太行山中山区油松人工林春季林内外温度变化

高 龙

(山西省林业和草原科学研究院，山西 太原 030012)

温度是植被生长发育的主要环境条件，直接影响森林土壤微生物活性、枯落物分解率及土壤呼吸。温度因子分析是森林生态系统定位研究的主要内容之一，对揭示和发现森林小气候的动态变化规律具有重要意义。太行山是京津及华北平原的生态屏障，生态地位十分重要。油松是太行山区主要造林树种，占该区域人工林总面积的50%以上。通过对该区域油松年生长规律的研究，发现春季为油松主要生长季，春季表层土壤温度对油松液流速率的影响最为显著。但森林自身对温度也有影响，因此，仅利用林外温度数据不能准确判断林内温度情况。笔者通过对太行山中山区油松人工林春季林内外温度变化的研究，揭示试验区温度变化规律，建立林内外温度关系，以期为森林经营和森林生态系统的进一步研究提供依据。

1 研究区概况

研究区位于山西省平顺县(113°15′～113°38′E，35°57′～36°27′N)，为太行山石灰岩中山区。属暖温带大陆性季风气候，春季时间一般为4月6日至5月31日，1971年至2020年平均气温9.1 ℃，平均风速2.2 m/s，平均降水量584.4 mm.主要土壤类型为石灰岩质山地褐土。本研究中的油松中龄林(34年生)地处太行山森林生态站，位于阴坡，海拔1 300 m，林分密度1 650株/hm2，郁闭度0.85.主要林下灌木为胡枝子(Lespedezabicolor)和黄刺玫(Rosaxanthina)，土层厚度30 cm～40 cm.

2 研究方法

2.1 温度因子测定

林内观测点为太行山森林生态站平顺刘家村油松林大样地森林气象综合观测塔(113°28′39″E，36°13′40″N)，海拔1 241 m.采用LSI LASTEM 自动气象站(LSI LASTEM-Environmental Monitoring Solutions，SETTALA，MI，IT)测定林内温度，温度传感器距地面1.5 m，用LSI.3DOM数据采集器每1 h采集1次数据。林外观测点为太行山森林生态站平顺刘家村林外气象站(113°23′40″E，36°13′43″N)，海拔1 240 m，与林内观测点水平距离为101.5 m.采用HOBO自动气象站(Onset Computer Corporation，Bourne，MA，USA)测定林外温度，温度传感器距地面1.8 m，用CR10X数据采集器每1 h采集1次数据。

2.2 计算分析方法

采用对比分析方法，对2020年3月1日到2020年6月30日连续观测的温度数据进行统计，采用EXCEL 2007和SPSS 19对数据进行分析。

3 结果与分析

3.1 林内外春季时间

2020年3月1日至6月30日林内外温度变化规律见图1.

图1 2020年3月1日至6月30日林内外温度变化规律

按照气象学定义，以连续5 d平均气温在10 ℃以上为春季开始，连续5 d平均气温在22 ℃以上为春季结束。由图1可知，本研究中林内3月20日至3月24日平均气温分别为13 ℃，12 ℃，10 ℃，10 ℃和12 ℃，开始出现连续5 d平均气温在10 ℃基准线以上，林内从3月20日开始进入春季；林外4月13日至4月17日平均气温分别为10 ℃，11 ℃，13 ℃，14 ℃和11 ℃，才开始出现连续5 d平均气温在10 ℃基准线以上，林外从4月13日才进入春季。林内6月3日至6月7日平均气温分别为23 ℃，25 ℃，22 ℃，22 ℃和23 ℃，林外6月3日至6月7日平均气温分别为22 ℃，24 ℃，22 ℃，22 ℃和22 ℃，同时开始出现连续5 d平均气温在22 ℃基准线以上，林内外均于6月2日春季结束。林内春季共75 d，林外春季共51 d.林内比林外早24 d进入春季，林内比林外春季长24 d.

3.2 春季林内外温度变化规律

春季林内外温度变化规律见第20页图2.

由图2可知，林内与林外温度变化趋势基本相同，均呈锯齿状上升趋势。春季最高温均出现在5月3日，林内为24.26 ℃，林外为22.93 ℃；最低温出现在4月10日，林内为-0.69 ℃，林外为-1.20 ℃(为3月20日以来最低)。春季林内最高温比林外最高温高1.34 ℃，最低温比林外最低温高0.51 ℃.林内外温度差值最大时为5月3日。当温度(T)≥20 ℃时，林内平均温度为21.21 ℃，林外为20.77 ℃，差值0.44 ℃；当10 ℃

图2 林内外春季温度变化规律

表1 3月至6月及春季林内外平均温度及积温情况 ℃

由表1可知，3月林内均温和积温均小于林外；4月至6月林内均温和积温均高于林外，且温度越高，林内外均温和积温的差值越大。春季林内均温比林外高0.2 ℃，林内积温比林外高12.4 ℃，说明春季林内温度高于林外。

3.3 春季林内外温度日变化规律

选取春季范围内每月10日、20日和30日的日数据进行比较，结果见第60页图3.

由图3可知，林内外温度日变化趋势相同，除4月10日呈线性降低趋势，其余均呈单峰型趋势。林内最高温一般出现在12时至14时，最低温一般出现在4时至6时；林外最高温一般出现在13时至15时，最低温一般出现在6时至7时，林内最高温和最低温均高于林外。19时至6时，林内平均温度8.3 ℃，林外平均温度10 ℃，林内温度小于林外；7时至18时，林内平均温度15.7 ℃，林外平均温度13.7 ℃，林内温度大于林外。林内温度变化率小于林外，说明林内温度变化幅度小于林外。

4 结论

1) 2020年,太行山中山区油松人工林林内达到春季气候的时间比林外早24 d；林内春季时间为75 d，比林外多24 d，较当地平均春季时间(55 d)多20 d.因此，在观测和研究油松等林分生长发育过程中，不能完全按照当地林外气象数据判断。

2) 春季林内温度高于林外，温度越高，林内与林外温度差值越大，说明油松中龄林在春季能提高林内气温。这可能是因为春季林地积雪开始消融，林冠下接收的太阳辐射增加，林下枯落物分解释放热量，导致林内温度提高。

3) 春季白天林内温度高，夜晚林外温度高。林分能够有效提高最高温和最低温，提前最高温和最低温出现的时间，且林内温度的变化幅度小于林外。

图3 林内外温度日变化规律