杜鹃落叶松林地的小气候特征分析

赵希宽，韦昌雷，刘学爽

(大兴安岭农林科学院，黑龙江嫩江源森林生态系统国家定位观测研究站，黑龙江 大兴安岭 165000)



杜鹃落叶松林地的小气候特征分析

赵希宽，韦昌雷，刘学爽

(大兴安岭农林科学院，黑龙江嫩江源森林生态系统国家定位观测研究站，黑龙江 大兴安岭 165000)

通过对杜鹃落叶松林不同生长期的气温、空气相对湿度和地温日变化特征进行试验研究，结果表明：杜鹃落叶松林不同生长期气温日变化趋势为早晨气温最低，午后气温最高，受森林环境的影响，最高值滞后于太阳辐射2 h；一年四季的变化过程中，林内气温日变化幅度为生长中期>生长后期>生长前期>停滞期；空气日变化幅度为生长中期>生长后期>停滞期>生长前期；土壤日温度变化幅度为生长中期>生长后期>生长前期>停滞期。

杜鹃落叶松；林地；小气候

小气候是生物生长发育的最重要环境因子，不同的植物群落形成不同的小气候环境，而不同的小气候生境形成不同的植物群落[1]。杜鹃落叶松林小气候是大兴安岭森林生态系统的重要组成部分，通过对杜鹃落叶松林小气候的研究，为该地区的森林发育、生物多样性和森林防火等提供确切的科学数据，为更好地研究大兴安岭森林生态提供依据。

1 研究地概况和研究方法

1.1 研究地概况

南瓮河国家级自然保护区位于黑龙江省大兴安岭地区，地处大兴安岭支脉伊勒呼里山的南麓。地理坐标51°05′07″—51°39′24″ N，125°07′55″—125°50′05″ E。

该区属低山丘陵地貌，地形起伏不大，地势为北高南低，西高东低，海拔一般为500～800 m，最低海拔370 m，最高海拔1 044 m。气候属寒温带大陆性季风气候，冬季受西伯利亚寒流的影响，异常寒冷，晴燥少雪而漫长，长达9个月，年平均气温-3 ℃，极端最低气温-48 ℃。相反，温暖季节甚短，夏季最长不超过1个月，极端最高气温36°，无霜期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

利用设立在南瓮河杜鹃落叶松林的气象观测塔，采集林内1.5 m高度的温度和相对湿度，土壤温度采集5 cm(a)、20 cm(b)、40 cm(c)深度的数值，24 h的观测数据。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日整点数据，计算各气象因子日变化(3 d)的平均值，分别代表树木生长的停滞期、生长前期、生长中期和生长后期。

2 结果与分析

2.1 不同生长期的气温日变化

杜鹃落叶松林在生长期和停滞期的气温日变化趋势大致相同，在日出后，随太阳辐射增强，气温快速升高，到13:00—15:00气温出现最高值，受森林环境的影响，最高值比太阳辐射峰值滞后2 h，到18:00林内气温逐渐下降，这是森林小气候的变化特征之一(图1)。由图1可以看出，在停滞期，森林冠层遮挡下降，林内气温变化较小，变化幅度在-21.6～-13.2 ℃，温差为-8.4 ℃。生长前期，树木开始发芽，林冠遮挡逐渐增加，影响太阳辐射，林内气温变化开始增加，变化幅度为-0.6～11.3 ℃，温差为11.9 ℃。随着树木生长，林冠遮挡逐渐增大，到生长中期，林冠基本完全遮挡太阳辐射，这时林内气温变化最大，变化幅度在8.9～28.5 ℃，温差为19.6 ℃。进入生长后期，树叶开始变黄凋落，太阳辐射开始减小，这时的温度变化幅度为-4.5～12.1 ℃，温差为16.6 ℃。由此可以看出杜鹃落叶松林在一年四季的变化过程中，林内气温日变化幅度为生长中期>生长后期>生长前期>停滞期。

2.2 不同生长期的空气相对湿度日变化

由图2可以看到，杜鹃落叶松林的空气湿度在夜间高于白天，日出后，随太阳辐射的增强，林内的空气湿度逐渐降低，在13:00～15:00达到最低值，而后开始增加。空气相对湿度在生长中期日变化幅度最大，相差54.6%，在生长前期日变化幅度最小，相差为20.9%。杜鹃落叶松林的空气湿度日变化在停滞期高于生长前期，与暖温带针叶林的变化相反[2]。由于杜鹃落叶松林处于寒温带高寒地区，在冬季大雪覆盖，昼夜温差大，林内空气相对湿度高，在生长前期，温度升高，天气干燥，多风，这是大兴安岭地区林火高发生期，林内空气相对湿度小。在生长中期和生长后期，林内空气相对湿度日变化为夜间高于白天，生长中期时夜间最大湿度达到98.8%，白天最低湿度为44.2%，生长后期的夜间最大湿度达到76.7%，白天最低为28.2%。杜鹃落叶松林在各生长期的空气相对湿度日变化幅度为生长中期>生长后期>停滞期>生长前期。而各生长期的空气湿度是生长中期>停滞期>生长后期>生长前期。

2.3 不同生长期的地温日变化

由图3可以看出，杜鹃落叶松林在不同生长期，c层的土壤温度日变化较小，a层土壤温度日变化最大，c层日变化最小值为0.02 ℃，发生在生长前期，a层日变化最大值为7.12 ℃，发生在生长中期。土壤日温度在生长后期和停滞期时，随深度的加深温度增高。这表明土壤冰冻，在传递热量时变缓，上层温度随气温变化明显，深层温度变化缓慢，而形成上层温度低于深层温度。与太阳辐射和气温变化不同步[3]。土壤温度日变化幅度在停滞期为0.05～0.2 ℃,生长前期为0.02～1.07 ℃，生长中期为0.31～7.12 ℃，生长后期为0.08～2.18 ℃，可以看到杜鹃落叶松林在不同生长期的土壤日温度变化幅度为生长中期>生长后期>生长前期>停滞期。

3 结论

杜鹃落叶松林的气温日变化明显受太阳辐射的影响，日出后，气温随太阳辐射的增强而升高，但是由于森林环境的影响，气温最高值滞后于太阳辐射最强值2 h，温度最大值出现在13:00～15:00，一年内气温日变化幅度大小为生长中期>生长后期>生长前期>停滞期。地温的日变化不仅受太阳辐射的影响，还受土壤深度影响，随深度的加深，地温日变化幅度逐渐减小，上层地温日变化幅度最大，底层温度日变化最小。

杜鹃落叶松林的空气相对湿度日变化在不同生长期也不相同，总体是夜间湿度高于白天。在生长中期湿度日变化随着太阳辐射增强而逐渐降低，在停滞期和生长后期，湿度在5:00出现峰值，而日出后逐渐降低，在生长前期，湿度在5:00出现峰值，而后在5:00—9:00出现一个波动，且湿度最低值出现在16:00。而在停滞期、生长中期和生长后期的湿度最低值和太阳辐射的最大值基本一致。

[1] 张一平，马玉洪，马友鑫,等.热带森林不同生长期的小气候特征[J].南京林业大学学报，2002(1):83-87

[2]黄建辉，韩国兴，李海涛.暖温带两种针叶林生态系统中茎流和穿透雨的养分特征研究[J].植物生态学报，2000，24(2)：248-251

[3]刘永金，谭绍满.两种湿地松群落的小气候特点及其与林分结构的关系[J].生态学杂志，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

赵希宽(1980-)，男，河南新乡人，大学，工程师，从事森林生态学研究.

Q949.772.3;S791.22

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.11.006