河南省許昌市清潩河河岸帶植被的濕度效應(yīng)

薛金國(guó)

(河南省許昌市林業(yè)科學(xué)研究所，河南 許昌 461000)

河岸植被作為一種典型的水陸交錯(cuò)帶植被，具有多樣的甚至是特殊的生態(tài)功能。一個(gè)完整的河岸帶植被生態(tài)系統(tǒng)，不僅僅具有護(hù)岸防洪作用，而且對(duì)局域性小氣候也有一定的影響和改善。河岸帶植被良好的小氣候效應(yīng)不但有利于提高瀕河旅游區(qū)的旅游質(zhì)量，還能夠起到降低風(fēng)速、調(diào)節(jié)水溫、改善水質(zhì)、調(diào)節(jié)氣溫、提高濕度等作用。因此，開(kāi)展河岸帶植被對(duì)小氣候影響研究，對(duì)促進(jìn)河岸帶的生物多樣性及其生態(tài)功能具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

楊樹(shù)人工林:沿河雜種楊防護(hù)林，15年生，平均胸徑30.6 cm，平均高20.8 m，郁閉度0.6。石楠灌木林:沿清潩河景觀帶，恢復(fù)5年。人工草地:沿清潩河景觀帶，多年生黑麥草，種植2年。裸露農(nóng)田 (CK):距河岸景觀帶600 m，為花生田。

1.2 方法

平行觀測(cè)法和對(duì)比觀測(cè)法相結(jié)合，在許昌市清潩河西段河岸景觀帶選擇4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。按小氣候觀測(cè)規(guī)范，采用自動(dòng)氣象站和人工觀測(cè)相結(jié)合的方法，晝夜每隔2 h測(cè)定1次。測(cè)定項(xiàng)目為空氣相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度。測(cè)定時(shí)設(shè)定的高度為20，80，150 cm，代號(hào)分別為 RH20，RH80和RH150。

2 結(jié)果與分析

2.1 濕度動(dòng)態(tài)

從圖1－8可以看出，楊樹(shù)人工林 (圖1－2)、石楠灌木林 (圖3－4)、人工草地 (圖5－6)及裸露農(nóng)田 (CK)(圖7－8)的相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度有如下特點(diǎn):4種土地覆蓋類型小環(huán)境中的空氣中相對(duì)濕度在16:00前后出現(xiàn)一個(gè)“V”型變化后在夜間及陰雨天保持相對(duì)高濕度的相對(duì)平穩(wěn);絕對(duì)濕度值在出現(xiàn)“雙峰”變化后保持平穩(wěn)，即在經(jīng)過(guò)2次“陡升－陡跌”之后維持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平;類型間比較可以看出，有林地相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度都比較高，整體趨勢(shì)是楊樹(shù)人工林＞石楠灌木林＞人工草地，但與裸露農(nóng)田的濕度水平相當(dāng);各測(cè)定層次的濕度一般規(guī)律是高度150 cm＜高度80 cm＜高度20 cm，不同層次間濕度差異大小按順序依次是:楊樹(shù)人工林＞石楠灌木林＞人工草地＞裸露農(nóng)田。

圖1 楊樹(shù)人工林內(nèi)空氣相對(duì)濕度變化動(dòng)態(tài)

圖4 石楠灌木林內(nèi)空氣濕度變化動(dòng)態(tài)

圖5 人工草地內(nèi)空氣相對(duì)濕度變化動(dòng)態(tài)

圖6 人工草地內(nèi)空氣濕度變化動(dòng)

露農(nóng)田空氣相對(duì)濕度變化動(dòng)態(tài)

圖8 裸露農(nóng)田空氣濕度變化動(dòng)態(tài)

2.2 濕度效應(yīng)

應(yīng)用DPS有序數(shù)列最優(yōu)分割法對(duì)楊樹(shù)人工林、石楠灌木林及人工草地空氣絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度的測(cè)定值與裸露農(nóng)田的測(cè)定值之差進(jìn)行了最優(yōu)分割。分割結(jié)果將2個(gè)濕度指標(biāo)劃分為相同的2個(gè)時(shí)間段。即，10:00－14:00;14:00－12:00(第2天)。結(jié)合各植被覆蓋下絕對(duì)濕度及相對(duì)濕度的變化動(dòng)態(tài)，可以看出在這2個(gè)時(shí)段內(nèi)濕度的變化趨勢(shì)。對(duì)各植被類型的空氣絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度與裸露農(nóng)田的差值進(jìn)行分區(qū)段匯總 (表1)，分析各植被濕度效應(yīng)的特點(diǎn)。

表1 植被覆蓋大氣濕度效應(yīng)的最優(yōu)分割聚類

將不同植被類型的小氣候測(cè)定結(jié)果依照濕度效應(yīng)的最優(yōu)分割結(jié)果，分2個(gè)時(shí)段(10:00－14:00，14:00－12:00(第2天))進(jìn)行匯總 (表2)，比較不同植被類型對(duì)大氣絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度的影響。

表2 2個(gè)時(shí)段植被類型的大氣濕度效應(yīng)

2.2.1 楊樹(shù)人工林

通常，在相同濕度條件下，溫度相對(duì)較低的環(huán)境其相對(duì)濕度會(huì)保持較高的水平。從表2可以看出，在中午前后，與裸露農(nóng)田相比，楊樹(shù)林的草層相對(duì)濕度增加，而灌木層相對(duì)濕度降低，表明蒸散作用水平較高。喬木層絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度都相對(duì)提高，相對(duì)濕度提高2.75%，絕對(duì)濕度提高0.083%，可見(jiàn)喬木層的存在起到了保水增濕的作用。夜晚及陰雨天，灌草層在溫度相對(duì)較低的條件下絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度都保持了較高的水平，而上層在溫度相對(duì)提高的情況下空氣絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度明顯降低，表明林地發(fā)生了強(qiáng)烈的蒸散作用。即在濕度相對(duì)飽和的情況下，林地保持了較強(qiáng)的蒸騰散水能力。

2.2.2 石楠灌木林

與對(duì)照裸露農(nóng)田相比，在中午前后，石楠灌木林在晴朗天氣溫度較低的情況下大氣濕度和相對(duì)濕度都較低 (表2)，在150 cm層以低于裸露農(nóng)田0.917%的濕度保持了與裸露農(nóng)田幾乎相同的相對(duì)濕度，表明植被降溫和增濕過(guò)程的一致性。陰雨天石楠灌木林在溫度較低的情況下下層濕度低、相對(duì)濕度高，上層相對(duì)濕度和濕度都較低，表明石楠灌木林在150 cm層次上蒸散作用明顯。

2.2.3 人工草地

與對(duì)照裸露農(nóng)田相比，人工草地在2個(gè)時(shí)段濕度都較高 (表2)。在晴朗天氣條件下其中下層絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度都很低，但上層卻在絕對(duì)濕度低1.017%的情況下相對(duì)濕度提高0.633%，起到了增加大氣濕度的作用，顯然這種增溫提濕作用是以大量的蒸散耗水為代價(jià)的。陰雨天氣下，草地所表現(xiàn)出的下層濕度與裸露農(nóng)田相當(dāng)，相對(duì)濕度卻顯著偏低;上層濕度明顯降低，這種強(qiáng)烈的蒸散現(xiàn)象可能是由溫度較高引起的。

3 小結(jié)與討論

空氣中相對(duì)濕度在14:00前后出現(xiàn)一個(gè)“V”型變化后保持相對(duì)平穩(wěn)。絕對(duì)濕度值在出現(xiàn)“雙峰”變化后保持平穩(wěn)，即在經(jīng)過(guò)2次“陡升－陡跌”之后維持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平。類型間比較可以看出，有林地相對(duì)濕度、濕度都比較高，整體趨勢(shì)是楊樹(shù)人工林＞石楠灌木林＞人工草地，但與裸露農(nóng)田的濕度水平相當(dāng)。各測(cè)定層次的濕度一般規(guī)律是高度150 cm＜高度80 cm＜高度20 cm;不同層次間濕度差異大小按順序依次是:楊樹(shù)人工林＞石楠灌木林＞人工草地＞裸露農(nóng)田。各類型植被覆蓋對(duì)溫度變化的影響具有動(dòng)態(tài)性和時(shí)序性。

河岸帶作為一種典型的水陸交錯(cuò)帶，受水域影響較大，由于水域、土壤理化性質(zhì)差異大，小氣候不同于其他單純的陸地小氣候，具有一些獨(dú)特的特點(diǎn)。河岸帶小氣候的范圍與水域大小和風(fēng)向有關(guān)。河岸植被對(duì)小氣候的影響是多因子造成的，不僅不同植物種類之間存在差異，同時(shí)也受到河流及水面的作用。群落等小尺度的小氣候效應(yīng)是大尺度生態(tài)系統(tǒng)氣候效應(yīng)發(fā)揮的基礎(chǔ)而且直接作為局部地區(qū)環(huán)境因素的一部分而影響了植被的生產(chǎn)力、物種多樣性、增濕保溫能力、防風(fēng)固沙效果，開(kāi)展植被小氣候效應(yīng)研究具有特殊重要的意義。因此，要形成良好的河岸小氣候，不僅要保持河岸植被的長(zhǎng)期穩(wěn)定，同時(shí)良好的河流水面及水質(zhì)也是十分重要的。

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