丰富，形成多优势种结构特征㊂人工杉木林和人工柳杉林分布在海拔１４００ １５００ｍ左右，木荷在海拔３００ｍ，９００ｍ和１５００ｍ处均有分布，黄山松在海拔６００ｍ和１３００ｍ处均有分布，多脉青冈和黄山木兰在海拔１５００ｍ左右有分布［４３］
图１㊀凤阳山研究区土地利用类型地形图
Ｆｉｇ．１㊀ＴｏｐｏｇｒａｐｈｉｃｍａｐａｎｄｌａｎｄｕｓｅｔｙｐｅｓｉｎＦｅｎｇｙａｎｇｓｈａｎｒｅｓｅａｒｃｈａｒｅａ
１．２㊀观测方法和数据处理
2016年4月30日研究区中心建有高４０ｍ的观测铁塔，塔上装有通量和梯度系统㊂通量观测系统的传感器有数据采集器（ＣＳＩＣＲ３００，ＣａｍｐｂｅｌｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｃ．，ＵＳＡ），三维超声及ＣＯ２／Ｈ２Ｏ分析仪（ＩＲＧＡＳＯＮ，ＣａｍｐｂｅｌｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｃ．，
９７３７㊀２０期㊀㊀㊀纪小芳㊀等：凤阳山针阔混交林通量观测源区分布及特征㊀
０８３７㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀ＵＳＡ），四分量辐射表（ＣＮＲ４，ＣａｍｐｂｅｌｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｃ．，ＵＳＡ），空气温湿度（ＨＭＰ１５５Ａ，ＣａｍｐｂｅｌｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｃ．，ＵＳＡ），土壤热通量板（ＨＦＰ０１，ＣａｍｐｂｅｌｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｃ．，ＵＳＡ）㊂配套的气象观测系统为６层梯度观测（空间高
度２㊁８㊁１６㊁２４㊁３２㊁４０ｍ，土壤深度１０㊁２０㊁３０㊁４０㊁６０㊁９０ｃｍ），梯度系统测量大气中不同高度的温度㊁湿度㊁风速㊁风向以及不同深度土壤含水量和土壤温度，适用于不同的下垫面和大气条件，是边界层气象㊁农林气象㊁大气环境监测最普遍运用和最基本的观测手段㊂主要传感器有土壤温度传感器（ＴＣＡＶ）㊁土壤水分传感器（ＣａｍｐｂｅｌｌＣＳ６１６，ＣａｍｐｂｅｌｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｃ．，ＵＳＡ）㊁风向传感器（ＭｅｔＯｎｅ０２０Ｃ，ＣａｍｐｂｅｌｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｃ．，ＵＳＡ）㊁数据采集器（ＣＳＩＣＲ３００，ＣａｍｐｂｅｌｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｃ．，ＵＳＡ）㊁６层风速传感器（ＭｅｔＯｎｅ０１０Ｃ，ＣａｍｐｂｅｌｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｃ．，ＵＳＡ）㊁ＨＯＢＯ雨量传感器（ＯｎｓｅｔＲＧ３⁃Ｍ，ＣａｍｐｂｅｌｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｃ．，ＵＳＡ）和空气温湿度传感器（ＨＭＰ１５５Ａ，ＣａｍｐｂｅｌｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｃ．，ＵＳＡ）㊂整套观测系统于２０１６年１０月修建完成㊂研究人员每隔三个月去现场进行数据下载和维护仪器等工作㊂本研究选取凤阳山通量塔２０１７全年的连续通量观测数据㊂采集到的数据经过在线程序（ＥａｓｙＦｌｕｘＴＭ⁃ＰＣ，ＣａｍｐｂｅｌｌＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ＵＳＡ，ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｃａｍｐｂｅｌｌｓｃｉ．ｃｏｍ／）处理，ＥａｓｙＦｌｕｘ程序中所用代码均与ＥｄｄｙＰｒｏ（Ｌｉ⁃ＣＯＲ，ＮＥ，ＵＳＡ，ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｌｉｃｏｒ．ｃｏｍ／）软件所用源代码一致㊂主要处理过程包括：野点去除㊁坐标旋转㊁ＷＰＬ校正㊁建立数据质量等级指标（１ ９）等最后得到３０ｍｉｎ时间间隔的通量和微气象数据序列［４４⁃４５］㊂之后对数据进行
筛选，主要是去除降雨及降雨前后１ｈ数据；剔除红外分析仪信号强度低于０．８的数据；去除质量控制等级标记为 ９ 的数据［４６］㊂基于本文剔除数据的原则，２０１７年的通量数据有效率为５１％，来进行通量贡献区分析，一般通量数据有效率超过５０％则具有代表性［２６，２８］㊂依据凤阳山当地的实际气候状况，季节划分以３㊁４㊁５月为春季，６㊁７㊁８为夏季，９㊁１０㊁１１为秋季，１㊁２㊁１２月为冬季［４７］㊂
关于热爱祖国的演讲稿１．３㊀通量足迹模型
一般通量观测塔上红外分析仪所测得的通量值为某一时刻迎风方向上对观测值产生影响的下垫面空间代表区域的碳源或碳汇强度，对观测点通量值有贡献的下垫面区域即为通量贡献区［４８⁃４９］㊂以观测点通量塔为原点（０，０）建立坐标，ｘ轴的正值方向代表上风距离：
Ｆｃ（０，０，ｚｍ）＝ʏＲＱｃ（ｘ，ｙ）ｆ（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙ（１）式中Ｚｍ为有效观测点高度，ｆ为碳源或碳汇的转换函数即ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ函数，代表了表面上某点（ｘ，ｙ）对Ｚｍ处观测值的贡献率密度，Ｑｃ代表的是表面碳源或碳汇的点源强度，Ｆｃ为在Ｚｍ处所测得的通量值，Ｒ代表对通量值有贡献的下垫面区域［７］㊂
Ｚｍ＝Ｚｒｅｃｅｐｔｏｒ－Ｚｄ（２）式中Ｚｒｅｃｅｐｔｏｒ为通量塔相对于地面的观测高度，Ｚｄ为零平面位移高度，采用森林冠层高度的２／３［５０⁃５１］㊂
而侧风积分足迹函数ｆｉｙ则主要受到上风距离（ｘ），有效动力学高度（Ｚｍ），大气边界层高度（ｈ），摩擦风速（ｕ∗）和垂直风速脉动的标准差（σｗ）等几个参数决定㊂以上参数除了ｈ需要单独计算，主要与Ｌ（Ｏｂｕｋｈｏｖ，奥布霍夫长度）有关，详细计算方法Ｋｌｊｕｎ文章中给出［１４］，其他的都可以通过ＥａｓｙＦｌｕｘＴＭ在线程序处理获取［４６］㊂由量纲分析（Π定理），将以上变量有可能构成的无量纲参数组如下所示：
Π１＝ｆｉｙＺｍ（３）
Π２＝ｘＺ
（４）
hazelnutｍ
Π３＝（ｈ－Ｚｍ）ｈ＝１－Ｚｍｈ（５）
（６）
Π４＝σｗμ
patience作文
∗
侧风积分足迹的无量纲函数Ｆ∗可以由为上风距离Ｘ∗表示，即Ｆ∗＝φ（Ｘ∗），由Ｘ∗＝Π２Π３－１Π４，Ｆ∗＝
Π１Π３－１Π４可得到：
Ｆ∗＝ａ（Ｘ∗＋ｄｃ）ｅｘｐ［ｂ（１－Ｘ∗＋ｄｃ］（７）
式中的ａ，ｂ，ｃ，ｄ为通过后向拉格朗日随机粒子扩散模型（ＬＰＤＭ⁃Ｂ）不断的实验计算出的各拟合参数，均与粗糙度（ｚ０）有关㊂用Ｚｍ／Ｌ来判别大气稳定度，其中Ｌ为Ｏｂｕｋｈｏｖ长度（可由ＥａｓｙＦｌｕｘ在线程序计算获取），
当Ｚｍ／Ｌ＞０时，大气为稳定状态，而当Ｚｍ／Ｌ＜０时，大气为不稳定状态［２１］㊂一般在分析中常用贡献率密度的Ｐ水平等值线所包围的区域（一般取Ｐ＝０．８或０．９）来表示ＥＣ系统的观测范围［２１］，这里参考Ｋｉｍ等［４２］基于Ｋｌｊｕｎ模型的森林生态系统通量源区的研究方法，本研究选取Ｐ＝０．８［４２］，Ｋｌｊｕｎ等［４２］还提供了该模型的在线数据处理网站（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ．ｋｌｊｕｎ．ｎｅｔ／ｉｎｄｅｘ．ｐｈｐ），该研究下载了该模型的开源Ｍａｔｌａｂ（ＭａｔｈＷｏｒｋｓ，
ＵＳＡ，ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｍａｔｈｗｏｒｋｓ．ｃｏｍ／）函数代码应用于浙江凤阳山针阔混交林森林生态系统的通量足迹研究㊂２㊀结果与分析
２．１㊀主风向分析
从图２和表１可以清晰的看到凤阳山森林全年和四季的风速和风向分布频率，除秋季的主风向为东北风之外，其余季节与全年的主风向均为西南风㊂结合图１中的地形可以看出，风向受到地形的很大影响，由于通量塔位于山坡上，所以其西北方向的风受到山坡高度的影响，很难传输到通量塔所在位置，而西南方向海拔从通量塔位置开始逐渐增高，因此不会完全阻挡风，给风的传输提供了可能，东北和西南方向也是如此㊂同时从表１中的白天和黑夜不同风频数据可以看出，全年昼夜风向相反，白天和黑夜的主风向分别为东北风和西南风，可能受到山谷风的影响［５２］㊂
表１㊀不同时间不同风向的风频
Ｔａｂｌｅ１㊀Ｗｉｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｉｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅｓ
时间Ｔｉｍｅ
led是什么意思
风频／％（Ｗｉｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）东北风（０ ９０ʎ）Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｗｉｎｄ东南风（９０ １８０ʎ）Ｓｏｕｔｈｅａｓｔｗｉｎｄ西南风（１８０ ２７０ʎ）Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔｗｉｎｄ西北风（２７０ ３６０ʎ）Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｗｉｎｄ主风向Ｐｒｅｖａｉｌｉｎｇｗｉｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎ春Ｓｐｒｉｎｇ
３１．２５．９１５２．９４９．９４西南风夏Ｓｕｍｍｅｒ
２５．６３３．８４９．２５２１．３１西南风秋Ａｕｔｕｍｎ
2021软科中国大学排名４９．７３６．５４３３．６１０．１３东北风冬Ｗｉｎｔｅｒ
３４．３２９．２８４８．４３７．９６西南风全年Ｙｅａｒｌｙ
３４．１６６．３４４６．９６１２．５４西南风全年白天Ａｌｌｄａｙ
５２．７７８．３９２７．９９１０．８４东北风全年黑夜Ａｌｌｎｉｇｈｔ２６．４４５．６４５３．２３１４．６９西南风２．２㊀研究区总体通量源区特征
利用Ｋｌｊｕｎ模型计算出３０ｍｉｎ时间间隔的９０％的通量贡献率的通量足迹，并绘制出其所对应的上风距离分布图和累计频率概率图㊂从图中可以明显的看出，通量贡献区最远点的分布比较集中，距离通量塔观测点最远的距离为７０００ｍ，主要的通量测量值来自于东北和西南方向，结合全年的风向风速图２可以发现，风向和风速是影响通量贡献区的主要因素㊂
对全年的贡献率在１０ ８０％的源区分布进行分析发现，在不稳定条件下的源区面积明显小于稳定条件㊂当大气处于不稳定条件时，其通量贡献率在８０％的源区面积为０．８９ｋｍ２，源区长度在３２３．６２ ８３９．６２ｍ间，北京东直门
０ ９０ʎ方向上源区长度达到最大，此时大气做垂直剧烈运动，物质不稳定输送速度很快，涡流更易形成和传播，ＥＣ系统所测得的通量值来自上风向更短距离，导致其源区面积较小；而当大气处于稳定条件时，其通量贡
１８３７㊀２０期㊀㊀㊀纪小芳㊀等：凤阳山针阔混交林通量观测源区分布及特征㊀
图２㊀研究区风向风速玫瑰图
Ｆｉｇ．２㊀Ｔｈｅｗｉｎｄｒｏｓｅｍａｐｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａ
献率在８０％的源区面积为４．８８ｋｍ２，源区长度在６７２．６９ ２３９０．４９ｍ之间，在１８０ ２７０ʎ方向上源区长度达到最大，空气的湍流运动较弱，物质上下垂直扩散速度比较缓慢，ＥＣ系统可以测得来自较远距离的涡流，因此所代表的源区面积较大［１６，２４，５３］㊂２．３㊀不同季节的通量源区足迹气候态特征
图６表示在４０ｍ观测高度Ｋｌｊｕｎ模型评价浙江凤阳山针阔混交林分别在春㊁夏㊁秋㊁冬季节在大气条件稳定和不稳定条件通量贡献率为８０％时的源区分布图㊂可以看出，通量贡献区存在季节差
异，不同季节通量贡献区的面积和主要分布方向都有差异，稳定条件下的源区面积要明显大于不稳定大气条件下，与全年的源区分布规律相似，且源区的方向和形状均与风向风速图相一致㊂春季在不稳定和稳定条件的源区面积分别为０．６４ｋｍ２和４．８９ｋｍ２，源区长度分别在２７７．０８ ７０７．４１ｍ和６２２．７３ １８８７．５８ｍ之间，分别在０ ９０ʎ和１８０ ２７０ʎ方向源区长度达到最大㊂夏季在不稳定和稳定条件下的源区面积分别为１．０７ｋｍ２和２．５８ｋｍ２，源区长度分别在４４２．０４ １８２２．５３ｍ和３２９．４０ １８８０．０１ｍ之间，源区长度最大值均出现在１８０ ２７０ʎ方向㊂秋季在不
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