耿思文，吳志祥*，楊 川

(1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 橡膠研究所，海南 海口 571101；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 儋州熱帶作物科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，海南 儋州 571737；3.海南大學(xué) 林學(xué)院，海南 ?？?570228)

森林生態(tài)系統(tǒng)水文過程研究是探究流域或區(qū)域水文過程的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，有重要的研究價(jià)值[1]。水汽通量是指在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的水汽量，森林生態(tài)系統(tǒng)水汽通量主要包括植被蒸騰、冠層截留降水蒸發(fā)以及土壤水分蒸發(fā)三部分通量之和[2]，是森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)過程中的重要環(huán)節(jié)和重要載體，在森林物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)中都起著重要作用。蒸散和水汽通量是重要的水分狀況指標(biāo)，是地球陸地表面水分的重要來源[3]，研究水汽輸送過程對于了解森林生態(tài)系統(tǒng)的水分循環(huán)特征、物質(zhì)流動(dòng)和能量分配、深入理解其結(jié)構(gòu)和進(jìn)程等有重要的意義[4,5]。近年來，渦度相關(guān)法由于能較準(zhǔn)確、長期連續(xù)地對地表—大氣間的湍流進(jìn)行觀測，能同時(shí)測定氣象因子以及各能量組分[6]，且對環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)干擾小，因此該方法已成為國際通量觀測網(wǎng)通量觀測的標(biāo)準(zhǔn)方法，在陸地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中得到廣泛應(yīng)用[7,8]，國內(nèi)學(xué)者也利用此方法對多種陸地生態(tài)系統(tǒng)水汽循環(huán)過程進(jìn)行了觀測和研究[9-11]。

熱帶天然橡膠(Hevea brasiliensis)人工林在海南、云南、廣東等地大面積推廣種植，是旱地建立的最好生態(tài)系統(tǒng)之一[12]。本研究以海南儋州地區(qū)橡膠林為對象，利用渦度相關(guān)觀測技術(shù)研究其2017-2018年間水汽通量的變化特征，結(jié)合降雨量探究水分收支情況，為橡膠林的水分管理提供一定理論支持，從而達(dá)到提升栽培管理效率和產(chǎn)量的目的。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究地點(diǎn)位于海南省西北部中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)農(nóng)場第三試驗(yàn)區(qū)，農(nóng)業(yè)部儋州熱帶農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)野外科學(xué)觀測試驗(yàn)站內(nèi)(19°32′47″N，109°28′30″E)，海拔高度114 m，地形平坦，年均溫23.5℃～24.1℃，屬典型熱帶海島季風(fēng)氣候，受熱帶季風(fēng)影響旱雨季分化明顯，5-10月份是雨季，11至翌年4月為旱季，年均降水量約1 800 mm。樣地所在的橡膠林品系為熱研7-33-97，2001年種植，2008年試割，2009年正式開割[13]，栽植密度(3 m×7 m)。試驗(yàn)區(qū)土壤為砂質(zhì)黏壤土，土層厚度約100 cm，通透性好，蓄水保肥能力較差。膠林結(jié)構(gòu)單一且分層明顯，上層為橡膠林喬木層，林冠高度20 m，下層為林下草本層，高度0.5 m。樣地林下間種鶴望蘭(Strelitziareginae)，其余自生草本植物主要有弓果黍(Cyrtococcumpatens)、山麻桿(Alchornearugosa)、露籽草(Ottochloanodosa)、竹節(jié)草(Chrysopogonaciculatus)、杯莧(Cyathulaprostrata)、含羞草(Momosapudica)等[14]。

1.2 研究方法

1.2.1 通量觀測方法 試驗(yàn)地中設(shè)有50 m高的觀測塔，塔上分層設(shè)置相應(yīng)的觀測和數(shù)據(jù)收集儀器。與研究相關(guān)的主要包括開路渦度協(xié)方差系統(tǒng)(open path eddy covariance,OPEC)和森林常規(guī)氣象梯度觀測系統(tǒng)(routine meteorological system,RMET)。其中OPEC安裝高度為25 m，包括三維超聲風(fēng)速儀CSAT-3、開路紅外CO2/H2O氣體分析儀Li-7500、數(shù)據(jù)采集器CR3000共3部分，取樣頻率為10 Hz；RMET系統(tǒng)沿觀測塔垂直分布在地上和地下兩部分，所采集的氣象因子包括凈輻射(25 m處)、風(fēng)速、空氣溫濕度(1.5、6、10、15、41、50 m處)、冠層、地表溫度(1.5、30 m處)等，并配有2個(gè)CR3000(2、30 m處)采集數(shù)據(jù)。鐵塔數(shù)據(jù)的原始采集以及處理采用Campbell公司提供的Loggernet軟件完成[13]。另外降雨等氣象數(shù)據(jù)參考兩院地面氣象記錄報(bào)表。

渦度相關(guān)法是直接測定大氣與植物群落氣體交換量的通用標(biāo)準(zhǔn)方法[8,15-17]。本試驗(yàn)區(qū)內(nèi)下墊面平坦，林相均勻整齊，符合相關(guān)觀測要求。通過相關(guān)渦度系統(tǒng)實(shí)時(shí)測得的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以求得水汽通量和蒸散量[9]。

1.2.2 計(jì)算公式 水汽通量(E)用實(shí)時(shí)測定的垂直風(fēng)速與水汽濃度的協(xié)方差求得，計(jì)算公式為：

(1)

式中，ρ為干空氣密度，q為比濕脈動(dòng)，w為垂直風(fēng)速，橫線為一段時(shí)間內(nèi)的平均值；撇號(hào)表示脈動(dòng)。且規(guī)定若水汽由生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)入大氣為通量值符號(hào)為正，反之為負(fù)[18]。

通過潛熱通量(LE)計(jì)算蒸散量(ET)的公式為：

(2)

式中，LE單位為w·m-2,(597-0.564T)為水的汽化熱/(J·g-1)，T為冠層高處的空氣溫度，0.43為單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。蒸散量(ET)通過一日之內(nèi)各0.5 h尺度的值相加得到/(mm·d-1)[9]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所用數(shù)據(jù)為通量觀測的30 min尺度平均值。數(shù)據(jù)處理采用英國愛丁堡大學(xué)研究的EdiRe軟件，處理過程主要包括野點(diǎn)(異常值或奇異點(diǎn))剔除、延遲時(shí)間校正、三維坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)校正垂直風(fēng)速等[19]。在此基礎(chǔ)上，還對數(shù)據(jù)進(jìn)行了篩選：剔除了惡劣天氣、傳感器異常等原因造成的不合理數(shù)據(jù)；剔除湍流混合較弱的數(shù)據(jù)(即摩擦風(fēng)速u*<0.1m·s-1)；剔除30 min記錄不完整(缺失>3%)的數(shù)據(jù)[20]。對于缺失數(shù)據(jù)的插補(bǔ)，有研究表明平均日變化法與非線性回歸方法適合用于較小窗口的數(shù)據(jù)插補(bǔ)[20-22]，由于本研究中數(shù)據(jù)最大缺失窗口為2 d，因此選擇2種方法結(jié)合對數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)：對于缺失窗口≤2 h的利用平均日變化法插補(bǔ)，及使用鄰近幾天同時(shí)刻的平均值插補(bǔ)[23-24]。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析用 Microsoft Office Excel 以及SAS 9.2軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 橡膠林生態(tài)系統(tǒng)水汽通量變化特征

對海南橡膠林2017-2018年的水汽通量數(shù)據(jù)插補(bǔ)計(jì)算，得到海南儋州人工橡膠純林生態(tài)系統(tǒng)2 a間逐日逐0.5 h水汽通量數(shù)據(jù)，并分別對旱季(1-4月、11-12月)雨季(5-10月)每天同時(shí)刻的水汽通量求平均值得其月平均日變化(圖1)。

橡膠林水汽通量總體特征為：2017-2018年絕大部分時(shí)間內(nèi)水汽通量為正值，且旱季遠(yuǎn)高于雨季。全年最高日出現(xiàn)在7月，最低在2月。由圖1可知，橡膠林全年水汽通量基本為正值，即水汽由橡膠林向大氣釋放，為水汽源。水汽通量日變化整體趨勢呈單峰形，夜間水汽通量保持平穩(wěn)，且基本為0；6:30-7:00水汽通量開始增大，在12:00-13:00到達(dá)峰值，而后逐漸減小，至17:30-19:00又趨近于0。因?yàn)橐归g溫度較白天低，光照強(qiáng)度弱，水分蒸發(fā)和植物蒸騰作用都比白天弱。而白天，隨著日出，光照強(qiáng)度增大，溫度逐漸升高，水汽通量隨之開始增加，當(dāng)太陽達(dá)到正午太陽高度前后時(shí)，水汽通量達(dá)到最大值，下午溫度與光照強(qiáng)度減小，水汽通量也隨之減小，直至日落，水汽通量再次趨近于0。

圖1 2017-2018年橡膠林生態(tài)系統(tǒng)不同季節(jié)水汽通量平均日變化Fig.1 Mean diurnal dynamics of water vapor flux in rubber plantation ecosystem in different seasons during 2017-2018

由于旱季日照時(shí)間長，日出早、日落晚，因此水汽通量也明顯早于雨季開始升高，遲于雨季復(fù)位，且始終明顯高于雨季，最大值約為雨季的2～3倍。雨季是橡膠林的主要生長季，溫度、光照強(qiáng)度和降雨等都高于旱季，雨熱同期加劇了橡膠林的生物活動(dòng)，植物蒸騰、水分蒸發(fā)作用都更劇烈，生態(tài)系統(tǒng)蒸散強(qiáng)度大。另外雨季曲線較平滑，旱季曲線呈現(xiàn)鋸齒狀波動(dòng)，是由于旱季氣候多變，溫度、濕度經(jīng)常波動(dòng)，水汽通量的變化相應(yīng)發(fā)生變化。另一方面，老葉脫落和新葉萌發(fā)都發(fā)生在旱季，導(dǎo)致葉面積等生物因素的不穩(wěn)定，同樣影響水汽通量的穩(wěn)定。

日周期內(nèi)水汽通量變化趨勢呈明顯的單峰形，夜間水汽通量趨近于零且保持平穩(wěn)，6:30-7:00隨日出水汽通量開始增大，到達(dá)正午時(shí)日照、溫度達(dá)到最強(qiáng)，水汽通量也逼近峰值，隨后峰值逐漸減小，至17:30-19:00隨日落又趨近于0，此后在夜間基本保持在0左右的正值，19:00-0:00相比0:00-6:00時(shí)的波動(dòng)更加明顯。5～10月(即雨季)的水汽通量曲線開始增大較旱季更早，曲線回落較旱季更晚，這與雨季的日照時(shí)長更久有關(guān)。日間水汽通量在10:15-14:15到達(dá)峰值，旱季的峰值區(qū)間在0.030 2～0.068 8 g·m-2·s-1，雨季的區(qū)間為0.113 6～0.159 3 g·m-2·s-1。因?yàn)榇藭r(shí)段的日照最強(qiáng)，氣溫達(dá)到當(dāng)日最高，植物蒸騰、地表和截留蒸發(fā)活動(dòng)都比較劇烈。

對比橡膠林旱、雨季的日間水汽通量，發(fā)現(xiàn)雨季遠(yuǎn)大于旱季，且曲線平滑。因?yàn)橛昙緦?yīng)橡膠林的主要生長季，生物活動(dòng)頻繁，植物蒸騰作用強(qiáng)；并且雨季降水量充沛，溫度、光照都強(qiáng)于旱季，因此各類截留雨量的蒸發(fā)量也導(dǎo)致總體蒸散強(qiáng)度增大。在旱季由于橡膠林生物活動(dòng)微弱，蒸騰相應(yīng)減弱；且旱季降水量少，蒸發(fā)量減少，蒸騰量成為影響蒸散的主要成分，而影響蒸騰的環(huán)境因素比影響蒸發(fā)的要更為復(fù)雜，旱季氣候條件不穩(wěn)定，導(dǎo)致曲線相對不平滑，且水汽通量較小，但總體依然表現(xiàn)為水汽源。

由表1可見，2017-2018年水汽通量各月最大值在0.030 2～0.159 3 g·m-2·s-1，旱季最大值出現(xiàn)時(shí)間往往遲于雨季，但都出現(xiàn)在10:15-14:15，因?yàn)榇藭r(shí)溫度、光照強(qiáng)度都是1 d內(nèi)最高，蒸騰蒸發(fā)作用都非常旺盛。各月水汽通量最小值在-0.007 7～0.002 9 g·m-2·s-1，且均出現(xiàn)在夜間，因?yàn)榇藭r(shí)溫度相對白天低，光照強(qiáng)度弱，蒸騰作用幾乎停止，蒸發(fā)量也遠(yuǎn)小于白天。雨季的最小值出現(xiàn)時(shí)間多在傍晚，這可能是由于雨季下午降雨頻繁，伴隨著氣溫和凈輻射的回落，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)水汽向外輸送的效率降低。

表1 2017-2018年各月水汽通量最大值、最小值和平均值Table 1 The maximum,minimum and mean values of monthly water vapor flux in 2017-2018

2.2 橡膠林生態(tài)系統(tǒng)蒸散量與降雨量特征

2017、2018年全年總降水量分別為1 687.6、2 264.7 mm，蒸散總量為962.24、1 209.29 mm，分別占降水的57.02%、53.40%(表2)。降雨是森林生態(tài)系統(tǒng)的主要水分來源，是直接影響植被生長的因素，分析降雨的變化規(guī)律是研究水量平衡和森林水文過程的基礎(chǔ)。根據(jù)往年氣象資料顯示，試驗(yàn)地的年均降水量約1 863 mm，雨季降水量占全年總降水的65%～75%，干濕季區(qū)分明顯。2018年降水量高于往年平均水平，蒸散總量也較高，但蒸散率較小，為53.39%；而2017年降水量雖較低，蒸散率高于2018年，為57.02%。雨季降雨量和蒸散量都明顯大于旱季，雨季降雨約為全年的80%，蒸散約為全年的78%。因此，水分是制約橡膠林在旱季正常生長的因素之一。蒸散的主要活躍時(shí)間在5-10月，基本與雨季重合。旱季常出現(xiàn)蒸散大于降雨的情況，由于此時(shí)降雨相對不足，橡膠林生長需要從土壤獲取水分，蒸騰作用劇烈。

表2 2017-2018年不同季節(jié)降雨量和蒸散量分配情況Table 2 The precipitation and evapotranspiration of different seasons in 2017-2018

由圖2可以看出，2018年降雨和蒸散量整體高于2017年，其中2018年5-8月的蒸散量基本相當(dāng)，2017年受降雨不穩(wěn)定的影響，6月和8月的蒸散量略低于雨季平均水平。雨季的6-9月中常出現(xiàn)降雨明顯大于蒸散的情況，降雨增加了空氣濕度，對蒸散過程產(chǎn)生一定抑制。而旱季中，2017年1、2、12月、2018年1月和5月的蒸散量基本與降雨量持平，蒸散明顯大于降雨量的有2018年2月、10月和11月。

圖2 2017-2018年橡膠林生態(tài)系統(tǒng)降水蒸散動(dòng)態(tài)Fig.2 Monthly dynamics of precipitation and evapotranspiration in 2017-2018

2.3 水汽通量對環(huán)境因子的響應(yīng)

影響陸地生態(tài)系統(tǒng)水分傳輸過程的因素主要有水、熱兩部分。二者在橡膠林生態(tài)系統(tǒng)中主要影響因素具體為：凈輻射(Rn)、空氣溫度(Ta)、空氣濕度(RH)、飽和水汽壓差(VPD)、風(fēng)速(Ws)、土壤熱通量(Gs)、土壤含水量(VWC)等。針對以上因素與水汽通量之間進(jìn)行線性回歸以及相關(guān)性分析(表3)，得到一年中不同時(shí)期的主要影響因子。

1-4月回歸方程：

E=-0.024 4Ta+0.070 7RH-3.733 7VPD+0.010 4Ws+0.001 7Rn+0.373 5G-0.868 2VWC+17.889 8(R2=0.96**)(**表示P<0.01，下同),其中各環(huán)境因子均達(dá)到極顯著相關(guān)水平。

5-10月回歸方程：

E=-2.16×10-5Ta-1.533×10-4RH+0.001 5VPD+9.213×10-5Rn-1.852×10-4G+0.001 3VWC-0.009 4(R2=0.898 9**),各環(huán)境因子均極顯著相關(guān)，與旱季相比，風(fēng)速與水汽通量無明顯相關(guān)。

11-12月回歸方程：

E=-6.854 6×10-4Ta+8.274×10-5Rn-5.222 8×10-4G+0.204(R2=0.982 7**)，影響因子最集中，氣溫呈顯著相關(guān)，凈輻射和土壤熱通量呈極顯著相關(guān)。

根據(jù)以上回歸方程以及表3中的偏相關(guān)分析可以看出，1-4月受環(huán)境因子的影響最為廣泛，所列出的7個(gè)環(huán)境因子均達(dá)到極顯著相關(guān)水平，其中凈輻射、土壤含水量和飽和水汽壓差相關(guān)性更高；5-10月風(fēng)速不再是顯著影響水汽通量的環(huán)境因子，凈輻射、飽和水汽壓差和氣溫是相關(guān)性較高的因子；11-12月，顯著影響的因子僅有凈輻射和土壤熱通量。全年凈輻射是持續(xù)穩(wěn)定對水汽通量變化產(chǎn)生極顯著相關(guān)的影響因子，旱季時(shí)土壤水分和土壤熱通量是限制水汽通量的主要因子，雨季時(shí)則受飽和水汽壓差和空氣溫度影響更大。

表3 不同季節(jié)各環(huán)境因子與水汽通量的偏相關(guān)分析Table 3 The partial correlation analysis results of water vapor flux and environmental factors in different seasons

大部分環(huán)境因子僅對森林生態(tài)系統(tǒng)水分傳輸產(chǎn)生階段性影響，但也有少數(shù)能夠持續(xù)性影響這一過程。劉晨峰等[25]指出，在土壤水分充足的條件下，植被蒸騰對水汽壓差的響應(yīng)程度較低，而無論在干季還是濕季，蒸散過程都對凈輻射的變化反應(yīng)敏感。因此對于橡膠林生態(tài)系統(tǒng)來說，水汽輸送過程受到凈輻射、溫度、濕度、風(fēng)速等環(huán)境因素的共同作用，但這些環(huán)境因子并不都能持續(xù)性的存在顯著影響，不同季節(jié)的主要影響因素不同。而凈輻射和大氣溫度在不同氣候條件下的橡膠林生態(tài)系統(tǒng)中，都是顯著影響其水汽通量重要的因子[18,26]，是水汽向大氣輸送的主要驅(qū)動(dòng)力[27]。因此選擇凈輻射和大氣溫度2個(gè)環(huán)境因子進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)擬合分析和討論。

2.4 凈輻射對水汽通量的影響

由圖3可知，水汽通量與凈輻射呈正相關(guān)，但并不隨著凈輻射的增大而無限增大，凈輻射值升高，水汽通量的增速則會(huì)減緩。其中，雨季(5-10月)相關(guān)性最好，R2=0.698 3；其次是1-4月，R2=0.358 6；最差的是11-12月，R2=0.252 1，則雨季凈輻射對水汽通量的影響更為顯著。這與X.B.Ji et al.[27]的結(jié)論相符。

圖3 橡膠林生態(tài)系統(tǒng)水汽通量對凈輻射的響應(yīng)擬合Fig.3 The response of water vapor flux to net radiation in rubber plantation ecosystem

水汽通量的峰值與凈輻射的變化趨勢類似，但并非完全一致。由圖4可以看出，在日變化中，當(dāng)凈輻射達(dá)到午后次高峰時(shí)，特別是炎熱的夏季，葉片會(huì)關(guān)閉一部分氣孔，這被稱為葉片的“蒸騰午休現(xiàn)象”[28]。因此在這段時(shí)間內(nèi)，水汽通量值降低，午后又會(huì)伴隨環(huán)境因子的波動(dòng)出現(xiàn)小幅度的升高，但不會(huì)再超過午間出現(xiàn)的峰值，整體呈下降趨勢，直至夜間達(dá)到最低值。

圖4 生長季橡膠林水汽通量和凈輻射的典型日變化Fig.4 Diurnal change of water vapor flux and net radiation during growth season

2.5 大氣溫度對水汽通量的影響

圖5表明，水汽通量隨著氣溫升高而增大，與凈輻射不同的是，氣溫越高，水汽通量的增速越快。雨季(5-10月)的相關(guān)性最好，R2=0.677 9；其次是1-4月，R2=0.369 4；相關(guān)性最差是11-12月，R2=0.274 1，與凈輻射的順序一致。由圖6可知，1 d內(nèi)水汽通量的峰值比氣溫峰值早出現(xiàn)2 h左右，同樣由于蒸騰午休現(xiàn)象，導(dǎo)致總體蒸散量降低。與圖5對比，水汽通量的峰值與凈輻射更為接近，但變化趨勢與氣溫更為相似。

圖5 橡膠林生態(tài)系統(tǒng)水汽通量對大氣溫度的響應(yīng)擬合曲線Fig.5 The response of water vapor flux to air temperature in rubber plantation ecosystem

圖6 生長季橡膠林水汽通量和氣溫的典型日變化曲線Fig.6 Diurnal change of water vapor flux and air temperature during growth season

3 結(jié)論與討論

3.1 橡膠林生態(tài)系統(tǒng)水汽通量變化特征

橡膠林水汽通量總體特征為：2017-2018年，絕大部分時(shí)間內(nèi)水汽通量為正值，說明人工橡膠林為水汽源，且旱、雨季呈現(xiàn)明顯不同，旱季遠(yuǎn)高于雨季。全年最高出現(xiàn)在7月，最低為2月。日周期內(nèi)水汽通量變化趨勢呈明顯的單峰形，夜間水汽通量趨近于0且保持平穩(wěn)，對比橡膠林旱、雨季的日間水汽通量，發(fā)現(xiàn)雨季遠(yuǎn)大于旱季，且曲線平滑。因?yàn)橛昙緦?yīng)橡膠林的主要生長季，生物活動(dòng)頻繁，植物蒸騰作用強(qiáng)；并且雨季降水量充沛，溫度、光照都強(qiáng)于旱季，因此各類截留雨量的蒸發(fā)量也導(dǎo)致總體蒸散強(qiáng)度增大。在旱季由于橡膠林生物活動(dòng)微弱，蒸騰相應(yīng)減弱；且旱季降水量少，蒸發(fā)量減少，蒸騰量成為影響蒸散的主要成分，而影響蒸騰的環(huán)境因素比影響蒸發(fā)的要更為復(fù)雜，旱季氣候條件不穩(wěn)定，導(dǎo)致曲線相對不平滑，且水汽通量較小，但總體依然表現(xiàn)為水汽源。

3.2 橡膠林生態(tài)系統(tǒng)蒸散量與降雨量特征

2017、2018年度總降水量分別為1 687.6、2 264.7 mm，蒸散總量為962.24、1 209.29 mm，分別占全年降水的57.02%、53.40%；屬于森林生態(tài)系統(tǒng)蒸散率的合理范圍[29]。對比不同森林生態(tài)系統(tǒng)，海南儋州橡膠林生態(tài)系統(tǒng)的全年蒸散水平高于千煙州人工針葉林[18]、太湖源雷竹林[30]、安吉毛竹林[24]、北京楊樹人工林[25]、湖南會(huì)同杉木人工林[31]等亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)，也高于H.R.Darocha等[32]和Y.Malhi等[33]分別在亞馬遜熱帶雨林測得的蒸散數(shù)據(jù)(1 300 mm和1 123 mm)，但與其蒸散占年降雨的比例相差不大(60%和54%)。

蒸散量主要集中在5-10月，約占全年蒸散量的78%，最大值出現(xiàn)在7月(194.87 mm)，且雨季降雨遠(yuǎn)大于蒸散。旱季蒸散量與降雨量基本持平或略大于降雨，與其他林種的蒸散研究對比結(jié)果相似，說明在旱季有缺水情況但并不嚴(yán)重，與張曉娟等[26]的研究結(jié)果略有差異。因此旱季的膠林生長受到一定降水不足的脅迫，但并不顯著。

由于渦度相關(guān)法的預(yù)設(shè)前提是在生態(tài)系統(tǒng)能量收支閉合(energy balance closure)的基礎(chǔ)上，但實(shí)際測定潛熱和顯熱總量比常規(guī)測定的凈輻射輸入量小[34]，因此估算結(jié)果一般略低于實(shí)際蒸散量[26]。另外，環(huán)境因子如降雨、露水等也會(huì)導(dǎo)致觀測結(jié)果出現(xiàn)誤差，對原始數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)和修正等操作同樣可能導(dǎo)致蒸散量估算結(jié)果偏低。

3.3 環(huán)境因子對水汽通量的影響

水汽通量對環(huán)境因子的響應(yīng)隨季節(jié)變化而發(fā)生變化，全年凈輻射對水汽通量變化產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的影響，且一直呈極顯著相關(guān)。旱季時(shí)土壤水分、土壤熱通量和風(fēng)速是影響水汽通量的主要因子，且均呈負(fù)相關(guān)，是脅迫水汽通量的因子；雨季時(shí)則受飽和水汽壓差和空氣溫度影響更大。說明旱季影響水汽通量主要因素在土壤層面，而雨季則是大氣層面。

凈輻射和氣溫是蒸散發(fā)生的先決條件，是水汽循環(huán)最主要驅(qū)動(dòng)力。海南橡膠林水汽通量與凈輻射和氣溫均呈正相關(guān)，且雨季相關(guān)性高于旱季。但水汽通量隨凈輻射強(qiáng)度增大，水汽通量的增長速度減緩；而氣溫相反，溫度越高水汽通量增長速度越快。因?yàn)閮糨椛湓龃蟮揭欢ㄖ?，植物葉片氣孔關(guān)閉，蒸騰量減小，進(jìn)而水汽通量減?。欢鴼鉁卦礁?，水分傳輸過程越活躍，則水汽通量增速越大。對水汽通量與二者進(jìn)行回歸分析得，雨季相關(guān)性最好，其中，雨季(5-10月)相關(guān)性最好，其次是1-4月，最差的是11-12月，則雨季凈輻射和氣溫對水汽通量的影響更為顯著。因?yàn)橛昙臼窍鹉z林的生長季，此時(shí)生命活動(dòng)旺盛，葉面積大，植物葉片蒸騰作用強(qiáng)；且雨季氣溫高于旱季，促使水分蒸發(fā)和植物蒸騰過程更加劇烈。旱季的相關(guān)性差，從生物因素來看，橡膠林在儋州等較為寒冷地區(qū)表現(xiàn)為落葉樹種，雨季的12月至翌年2月老葉大量脫落，且溫度、光照都不足，在旱季生物活動(dòng)明顯減弱，影響了植物蒸騰；從非生物因素來看，旱季氣候多變，常冷熱交替，環(huán)境因子不穩(wěn)定。兩方面結(jié)合，整體上影響水汽通量變化的不穩(wěn)定因素變多，導(dǎo)致與凈輻射和氣溫的相關(guān)性較差。

橡膠林生態(tài)系統(tǒng)總體表現(xiàn)為水汽源，蒸散水平屬熱帶森林的平均范圍內(nèi)，年蒸散率約為55.21%。通過對比可以看出，雖然人工橡膠林的總體蒸散水平高于西雙版納甚至亞馬遜熱帶雨林，但橡膠林的年蒸散總量依然小于年降水量，只是在旱雨季中水分分配比例不同，雨季降雨遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蒸散，旱季時(shí)降雨略小于蒸散或基本持平。因此從全年尺度來看，蒸散量占降水量的比例處于正常水平，2018年的年蒸散率甚至小于太湖源雷竹林、千煙洲人工針葉林等亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)[18,30]。因此在海南儋州地區(qū)開展的本研究結(jié)果與Z.H.Tanetal[35]認(rèn)為橡膠林是中國熱帶地區(qū)水泵的結(jié)果不同，本研究認(rèn)為在年周期內(nèi)不存在橡膠樹抽取大量地下水并交換到大氣的現(xiàn)象。

植膠區(qū)的地下水位降低、當(dāng)?shù)厮Y源短缺等現(xiàn)象，不能簡單地歸因于橡膠林的生理機(jī)制和生長過程，而更應(yīng)該考慮土壤性質(zhì)、氣候轉(zhuǎn)變、地下水的不合理使用以及地下水來源減少等其他可能因素。另外在不同時(shí)間尺度上看，旱季降水量極少，此時(shí)蒸散量大于降水量，因此在1-3月內(nèi)確實(shí)可能出現(xiàn)短期的植膠區(qū)地下水位降低的現(xiàn)象，但這并不能證明橡膠林的生長會(huì)對當(dāng)?shù)厮纳鷳B(tài)造成破壞，應(yīng)當(dāng)從更長的時(shí)間尺度和更全面的角度得出合理結(jié)論。橡膠林是高產(chǎn)出、高效益的行業(yè)，能為人類社會(huì)做出巨大貢獻(xiàn)的行業(yè)；發(fā)展橡膠產(chǎn)業(yè)是人類開發(fā)利用自然資源的一種方式，它會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)服務(wù)功能價(jià)值[36]。因此橡膠種植園在環(huán)境友好的前提下，應(yīng)該得到更加有效的經(jīng)營和發(fā)展。