河南省許昌市清潩河河岸帶植被的濕度效應

薛金國

(河南省許昌市林業(yè)科學研究所，河南 許昌 461000)

河岸植被作為一種典型的水陸交錯帶植被，具有多樣的甚至是特殊的生態(tài)功能。一個完整的河岸帶植被生態(tài)系統(tǒng)，不僅僅具有護岸防洪作用，而且對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，開展河岸帶植被對小氣候影響研究，對促進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

楊樹人工林:沿河雜種楊防護林，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

平行觀測法和對比觀測法相結(jié)合，在許昌市清潩河西段河岸景觀帶選擇4個觀測點。按小氣候觀測規(guī)范，采用自動氣象站和人工觀測相結(jié)合的方法，晝夜每隔2 h測定1次。測定項目為空氣相對濕度、絕對濕度。測定時設(shè)定的高度為20，80，150 cm，代號分別為 RH20，RH80和RH150。

2 結(jié)果與分析

2.1 濕度動態(tài)

從圖1－8可以看出，楊樹人工林 (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)的相對濕度和絕對濕度有如下特點:4種土地覆蓋類型小環(huán)境中的空氣中相對濕度在16:00前后出現(xiàn)一個“V”型變化后在夜間及陰雨天保持相對高濕度的相對平穩(wěn);絕對濕度值在出現(xiàn)“雙峰”變化后保持平穩(wěn)，即在經(jīng)過2次“陡升－陡跌”之后維持一個相對穩(wěn)定的水平;類型間比較可以看出，有林地相對濕度、絕對濕度都比較高，整體趨勢是楊樹人工林＞石楠灌木林＞人工草地，但與裸露農(nóng)田的濕度水平相當;各測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:楊樹人工林＞石楠灌木林＞人工草地＞裸露農(nóng)田。

圖1 楊樹人工林內(nèi)空氣相對濕度變化動態(tài)

圖4 石楠灌木林內(nèi)空氣濕度變化動態(tài)

圖5 人工草地內(nèi)空氣相對濕度變化動態(tài)

圖6 人工草地內(nèi)空氣濕度變化動

露農(nóng)田空氣相對濕度變化動態(tài)

圖8 裸露農(nóng)田空氣濕度變化動態(tài)

2.2 濕度效應

應用DPS有序數(shù)列最優(yōu)分割法對楊樹人工林、石楠灌木林及人工草地空氣絕對濕度、相對濕度的測定值與裸露農(nóng)田的測定值之差進行了最優(yōu)分割。分割結(jié)果將2個濕度指標劃分為相同的2個時間段。即，10:00－14:00;14:00－12:00(第2天)。結(jié)合各植被覆蓋下絕對濕度及相對濕度的變化動態(tài)，可以看出在這2個時段內(nèi)濕度的變化趨勢。對各植被類型的空氣絕對濕度、相對濕度與裸露農(nóng)田的差值進行分區(qū)段匯總 (表1)，分析各植被濕度效應的特點。

表1 植被覆蓋大氣濕度效應的最優(yōu)分割聚類

將不同植被類型的小氣候測定結(jié)果依照濕度效應的最優(yōu)分割結(jié)果，分2個時段(10:00－14:00，14:00－12:00(第2天))進行匯總 (表2)，比較不同植被類型對大氣絕對濕度和相對濕度的影響。

表2 2個時段植被類型的大氣濕度效應

2.2.1 楊樹人工林

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

2.2.2 石楠灌木林

與對照裸露農(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)田幾乎相同的相對濕度，表明植被降溫和增濕過程的一致性。陰雨天石楠灌木林在溫度較低的情況下下層濕度低、相對濕度高，上層相對濕度和濕度都較低，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

與對照裸露農(nóng)田相比，人工草地在2個時段濕度都較高 (表2)。在晴朗天氣條件下其中下層絕對濕度和相對濕度都很低，但上層卻在絕對濕度低1.017%的情況下相對濕度提高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，相對濕度卻顯著偏低;上層濕度明顯降低，這種強烈的蒸散現(xiàn)象可能是由溫度較高引起的。

3 小結(jié)與討論

空氣中相對濕度在14:00前后出現(xiàn)一個“V”型變化后保持相對平穩(wěn)。絕對濕度值在出現(xiàn)“雙峰”變化后保持平穩(wěn)，即在經(jīng)過2次“陡升－陡跌”之后維持一個相對穩(wěn)定的水平。類型間比較可以看出，有林地相對濕度、濕度都比較高，整體趨勢是楊樹人工林＞石楠灌木林＞人工草地，但與裸露農(nóng)田的濕度水平相當。各測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。各類型植被覆蓋對溫度變化的影響具有動態(tài)性和時序性。

河岸帶作為一種典型的水陸交錯帶，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，具有一些獨特的特點。河岸帶小氣候的范圍與水域大小和風向有關(guān)。河岸植被對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，同時也受到河流及水面的作用。群落等小尺度的小氣候效應是大尺度生態(tài)系統(tǒng)氣候效應發(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、防風固沙效果，開展植被小氣候效應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期穩(wěn)定，同時良好的河流水面及水質(zhì)也是十分重要的。

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