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在草地恢复过程中，能量通量变化及净辐射（Rn）分配情况不明。研究人员对内蒙古半干旱草原进行 13 年观测，发现生长季前期能量分配由感热通量（H）主导转向潜热通量（LE）主导，降水和植被共同调控能量交换。该研究为草地管理提供依据。
在全球气候变化的大背景下，植被与气候之间的相互作用成为科研人员关注的焦点。全球植被绿化现象显著，这主要是由大气二氧化碳（
CO2）浓度上升、氮沉降以及土地覆盖变化等因素导致的。植被的变化可不是小事，它能够通过一系列复杂的生物物理过程，对气候和地表能量平衡产生重大影响。比如，植被光合作用增强，会加大从大气中吸收
CO2的量；同时，潜热（
LE）增加、感热（
H）减少，能产生生物物理冷却效应。然而，较高的叶面积指数（
LAI）却可能降低地表反照率，增加净辐射，进而引发辐射变暖效应。所以，在实施诸如植树造林、草原恢复等基于自然的气候缓解策略时，必须充分考虑生物物理效应和辐射效应共同对气候产生的影响。
但目前存在不少问题。在草原恢复过程中，能量平衡的变化情况人们了解得还很少，这就限制了对草原恢复生物物理效应的全面评估。而且，除了LAI这样的植被结构参数外，植被生理调节对净辐射（Rn）分配的影响也常被忽视。在干旱和半干旱地区，降水的巨大变化导致碳、水和能量通量的季节性和年际变化明显，可人们对降水特征（包括降水量、季节分布和形式）如何影响草原生态系统中Rn分配的年际变化，还缺乏全面认识。
内蒙古草原作为我国主要的温带草原，对气候变化和人类活动极为敏感，目前超 70% 处于退化状态。过去二十年，围栏禁牧成为主要的恢复手段，虽然提高了植被覆盖率和生产力，但长期围栏对植被结构和生理，以及对草原能量通量和可用能量分配的影响，依旧是未知数。
为了解决这些问题，来自国内的研究人员在内蒙古多伦县的一片围栏草地开展了长期连续通量观测研究。该研究持续了 13 年（2006 - 2018 年），旨在探究半干旱草原能量通量和Rn分配的时间变化模式，明确气候和植被因素对能量通量和Rn分配的相对贡献，评估禁牧对能量平衡的长期影响。研究结果意义重大，它有助于深入理解草原生态系统在恢复过程中的功能，以及其对气候的反馈作用，为未来可持续管理实践提供科学依据。该研究成果发表在《Agricultural and Forest Meteorology》上。
研究人员开展研究时用到了几个主要关键的技术方法。研究主要采用涡度相关法（eddy covariance method），对长期围栏的半干旱草原站点进行了长达 13 年的能量通量观测。通过这种方法，能够获取到生态系统与大气之间能量交换的关键数据。此外，研究中还涉及对叶面积指数（LAI）、冠层导度（gc）等植被参数的测定，以及对气象数据（如气温、降水等）的收集和分析 ，这些数据共同为研究提供了有力支撑。
下面来看看具体的研究结果。
- 能量通量和Rn分配的季节性变化：研究发现，在生长季早期，能量分配会快速从感热通量（H）主导转变为潜热通量（LE）主导，这一转变与植被的物候发展相吻合。这种变化使得波文比（β，即H/LE）呈现出 U 型的季节性模式。在H主导时期，Rn单独控制LE和H；而在LE主导时期，植被通过结构（LAI）和生理（gc）途径，在气候因素的介导下，对能量分配产生强烈的控制作用。
- 能量通量和Rn分配的年际变化：降水和融雪产生的土壤湿度的季节性分布，与gc共同作用，主要调节了LE、H和β的年际变化。值得注意的是，由gc介导的植被生理作用，在季节和年际尺度上，都对能量交换产生了显著影响。
- 植被恢复对能量通量的影响：研究还表明，植被恢复增加了可用能量，但对LE和H通量并没有产生显著改变。
研究结论指出，量化了中国北方半干旱温带草原能量通量和Rn分配的季节性和年际变化。春季早期Rn分配从H主导快速转变为LE主导，导致波文比（β）出现 U 型季节性模式。受降水年际变化影响，LE和H波动较大，β在 0.59 - 1.58 之间变化。气候和植被因素共同调节了能量通量和Rn分配。
该研究的意义非凡。它强调了在长期围栏条件下，植被生长对草原生态系统能量平衡的重大影响。这一成果让人们更加清楚地认识到植被生理调节在能量交换中的重要作用，为将这些动态变化纳入未来草原可持续管理实践提供了理论基础。同时，也为进一步研究草原生态系统与气候之间的相互作用提供了重要参考，有助于预测半干旱草原生态系统对未来降水变化的响应，对保护和管理草原生态系统、应对气候变化具有重要的指导意义。
