基于氣象數(shù)據(jù)及體感溫度的內(nèi)蒙古赤峰油松人工林小氣候分析

張今奇 崔曉慧 李顯玉 穆喜云 李鳳敏 李向晨 楊旭亮

摘要? 為揭示油松人工林小氣候效應(yīng)，以赤峰森林生態(tài)站南山生態(tài)園油松人工林為研究對象，采用定位觀測獲取2019—2021年林內(nèi)溫度、露點(diǎn)、相對濕度、風(fēng)速及風(fēng)速總量5個氣象因子，通過對比風(fēng)寒指數(shù)、熱指數(shù)、體感溫度3項(xiàng)指標(biāo)及相關(guān)性分析，探究該研究區(qū)油松人工林小氣候變化特征。結(jié)果表明：2019—2021年油松人工林內(nèi)夏季溫度降低，秋季溫度回暖，2021年夏季溫度均較2019、2020年有所下降，相較于2019年整體下降了2.14 ℃，秋季溫度均較2019、2020年有所升高，相較于2019年升高了4.99 ℃；林內(nèi)相對濕度增加，富含大量水汽，空氣濕潤，露點(diǎn)均較2019、2020年有所升高，夏季相較于2019年升高了0.15 ℃，秋季升高了8.69 ℃，相對濕度變化與露點(diǎn)一致，夏季整體升高10%，秋季整體升高17.48%；林內(nèi)風(fēng)速減小，風(fēng)速及總量均較2019、2020年有所下降，夏季風(fēng)速相較于2019年整體降低了0.02 m/s，風(fēng)速總量減少了0.11 m/s，秋季風(fēng)速降低了0.06 m/s，風(fēng)速總量減少了0.23 m/s。

關(guān)鍵詞? 油松人工林；小氣候；氣象因子；體感溫度；相關(guān)分析；赤峰

中圖分類號? S716.3? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? A? 文章編號? 0517-6611（2024）01-0125-08

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.01.027

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Microclimate Analysis of Pinus tabulaeformis Plantation in Chifeng， Inner Mongolia Based on Meteorological Data and Apparent Temperature

ZHANG Jin-qi1，2， CUI Xiao-hui1，2， LI Xian-yu1，2 et al

（1. Chifeng Forestry Research Institute， Chifeng，? Inner Mongolia 024005; 2. National Observation and Research Station of Ancient Chifeng Forest Ecosystem in Inner Mongolia， Chifeng， Inner Mongolia 024000）

Abstract? In order to reveal the microclimate effect of Pinus tabulaeformis plantation， the Pinus tabulaeformis plantation in Nanshan Ecological Park of Chifeng Forest Ecological Station was taken as the research object， and five meteorological factors including forest temperature， dew point， relative humidity， wind speed and total wind speed from 2019 to 2021 were obtained by positioning observation. The microclimate change characteristics of Pinus tabulaeformis plantation in this study area were explored by comparing the three indexes of wind-cold index， heat index and body temperature and correlation analysis. The results showed that during 2019-2021， the summer temperature of Pinus tabulaeformis plantation decreased， and the autumn temperature increased. The summer temperature in 2021 decreased compared with the previous two years， and it decreased by 2.14 ℃ compared with 2019. The autumn temperature increased compared with the previous two years， and it increased by 4.99 ℃ compared with 2019. The relative humidity in the forest increased， which was rich in water vapor. The air was moist， and the dew point increased compared with the previous two years. Compared with 2019， the relative humidity in summer increased by 0.15 ℃ as a whole， and that in autumn increased by 8.69 ℃. The change of relative humidity was consistent with that of dew point， which increased by 10% in summer and 17.48% in autumn. The wind speed in the forest decreased， and the wind speed and total amount decreased compared with the previous two years. Compared with 2019， the wind speed in summer decreased by 0.02 m/s， and the total amount decreased by 0.11 m/s. The wind speed in autumn decreased by 0.06 m/s， and the total amount decreased by 0.23 m/s.

Key words? Pinus tabulaeformis plantation;Microclimate;Meteorological factors;Body temperature;Correlation analysis；Chifeng

基金項(xiàng)目? 內(nèi)蒙古自治區(qū)林業(yè)科技支撐項(xiàng)目“森林草原濕地碳中和評估研究與示范”（內(nèi)林科研〔2022〕11號）；赤峰市2023年市本級部門預(yù)算項(xiàng)目“西伯利亞紅松引種及采穗圃建設(shè)技術(shù)研究”（赤財指預(yù)〔2023〕1號）。

作者簡介? 張今奇（1996—），男，內(nèi)蒙古赤峰人，研究實(shí)習(xí)員，碩士，從事森林草原生態(tài)研究。

*通信作者，副研究員，碩士，從事森林草原生態(tài)研究。

收稿日期? 2023-02-16；修回日期? 2023-03-27

森林小氣候主要是指由森林以及林冠下灌叢、草被和枯枝落葉層等共同形成的一種與周邊大氣候不同的小范圍的特殊氣候［1］，是森林中水、氣、熱等氣象要素綜合作用的結(jié)果。由于森林的存在使得林內(nèi)與林外相比，熱量和水分的交換在時間和空間上與空曠地相比發(fā)生了顯著的改變，使林內(nèi)溫度、相對濕度發(fā)生了變化，而使得光照、降水等在進(jìn)入森林后進(jìn)行了重新分配［2］。這不僅影響植被生長、種子繁殖及土壤微生物生境，還影響林內(nèi)光合作用、營養(yǎng)循環(huán)和水分傳輸［3］。

森林小氣候研究從常規(guī)觀測到建立森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究網(wǎng)絡(luò)，引入自動觀測系統(tǒng)和梯度氣象觀測系統(tǒng)，開始從多維度空間對小氣候進(jìn)行分析；3S技術(shù)發(fā)展促進(jìn)了森林小氣候研究向宏觀大尺度觀測研究的進(jìn)一步發(fā)展，使得觀測范圍從局部擴(kuò)大到整個地區(qū)、生態(tài)系統(tǒng)、物候帶和全球［1］。方炳法等［4］通過對千島湖區(qū)小氣候熱量和水分因子進(jìn)行常規(guī)觀測，表明小氣候促進(jìn)了杉木、柑橘等生長，減少了凍害和旱害；陳進(jìn)等［5］測量了光照強(qiáng)度、氣溫、相對濕度、風(fēng)速等小氣候指標(biāo)，揭示了黔中地區(qū)馬尾松林具有顯著的遮陽降溫、增濕保濕、維持林冠下小氣候穩(wěn)定的作用；李潔等［6］對比分析了麻櫟-栓皮櫟混交林與云南松林內(nèi)外空氣溫度及相對濕度、光照強(qiáng)度、土壤溫度、風(fēng)速5個氣象因子，發(fā)現(xiàn)林內(nèi)外的主要?dú)庀笠蜃泳哂忻黠@差異，混交林改善了其所在區(qū)域小氣候的環(huán)境。國外，Zellweger等［7］對比分析了實(shí)地經(jīng)驗(yàn)溫度與氣象站測量的冠層覆蓋變化，發(fā)現(xiàn)在冠層覆蓋和溫度緩沖下降的區(qū)域小氣候變暖較大，熱干化速率較高，相反冠層蓋度增加，溫度緩沖導(dǎo)致了生長季節(jié)的降溫效果；Von等［8］通過監(jiān)測氣溫（T）、相對濕度（RH）、光合有效輻射（PAR）和風(fēng)速等氣象數(shù)據(jù)，證實(shí)冠層覆蓋的研究區(qū)日最高氣溫平均降低了1.8 ℃，闊葉林和非松樹針葉林對日間小氣候的調(diào)節(jié)作用大約是松樹林的2倍；Hardwick［9］等利用遙感影像獲取植物面積指數(shù)，通過獨(dú)立的氣候變量數(shù)據(jù)集校正計算葉面積指數(shù)，并與空氣溫度、相對濕度等氣象因子進(jìn)行回歸檢驗(yàn)，得出葉面積指數(shù)越高，森林小氣候變化越小，高葉面積指數(shù)冠層下的空氣在白天較涼爽，相對濕度較高。

森林小氣候資料的長期對比研究，對于揭示森林小氣候效應(yīng)，闡明森林破壞對局地氣候的影響具有重要價值［10］。油松作為是我國北方植樹造林、退耕還林還草、荒漠化防治等優(yōu)勢樹種，具有耐干耐旱、改善土壤生境的特點(diǎn)，人工林對調(diào)節(jié)氣候及穩(wěn)定生態(tài)平衡有著突出貢獻(xiàn)。赤峰地區(qū)作為退耕還林還草重點(diǎn)示范區(qū)，建立的南山生態(tài)園在滿足城市公園服務(wù)功能的同時，對開展退耕還林工作及建立城市生態(tài)屏障起到了先驅(qū)示范性作用。筆者擬基于赤峰森林生態(tài)系統(tǒng)定位站城市檢測樣點(diǎn)（南山生態(tài)園）內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)地面氣象觀測場2019—2021年夏秋兩季的觀測資料，分析油松人工林內(nèi)空氣溫度、相對濕度及風(fēng)速等氣候要素的差異，旨在揭示油松人工林小氣候的效應(yīng)，加強(qiáng)對森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的認(rèn)識，為繼續(xù)推進(jìn)赤峰市退化林分改造修復(fù)工作開展，建成內(nèi)蒙古赤峰城市森林、退耕還林水、土、氣、生要素數(shù)據(jù)庫，積累區(qū)域科學(xué)治理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1? 研究地區(qū)與研究方法

1.1? 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地是內(nèi)蒙古赤峰森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站南山定位觀測樣點(diǎn)，位于赤峰市紅山區(qū)城區(qū)南部（66°14′69.46″～66°24′17.06″E，46°79′300.96″～46°80′418.09″N）。地形為山地丘陵區(qū)，海拔為770 m，屬溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年氣溫為0～7 ℃，年降水量為380 mm，日照時數(shù)在2 800～3 100 h，無霜期為120～135 d。夏秋兩季的氣候特征：夏季，時間較短，普遍高溫，雨量集中。6月下旬入夏，8月上旬結(jié)束，最熱月7月平均氣溫多數(shù)地區(qū)為21～23 ℃，降水70%集中于6—8月，雨熱同季，有利于植物生長；秋季，氣溫下降快，霜凍早臨，晴天多。平均初霜日在9月下旬，最早出現(xiàn)于9月上旬［11］。油松人工林林內(nèi)喬木平均樹高為8.64 m，平均胸徑為5.56 cm，平均枝下高3.16 m，冠幅平均可達(dá)2.70 m；林下灌木有平榛（Corylus heterophylla Fisch.ex Trautv.）、枸杞（Lycium chinense Mill.）等，草本有蒼耳（Xanthium strumarium L.）、馬齒莧（Portulaca oleracea L.）、百里香（Thymus mongolicus Ronn.）等，林下灌草平均蓋度為46.33%，平均高度為14.40 cm。南山油松樣地1 200? m2，位于118°57′52.43″～118°58′07.32″E，42°14′4.62″～43°14′07.44″N，喬木樹高8.64 m，胸徑5.56 cm，冠幅2.70 m，枝下高3.16 m，灌草株數(shù)28株，蓋度46.33%，均高14.40 cm。

1.2? 研究方法

林內(nèi)觀測站建有高10 m的小氣候觀測塔，塔上安裝有自動氣象觀測系統(tǒng)（Davis Vantage Pro2，USA），空氣溫度和相對濕度等通過10 m高度的溫濕度傳感器（Vaisala HMP45C，GER）測得，風(fēng)速通過10 m高度的風(fēng)速風(fēng)向傳感器（Davis 7911，USA）測得，數(shù)據(jù)傳輸間隔60 min，全天不間斷采集，采用組件（ISS）采集外部的天氣數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)到控制臺，并在控制臺上實(shí)時顯示相關(guān)氣象參數(shù)。觀測站周圍均用防盜鐵絲網(wǎng)圍欄圍住，避免人為干擾。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

使用2019—2021年夏秋兩季的溫度、相對濕度、露點(diǎn)、風(fēng)速等氣象觀測數(shù)據(jù)，計算風(fēng)寒指數(shù)（WCT）、熱指數(shù)（HI）及體感溫度（AT），分析其逐年變化特征和相互影響機(jī)理。季節(jié)劃分采用通用的氣象劃分法，即6—8月為夏季，9—11月為秋季［6］。各氣象要素均采用每天24 h的平均值計算。采用SPSS 25對數(shù)據(jù)進(jìn)行均值分析和相關(guān)分析來檢驗(yàn)林內(nèi)小氣候變化的差異性及林內(nèi)氣象因子的相關(guān)性，以變異系數(shù)（公式（7））衡量波動幅度。試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2016整理后，采用Origin 2018進(jìn)行作圖。

露點(diǎn)（dew point）：空氣中飽和水汽開始凝結(jié)結(jié)露的溫度，在100%的相對濕度時，周圍環(huán)境的溫度就是露點(diǎn)。露點(diǎn)越小于周圍環(huán)境的溫度，結(jié)露的可能性越小，也就意味著空氣越干燥，露點(diǎn)受壓力影響。測量范圍為-76～54 ℃，精度為±1.5 ℃。

ln（ee0）=-ΔHR×（1T-1T0）（1）

式中：e為空氣中水蒸氣的壓力；e0為絕對溫度在T0時的壓力，可以取101 325 Pa和100°；ΔH為水的摩爾汽化熱，取44 000 J/mol；R為氣體常數(shù)8.134；T為露點(diǎn)的絕對溫度，℃。

風(fēng)速總量（wind run，WR）：在給定的一定時間內(nèi)，通過站點(diǎn)位置的風(fēng)速總量。風(fēng)速測量范圍1～68 m/s，精度為±1 m/s。

WR=vw×T1（2）

式中：WR為風(fēng)速總量，km；vw為風(fēng)速，m/s；T1為時間間隔，min。

風(fēng)寒指數(shù)（wind chill temperature，WCT）：人體對低溫和風(fēng)的感覺程度，是皮膚表面的溫度。同樣的氣溫條件下，有風(fēng)時皮膚感受到的溫度要比無風(fēng)時更低，因而覺得更冷，測量范圍為-84～54 ℃，精度為±1 ℃。計算公式如下：

WCT=13.12+0.62Tair-11.37V0.1610 m+0.40Tair×V0.1610 m（3）

式中：WCT為風(fēng)寒指數(shù)；Tair為氣溫，℃；V10 m為10 m處的風(fēng)速，m/s。

熱指數(shù)（heat index，HI）：人體感到的熱程度，由溫度和相對濕度決定。測量范圍為40～57 ℃，精度為1.5 ℃。采用Blazejczyk等［12］提出的熱指數(shù)計算公式計算：

HI=-8.78+1.61Tair+2.34RH-0.15TairRH-1.23×10-2Tair2-1.64×10-2RH2+2.21×10-3Tair2RH+7.25×10-4TairRH2-3.58×10-6Tair2RH2（4）

體感溫度（apparent temperature，AT）：人體感受冷熱的程度，由空氣溫度、相對濕度、風(fēng)速共同作用。采用Steadman［13］提出的通用公式計算：

AT=Tair+0.35e-0.7V10 m+0.7QV+10-4.25（5）

e=6.105RH100×e17.27Tair237.7+Tair（6）

式中，Q為凈輻射，W/m2。

變異系數(shù)（coefficient of variation，CV）：反應(yīng)觀測值變異程度的統(tǒng)計量，是標(biāo)準(zhǔn)差與平均數(shù)的比值。

CV=SDME×100%（7）

式中：CV為變異系數(shù)，SD為標(biāo)準(zhǔn)差，ME為平均值。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 油松人工林小氣候因子變化

2.1.1? 溫度變化。

空氣溫度作為主要的氣象要素，受氣候背景及區(qū)域環(huán)境因子等諸多因素的影響［10］。通過觀測獲取的2019—2021年夏秋兩季溫度和露點(diǎn)變化（表1）可知，2019—2021年夏秋兩季平均溫度和平均露點(diǎn)變化趨勢一致。夏季呈現(xiàn)倒“U”形，即平均溫度和平均露點(diǎn)先升高后降低，2020年夏季平均溫度和平均露點(diǎn)相較于相鄰2個年份相對較高，分別為22.04 ℃和16.99 ℃。秋季平均溫度和平均露點(diǎn)呈現(xiàn)增長趨勢，2021年秋季平均溫度和平均露點(diǎn)高于2019和2020年，分別為8.80 ℃和3.45 ℃。極差及變異系數(shù)（CV）顯示，2019年溫度變化幅度有較大差異，夏秋兩季平均溫度極差均相對高于2020和2021年，且2019年秋季極差高于夏季，夏秋兩季極差分別為29.10與48.00 ℃，變異系數(shù)分別為25.78%與28.71%，表明2019年秋季溫差相對較大，溫度變化最為明顯。

由圖1可知，2019—2021年同一連續(xù)月份溫度和露點(diǎn)呈現(xiàn)相似的變化趨勢，5—12月溫度和露點(diǎn)在7月達(dá)到頂峰，2019—2021年7月平均溫度分別為23.59、22.61、21.65 ℃，露點(diǎn)分別為17.25、17.22、19.15 ℃，隨后逐漸降低，11月起溫度低于0 ℃。

對比2019—2021年每月平均溫度變化，2021年6—8月平均溫度均低于2019和2020年，說明油松人工林枝葉茂密程度正逐年擴(kuò)大，降溫作用正在逐年增強(qiáng)，其中2021年7月在平均溫度低于2019和2020年同期對比的情況下，平均露點(diǎn)也高于同期對比的年份，表明2021年7月溫度降低的同時，空氣相對濕潤。9—11月，晝夜溫差逐漸變大，秋季保溫效果未見明顯變化。

2.1.2? 相對濕度變化。

水在空氣中的蒸汽壓與同溫度同壓強(qiáng)下水的飽和蒸汽壓的比值被稱為相對濕度，空氣相對濕度的高低受降水量的影響［6，14］。通過觀測2019—2021年夏秋兩季相對濕度變化（表2），2019—2021年油松人工林空氣相對濕度存在明顯的季節(jié)變化，夏季平均相對濕度高于秋季，夏季平均相對濕度呈現(xiàn)隨年份逐年增長的趨勢，其中2021年平均相對濕度最高，為81.28%；極差及變異系數(shù)顯示，2019年平均相對濕度變化幅度有較大差異，夏、秋兩季平均相對濕度極差均高于2020和2021年，且2019年秋季極差高于夏季，夏、秋兩季極差分別為74.00%與76.00%，變異系數(shù)分別為23.91%與30.21%，表明2019年秋季相對濕度變化最為明顯。

由圖2可知，2019—2021年各月份存在較為明顯的相對濕度變化，2019年夏秋兩季平均相對濕度較高的月份為5—9月，其中8月平均相對濕度相對最高，達(dá)75.53%；2020年夏秋兩季平均相對濕度較高的月份有6—9月，其中6月平均濕度相對最高，達(dá)79.23%；2021年夏秋兩季平均相對濕度較高的月份有6—9月，其中7月平均濕度相對最高，達(dá)86.73%。

對比2019—2021年每月平均相對濕度變化，2020年6—12月平均相對濕度較2019年有不同程度的升高，2021年7—11月平均相對濕度較2020年不同程度的升高，表明冠層對油松人工林的增濕作用逐年增強(qiáng)，林內(nèi)積攢大量水汽，遇冷形成降雨，對人工油松林內(nèi)相對濕度進(jìn)一步產(chǎn)生影響［15］。

2.1.3? 風(fēng)速變化。

風(fēng)速影響空氣的蒸發(fā)率，從而間接影響儲熱的散熱效率［16］。通過觀測獲取的2019—2021夏秋兩季風(fēng)速變化見表3，夏季風(fēng)速變化呈“U”形，即平均風(fēng)速在2020年降低至0.02 m/s，風(fēng)速總量下降至0.09 m/s后，在2021年風(fēng)速上升至0.03 m/s，風(fēng)速總量上升至0.10 m/s。秋季風(fēng)速隨年份增長逐年下降，2021年風(fēng)速相對最低，為0.10 m/s，總量為0.38 m/s。變異系數(shù)顯示，2019—2021年夏季與秋季風(fēng)速變化存在明顯差異，夏季風(fēng)速變化高于秋季，在夏季變化中，2021年風(fēng)速變化幅度較大，變異系數(shù)為45.73%，總量變異系數(shù)為44.73%。這表明2021年夏季風(fēng)速變化較秋季明顯。

由圖3可知，2019—2021年各月存在較為明顯的風(fēng)速變化，5—12月平均風(fēng)速較高的月份均為5、11、12月，其中5月在2019和2020年平均風(fēng)速相對最高，分別為0.30、0.46 m/s；11月在2021年平均風(fēng)速相對最高，為0.31 m/s，風(fēng)速總量為1.18 m/s。油松人工林整體夏季風(fēng)速較小且持續(xù)時間較短，多風(fēng)天氣多，2021年較2019和2020年風(fēng)速有所下降，但不明顯，這是由于隨著油松人工林齡級增長，對風(fēng)力起到了部分延緩的作用。

對比2019—2021年每月風(fēng)速變化，2020年5—12月相較于2019年風(fēng)速降低變化的月份有6、7、8、10、11月，風(fēng)速降低月份較為明顯，2021年5—12月相較于2020年風(fēng)速降低的月份有5、8、9、10、12月，風(fēng)速變化并不明顯。

2.2? 小氣候因子指數(shù)評價

表4為WCT、HI、AT對應(yīng)的體感分級，能夠直觀地表示在油松人工林內(nèi)的感受，筆者還參考Blazejczyk等［12］對通用熱氣候指數(shù)（UTCI）的研究，Koteswara等［17］對印度地區(qū)熱指數(shù)（HI）的研究，杜家銘等［18］基于《避暑旅游氣候適宜度評價方法》對粵北地區(qū)體感溫度的研究，計算出各因子指數(shù)，以楊文婷等［19］對中國戶外體感溫度（AT）的研究為基準(zhǔn)，評價赤峰油松人工林多年的小氣候適宜性。

計算的WCT、HI、AT等因子見表5，夏季中，2019—2021年AT平均值分別為21.84、22.84、19.61 ℃，處于分級表4體感等級中的“舒適”（18～26 ℃），說明位于林內(nèi)的人們會感到舒適，油松人工林在夏季可提供良好的遮陰避暑場所；極差顯示，夏季AT最大值由2019年的42.80 ℃降低到2021年的34.20 ℃，體感等級由“熱”降為“較熱”，這是由于體感溫度隨外界溫度變化而變化，一天中，當(dāng)外界溫度在正午達(dá)到最高時，林內(nèi)溫度也會相應(yīng)升高，隨著油松人工林齡級的變化，林分逐漸郁閉，高大喬木枝葉進(jìn)一步遮擋了照射進(jìn)林內(nèi)的陽光，遮陰避暑能力進(jìn)一步增強(qiáng)，因此體感溫度最大值逐年降低。夏季AT最小值呈現(xiàn)逐年升高趨勢，2019—2021年體感等級均處于“冷”，這是由于林內(nèi)植物的遮擋阻礙了溫度變化造成溫度流失，早晚體感溫差縮小，林內(nèi)最低體感溫度逐年改善。

秋季中，2019—2021年AT平均值分別為3.39、7.04、8.52 ℃，呈逐年增長趨勢，體感等級均處于“冷”，最大值顯示，AT最大值由2019年的32.2 ℃降低至2021年的26.7 ℃，呈逐年降低趨勢，體感等級由“較熱”變?yōu)椤皽嘏?，AT最小值由2019年的-15.70 ℃升高至2021年的-10.30 ℃，與夏季油松人工林內(nèi)小氣候變化一致，油松人工林內(nèi)小氣候逐年改善。

結(jié)合圖4可知，3種指數(shù)各月變化相似，2019年5—9月AT處于“舒適”級，其中7月AT相對同年其他月份最高，為24.56 ℃，進(jìn)入10月，AT由“舒適”降至“冷”；2020年6—8月AT處于“舒適”級，其中7月AT相對同年各月份最高，為23.48 ℃，5、9月AT處于“偏涼”級，進(jìn)入10月，AT由“偏涼”降至“涼”；2021年各月AT變化與2020年變化一致，2019—2021年各月對比顯示，相較于2020年“舒適”月份，2021年6—8月AT相對降低，“舒適”月份AT分別降低了1.58、0.36、

3.12 ℃，AT更加趨于涼爽，而“偏涼”月份相較于2020年分別升高0.37、0.38 ℃，AT更加趨于“舒適”，油松人工林內(nèi)小氣候逐年變化趨于穩(wěn)定。

2.3? 小氣候因子相關(guān)性

用小氣候觀測因子與林分因子進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果見表6。由表6可知，溫度與灌草均高呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)（R）為0.496，這是由于溫度的升高提高了灌草參與代謝活動的酶活性，加快了灌草對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，促進(jìn)了灌草的生長；露點(diǎn)與樹高、灌草均高呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)分別為0.183、0.476，與胸徑呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)為0.370，與冠幅呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)為-0.327；相對濕度與胸徑呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)為0.341，與冠幅呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)為-0.283；露點(diǎn)、相對濕度與林分因子呈現(xiàn)相似規(guī)律，這是由于露點(diǎn)與相對濕度均能反映空氣中水蒸氣的含量，露點(diǎn)與相對濕度增大時，相應(yīng)空氣中可容納的水汽數(shù)量越多，水汽通過植物呼吸與土壤入滲逐漸被植物吸收，促進(jìn)植物的生長，樹高正向變化，同時冠幅也進(jìn)一步擴(kuò)大，枝葉逐漸繁茂，植物呼吸作用進(jìn)一步增強(qiáng)，從而減少空氣中CO2及水汽，釋放出的O2等有益物質(zhì)進(jìn)一步改善了林內(nèi)環(huán)境。風(fēng)速、WR、WCT、HI及AT等與林分因子未見明顯變化。

各氣象因子間，溫度與露點(diǎn)呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)為0.928，與相對濕度呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)為0.023。這是由于溫度越高，可容納的水汽數(shù)量越多，因此露點(diǎn)越大，而溫度的增加，帶走了大量水汽，相對濕度降低。風(fēng)速及風(fēng)速總量與溫度、露點(diǎn)、相對濕度均呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），這與劉冰玉等［16］的研究結(jié)果一致，這是由于溫度升高，溫差變化引起空氣對流，由于熱空氣向上運(yùn)動，導(dǎo)致下層空氣缺失，但受油松人工林內(nèi)植物影響，阻礙了向下層補(bǔ)充空氣的對流運(yùn)動，因此與溫度呈負(fù)相關(guān)，同時風(fēng)的產(chǎn)生也帶走富含水汽的空氣，與露點(diǎn)、相對濕度也呈負(fù)相關(guān)。

3? 結(jié)論與討論

3.1? 結(jié)論

通過對油松人工林內(nèi)小氣候進(jìn)行觀測，油松人工林內(nèi)溫度顯示，2019—2021年夏季溫度降低，秋季溫度回暖。2021年夏季溫度均較2019、2020年有所下降，相較于2019年整體下降了2.14 ℃，最高氣溫月為7月，相較于2019年7月降低了1.94 ℃，秋季溫度均較前2019、2020年有所升高，相較于2019年升高了4.99 ℃，11月開始溫度低于0 ℃；露點(diǎn)及相對濕度顯示：林內(nèi)相對濕度增加，富含大量水汽，空氣濕潤。露點(diǎn)均較2019、2020年有所升高，夏季相較于2019年整體升高了0.15 ℃，秋季升高了8.69 ℃；相對濕度變化與露點(diǎn)一致，相對濕度顯示，夏季整體升高10.00%，秋季整體升高17.48%；風(fēng)速及風(fēng)速總量顯示：林內(nèi)風(fēng)速減小，風(fēng)速及風(fēng)速總量均較2019、2020年有所下降，夏季風(fēng)速相較于2019年整體降低了0.02 m/s，風(fēng)速總量減少了0.11 m/s，秋季風(fēng)速降低了0.06 m/s，風(fēng)速總量減少了0.23 m/s。

通過計算AT，2019—2021年“舒適”月份逐漸趨于“偏涼”，而“偏涼”月份更加趨于“舒適”。夏季連續(xù)3年體感等級處于“舒適”，截至2021年，AT平均下降了2.23 ℃，AT最大值下降了8.60 ℃，AT最小值上升了0.70 ℃；秋季連續(xù)3年體感等級處于“冷”，AT平均上升了5.13 ℃，AT最大值下降了5.50 ℃，AT最小值上升了5.40 ℃。

3.2? 討論

2019—2021年5—9月平均溫度變化幅度逐漸趨于正態(tài)分布，這是由于隨著葉盛期的到來，枝葉變得繁茂，林冠在遮擋一部分太陽光線的同時，也使林內(nèi)溫度保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。其中2020年風(fēng)速降低變化的月份最多，表明2020年油松人工林對風(fēng)力起到阻礙作用最強(qiáng)，進(jìn)入林內(nèi)的風(fēng)會受到枝干葉的搖擺和摩擦，一部分氣流會停止并消散在林內(nèi)，另一部分受到阻擋會減少氣流的動能［6］；2021年7月平均濕度相對最高，符合油松人工林平均濕度最高出現(xiàn)在夏季的特點(diǎn)。這是由于6—8（雨季）油松人工林地區(qū)降雨增多，同時林冠層的遮擋，降低林內(nèi)風(fēng)速，林內(nèi)植物和土壤所產(chǎn)生的水汽難以散逸至林外，造成林內(nèi)相對濕度相對較高［10］。

森林是通過林分結(jié)構(gòu)、植被覆蓋度、土壤、微生物等因素共同相互作用形成穩(wěn)定的林內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)。楊鈣仁等［3］研究認(rèn)為，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的林分，林內(nèi)小氣候相對穩(wěn)定。相較于天然林，赤峰油松人工林在建設(shè)初期經(jīng)歷了開溝、整地、挖穴等作業(yè)，在栽植油松后，又進(jìn)行施肥、施藥以幫助栽植樹種成活，造成林下植被群落單一，林內(nèi)氣候受外部環(huán)境氣候變化影響較大，造成林內(nèi)小氣候穩(wěn)定性差。筆者對油松人工林內(nèi)小氣候研究發(fā)現(xiàn)，油松人工林相較于建設(shè)初期的穩(wěn)定性明顯提高，尤其是夏季林內(nèi)氣候變化逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)，觀測期間林內(nèi)的AT均已達(dá)到“舒適”級，這與朱壽燕等［20］的研究結(jié)果相似，當(dāng)溫度為18 ℃左右時，溫度與AT接近，對環(huán)境的差異感知不大，是維持健康的最理想氣溫，能夠?yàn)橹車用裉峁┦孢m的避暑納涼的場所。

在對氣象因子與林分因子進(jìn)行相關(guān)性分析中，溫度、露點(diǎn)、相對濕度、風(fēng)速等氣象因子與林分因子部分存在相關(guān)性，但WCT（R=0.496，P＜0.05）、HI（R=0.511，P＜0.01）及AT（R=0.511，P＜0.01）與灌草均高存在顯著關(guān)系，這說明AT受林下植物生長狀態(tài)的影響，這是由于油松人工林植被的恢復(fù)會改變了群落小氣候條件，而林內(nèi)植被的恢復(fù)率先開始于草本及小型灌木，隨著草灌生長繁育，植被演替進(jìn)一步影響小氣候變化，造成周圍環(huán)境變化，進(jìn)而影響體感溫度［21］。影響林內(nèi)小氣候變化除了林分因子外，還具有很大的區(qū)域性，還與降雨、降雪、土壤呼吸等相關(guān)，其中存在的影響因素也需進(jìn)一步討論。

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