杜鵑落葉松林地的小氣候特征分析

趙希寬，韋昌雷，劉學爽

(大興安嶺農林科學院，黑龍江嫩江源森林生態系統國家定位觀測研究站，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，劉學爽

(大興安嶺農林科學院，黑龍江嫩江源森林生態系統國家定位觀測研究站，黑龍江 大興安嶺 165000)

通過對杜鵑落葉松林不同生長期的氣溫、空氣相對濕度和地溫日變化特征進行試驗研究，結果表明：杜鵑落葉松林不同生長期氣溫日變化趨勢為早晨氣溫最低，午后氣溫最高，受森林環境的影響，最高值滯后于太陽輻射2 h；一年四季的變化過程中，林內氣溫日變化幅度為生長中期>生長后期>生長前期>停滯期；空氣日變化幅度為生長中期>生長后期>停滯期>生長前期；土壤日溫度變化幅度為生長中期>生長后期>生長前期>停滯期。

杜鵑落葉松；林地；小氣候

小氣候是生物生長發育的最重要環境因子，不同的植物群落形成不同的小氣候環境，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系統的重要組成部分，通過對杜鵑落葉松林小氣候的研究，為該地區的森林發育、生物多樣性和森林防火等提供確切的科學數據，為更好地研究大興安嶺森林生態提供依據。

1 研究地概況和研究方法

1.1 研究地概況

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

該區屬低山丘陵地貌，地形起伏不大，地勢為北高南低，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。氣候屬寒溫帶大陸性季風氣候，冬季受西伯利亞寒流的影響，異常寒冷，晴燥少雪而漫長，長達9個月，年平均氣溫-3 ℃，極端最低氣溫-48 ℃。相反，溫暖季節甚短，夏季最長不超過1個月，極端最高氣溫36°，無霜期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

利用設立在南甕河杜鵑落葉松林的氣象觀測塔，采集林內1.5 m高度的溫度和相對濕度，土壤溫度采集5 cm(a)、20 cm(b)、40 cm(c)深度的數值，24 h的觀測數據。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日整點數據，計算各氣象因子日變化(3 d)的平均值，分別代表樹木生長的停滯期、生長前期、生長中期和生長后期。

2 結果與分析

2.1 不同生長期的氣溫日變化

杜鵑落葉松林在生長期和停滯期的氣溫日變化趨勢大致相同，在日出后，隨太陽輻射增強，氣溫快速升高，到13:00—15:00氣溫出現最高值，受森林環境的影響，最高值比太陽輻射峰值滯后2 h，到18:00林內氣溫逐漸下降，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，林內氣溫變化較小，變化幅度在-21.6～-13.2 ℃，溫差為-8.4 ℃。生長前期，樹木開始發芽，林冠遮擋逐漸增加，影響太陽輻射，林內氣溫變化開始增加，變化幅度為-0.6～11.3 ℃，溫差為11.9 ℃。隨著樹木生長，林冠遮擋逐漸增大，到生長中期，林冠基本完全遮擋太陽輻射，這時林內氣溫變化最大，變化幅度在8.9～28.5 ℃，溫差為19.6 ℃。進入生長后期，樹葉開始變黃凋落，太陽輻射開始減小，這時的溫度變化幅度為-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程中，林內氣溫日變化幅度為生長中期>生長后期>生長前期>停滯期。

2.2 不同生長期的空氣相對濕度日變化

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，隨太陽輻射的增強，林內的空氣濕度逐漸降低，在13:00～15:00達到最低值，而后開始增加。空氣相對濕度在生長中期日變化幅度最大，相差54.6%，在生長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，在冬季大雪覆蓋，晝夜溫差大，林內空氣相對濕度高，在生長前期，溫度升高，天氣干燥，多風，這是大興安嶺地區林火高發生期，林內空氣相對濕度小。在生長中期和生長后期，林內空氣相對濕度日變化為夜間高于白天，生長中期時夜間最大濕度達到98.8%，白天最低濕度為44.2%，生長后期的夜間最大濕度達到76.7%，白天最低為28.2%。杜鵑落葉松林在各生長期的空氣相對濕度日變化幅度為生長中期>生長后期>停滯期>生長前期。而各生長期的空氣濕度是生長中期>停滯期>生長后期>生長前期。

2.3 不同生長期的地溫日變化

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 ℃，發生在生長前期，a層日變化最大值為7.12 ℃，發生在生長中期。土壤日溫度在生長后期和停滯期時，隨深度的加深溫度增高。這表明土壤冰凍，在傳遞熱量時變緩，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 ℃,生長前期為0.02～1.07 ℃，生長中期為0.31～7.12 ℃，生長后期為0.08～2.18 ℃，可以看到杜鵑落葉松林在不同生長期的土壤日溫度變化幅度為生長中期>生長后期>生長前期>停滯期。

3 結論

杜鵑落葉松林的氣溫日變化明顯受太陽輻射的影響，日出后，氣溫隨太陽輻射的增強而升高，但是由于森林環境的影響，氣溫最高值滯后于太陽輻射最強值2 h，溫度最大值出現在13:00～15:00，一年內氣溫日變化幅度大小為生長中期>生長后期>生長前期>停滯期。地溫的日變化不僅受太陽輻射的影響，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濕度日變化在不同生長期也不相同，總體是夜間濕度高于白天。在生長中期濕度日變化隨著太陽輻射增強而逐漸降低，在停滯期和生長后期，濕度在5:00出現峰值，而日出后逐漸降低，在生長前期，濕度在5:00出現峰值，而后在5:00—9:00出現一個波動，且濕度最低值出現在16:00。而在停滯期、生長中期和生長后期的濕度最低值和太陽輻射的最大值基本一致。

[1] 張一平，馬玉洪，馬友鑫,等.熱帶森林不同生長期的小氣候特征[J].南京林業大學學報，2002(1):83-87

[2]黃建輝，韓國興，李海濤.暖溫帶兩種針葉林生態系統中莖流和穿透雨的養分特征研究[J].植物生態學報，2000，24(2)：248-251

[3]劉永金，譚紹滿.兩種濕地松群落的小氣候特點及其與林分結構的關系[J].生態學雜志，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，河南新鄉人，大學，工程師，從事森林生態學研究.

Q949.772.3;S791.22

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.11.006