杜鵑落葉松林地的小氣候特征分析

趙希寬，韋昌雷，劉學(xué)爽

(大興安嶺農(nóng)林科學(xué)院，黑龍江嫩江源森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，黑龍江 大興安嶺 165000)

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杜鵑落葉松林地的小氣候特征分析

趙希寬，韋昌雷，劉學(xué)爽

(大興安嶺農(nóng)林科學(xué)院，黑龍江嫩江源森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，黑龍江 大興安嶺 165000)

通過(guò)對(duì)杜鵑落葉松林不同生長(zhǎng)期的氣溫、空氣相對(duì)濕度和地溫日變化特征進(jìn)行試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：杜鵑落葉松林不同生長(zhǎng)期氣溫日變化趨勢(shì)為早晨氣溫最低，午后氣溫最高，受森林環(huán)境的影響，最高值滯后于太陽(yáng)輻射2 h；一年四季的變化過(guò)程中，林內(nèi)氣溫日變化幅度為生長(zhǎng)中期>生長(zhǎng)后期>生長(zhǎng)前期>停滯期；空氣日變化幅度為生長(zhǎng)中期>生長(zhǎng)后期>停滯期>生長(zhǎng)前期；土壤日溫度變化幅度為生長(zhǎng)中期>生長(zhǎng)后期>生長(zhǎng)前期>停滯期。

杜鵑落葉松；林地；小氣候

小氣候是生物生長(zhǎng)發(fā)育的最重要環(huán)境因子，不同的植物群落形成不同的小氣候環(huán)境，而不同的小氣候生境形成不同的植物群落[1]。杜鵑落葉松林小氣候是大興安嶺森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，通過(guò)對(duì)杜鵑落葉松林小氣候的研究，為該地區(qū)的森林發(fā)育、生物多樣性和森林防火等提供確切的科學(xué)數(shù)據(jù)，為更好地研究大興安嶺森林生態(tài)提供依據(jù)。

1 研究地概況和研究方法

1.1 研究地概況

南甕河國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于黑龍江省大興安嶺地區(qū)，地處大興安嶺支脈伊勒呼里山的南麓。地理坐標(biāo)51°05′07″—51°39′24″ N，125°07′55″—125°50′05″ E。

該區(qū)屬低山丘陵地貌，地形起伏不大，地勢(shì)為北高南低，西高東低，海拔一般為500～800 m，最低海拔370 m，最高海拔1 044 m。氣候?qū)俸疁貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，冬季受西伯利亞寒流的影響，異常寒冷，晴燥少雪而漫長(zhǎng)，長(zhǎng)達(dá)9個(gè)月，年平均氣溫-3 ℃，極端最低氣溫-48 ℃。相反，溫暖季節(jié)甚短，夏季最長(zhǎng)不超過(guò)1個(gè)月，極端最高氣溫36°，無(wú)霜期90～100 d。初霜始于9月中旬，晚霜到翌年5月中旬，年降雨量500 mm左右。

1.2 研究方法

利用設(shè)立在南甕河杜鵑落葉松林的氣象觀測(cè)塔，采集林內(nèi)1.5 m高度的溫度和相對(duì)濕度，土壤溫度采集5 cm(a)、20 cm(b)、40 cm(c)深度的數(shù)值，24 h的觀測(cè)數(shù)據(jù)。取晴天1月5日、15日、25日，4月5日、15日、25日，7月5日、15日、25日，10月5日、15日、25日整點(diǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算各氣象因子日變化(3 d)的平均值，分別代表樹(shù)木生長(zhǎng)的停滯期、生長(zhǎng)前期、生長(zhǎng)中期和生長(zhǎng)后期。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生長(zhǎng)期的氣溫日變化

杜鵑落葉松林在生長(zhǎng)期和停滯期的氣溫日變化趨勢(shì)大致相同，在日出后，隨太陽(yáng)輻射增強(qiáng)，氣溫快速升高，到13:00—15:00氣溫出現(xiàn)最高值，受森林環(huán)境的影響，最高值比太陽(yáng)輻射峰值滯后2 h，到18:00林內(nèi)氣溫逐漸下降，這是森林小氣候的變化特征之一(圖1)。由圖1可以看出，在停滯期，森林冠層遮擋下降，林內(nèi)氣溫變化較小，變化幅度在-21.6～-13.2 ℃，溫差為-8.4 ℃。生長(zhǎng)前期，樹(shù)木開(kāi)始發(fā)芽，林冠遮擋逐漸增加，影響太陽(yáng)輻射，林內(nèi)氣溫變化開(kāi)始增加，變化幅度為-0.6～11.3 ℃，溫差為11.9 ℃。隨著樹(shù)木生長(zhǎng)，林冠遮擋逐漸增大，到生長(zhǎng)中期，林冠基本完全遮擋太陽(yáng)輻射，這時(shí)林內(nèi)氣溫變化最大，變化幅度在8.9～28.5 ℃，溫差為19.6 ℃。進(jìn)入生長(zhǎng)后期，樹(shù)葉開(kāi)始變黃凋落，太陽(yáng)輻射開(kāi)始減小，這時(shí)的溫度變化幅度為-4.5～12.1 ℃，溫差為16.6 ℃。由此可以看出杜鵑落葉松林在一年四季的變化過(guò)程中，林內(nèi)氣溫日變化幅度為生長(zhǎng)中期>生長(zhǎng)后期>生長(zhǎng)前期>停滯期。

2.2 不同生長(zhǎng)期的空氣相對(duì)濕度日變化

由圖2可以看到，杜鵑落葉松林的空氣濕度在夜間高于白天，日出后，隨太陽(yáng)輻射的增強(qiáng)，林內(nèi)的空氣濕度逐漸降低，在13:00～15:00達(dá)到最低值，而后開(kāi)始增加?？諝庀鄬?duì)濕度在生長(zhǎng)中期日變化幅度最大，相差54.6%，在生長(zhǎng)前期日變化幅度最小，相差為20.9%。杜鵑落葉松林的空氣濕度日變化在停滯期高于生長(zhǎng)前期，與暖溫帶針葉林的變化相反[2]。由于杜鵑落葉松林處于寒溫帶高寒地區(qū)，在冬季大雪覆蓋，晝夜溫差大，林內(nèi)空氣相對(duì)濕度高，在生長(zhǎng)前期，溫度升高，天氣干燥，多風(fēng)，這是大興安嶺地區(qū)林火高發(fā)生期，林內(nèi)空氣相對(duì)濕度小。在生長(zhǎng)中期和生長(zhǎng)后期，林內(nèi)空氣相對(duì)濕度日變化為夜間高于白天，生長(zhǎng)中期時(shí)夜間最大濕度達(dá)到98.8%，白天最低濕度為44.2%，生長(zhǎng)后期的夜間最大濕度達(dá)到76.7%，白天最低為28.2%。杜鵑落葉松林在各生長(zhǎng)期的空氣相對(duì)濕度日變化幅度為生長(zhǎng)中期>生長(zhǎng)后期>停滯期>生長(zhǎng)前期。而各生長(zhǎng)期的空氣濕度是生長(zhǎng)中期>停滯期>生長(zhǎng)后期>生長(zhǎng)前期。

2.3 不同生長(zhǎng)期的地溫日變化

由圖3可以看出，杜鵑落葉松林在不同生長(zhǎng)期，c層的土壤溫度日變化較小，a層土壤溫度日變化最大，c層日變化最小值為0.02 ℃，發(fā)生在生長(zhǎng)前期，a層日變化最大值為7.12 ℃，發(fā)生在生長(zhǎng)中期。土壤日溫度在生長(zhǎng)后期和停滯期時(shí)，隨深度的加深溫度增高。這表明土壤冰凍，在傳遞熱量時(shí)變緩，上層溫度隨氣溫變化明顯，深層溫度變化緩慢，而形成上層溫度低于深層溫度。與太陽(yáng)輻射和氣溫變化不同步[3]。土壤溫度日變化幅度在停滯期為0.05～0.2 ℃,生長(zhǎng)前期為0.02～1.07 ℃，生長(zhǎng)中期為0.31～7.12 ℃，生長(zhǎng)后期為0.08～2.18 ℃，可以看到杜鵑落葉松林在不同生長(zhǎng)期的土壤日溫度變化幅度為生長(zhǎng)中期>生長(zhǎng)后期>生長(zhǎng)前期>停滯期。

3 結(jié)論

杜鵑落葉松林的氣溫日變化明顯受太陽(yáng)輻射的影響，日出后，氣溫隨太陽(yáng)輻射的增強(qiáng)而升高，但是由于森林環(huán)境的影響，氣溫最高值滯后于太陽(yáng)輻射最強(qiáng)值2 h，溫度最大值出現(xiàn)在13:00～15:00，一年內(nèi)氣溫日變化幅度大小為生長(zhǎng)中期>生長(zhǎng)后期>生長(zhǎng)前期>停滯期。地溫的日變化不僅受太陽(yáng)輻射的影響，還受土壤深度影響，隨深度的加深，地溫日變化幅度逐漸減小，上層地溫日變化幅度最大，底層溫度日變化最小。

杜鵑落葉松林的空氣相對(duì)濕度日變化在不同生長(zhǎng)期也不相同，總體是夜間濕度高于白天。在生長(zhǎng)中期濕度日變化隨著太陽(yáng)輻射增強(qiáng)而逐漸降低，在停滯期和生長(zhǎng)后期，濕度在5:00出現(xiàn)峰值，而日出后逐漸降低，在生長(zhǎng)前期，濕度在5:00出現(xiàn)峰值，而后在5:00—9:00出現(xiàn)一個(gè)波動(dòng)，且濕度最低值出現(xiàn)在16:00。而在停滯期、生長(zhǎng)中期和生長(zhǎng)后期的濕度最低值和太陽(yáng)輻射的最大值基本一致。

[1] 張一平，馬玉洪，馬友鑫,等.熱帶森林不同生長(zhǎng)期的小氣候特征[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002(1):83-87

[2]黃建輝，韓國(guó)興，李海濤.暖溫帶兩種針葉林生態(tài)系統(tǒng)中莖流和穿透雨的養(yǎng)分特征研究[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2000，24(2)：248-251

[3]劉永金，譚紹滿(mǎn).兩種濕地松群落的小氣候特點(diǎn)及其與林分結(jié)構(gòu)的關(guān)系[J].生態(tài)學(xué)雜志，1991(3)：5-9

Microclimate Characteristics of Mixed Forest ofRhododendronsimsiiandLarixgmeliniiForest

Zhao Xikuan,Wei Changlei,Liu Xueshuang

(Daxing’anling Agro-forestry Academy, Heilongjiang Nengjiangyuan National Positioning Observation and Research Station for Forest Ecosystem，Daxing’anling 165000,China)

The diurnal variation of air temperature, air relative humidity and soil temperature ofLarixgmeliniiat different growth stages was studied. Result shows that the diurnal variation trend of temperature in different growth stages ofLarixgmeliniiis the lowest in the morning and the highest in the afternoon; the daily maximum temperature of the forest is 2 h; the maximum value is lagging behind the solar radiation for 2 h. The daily variation of the air temperature in the four seasons changed from mid-growth> late growth> stagnation period; the daily variation of air is middle growth stage> late growth stage> pre-growth period; the daily variation range of soil temperature is middle growth stage> late growth stage> pre-growth period> stagnation period.

mixed forest ofRhododendronsimsiiandLarixgmelinii; forest land; microclimate

1005-5215(2016)11-0016-03

2016-09-06

趙希寬(1980-)，男，河南新鄉(xiāng)人，大學(xué)，工程師，從事森林生態(tài)學(xué)研究.

Q949.772.3;S791.22

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.11.006