海南島西部橡膠人工林冠層溫度變化及微氣象要素關系分析

符曉虹，鄭育群，羊清雯

（1.海南省氣象服務中心，海南 ?？?570203；2.海南省氣象局機關服務中心，海南 ?？?570203；3.海南省氣象信息中心，海南 ?？?570203）

植物群里植物的葉片和植株高度不同，會導致樹冠層面的溫度也不同。冠層溫度是指植物各器官的溫度平均值。冠層溫度數(shù)值可為研究土壤和水汽交換提供重要的依據[1]。通過實踐分析，橡膠林的氣象變化感應度很高，同時在橡膠林的冠面層上下空間的溫度是相互影響和制約的關系，氣象因素對橡膠樹的樹干粗度有一定的影響。因此，關于海南島西部橡膠人工林冠層溫度變化的研究[2-3]，可以促進人們對森林微氣象因子的相互作用關系更加了解，對分析森林小氣候環(huán)境特征也有一定的推動作用。

1 材料準備與研究方法分析

1.1 研究區(qū)域概況

在進行研究之前，需要對研究對象的地理位置信息等情況進行系統(tǒng)的分析和了解，包括研究區(qū)域的海拔數(shù)據、地質、地勢情況、所處的氣候情況、經緯度等。由于海南氣候具有干濕變化特點，每年的5 月—10 月屬于濕季，1 月—4 月和11月—12月屬于干季，日照平均溫度、降雨量、日照總體時間都需要進行一一監(jiān)測和記錄，得出相關目標數(shù)值，為進一步研究海南島西部橡膠人工林冠層溫度變化及微氣象要素關系提供數(shù)據支持。

1.2 觀測方法

微氣象觀測塔的位置要保證位于研究目標場地的中心位置，塔高50 m，塔身按照不同的距離安裝風速儀，風速儀選擇三杯式，配備溫濕度記錄儀器，在塔尖安裝風向測控裝置，在25 m 處裝置太陽輻射傳感器，在30 m 處安裝紅外線傳感器裝置，目的是對冠層植物表面溫度進行收集和監(jiān)測。通過以上設備的安裝和配備，組成了以觀測塔為中心的小氣候監(jiān)測系統(tǒng)，并定時傳輸監(jiān)測數(shù)據，實現(xiàn)全天候的觀測效果。

1.3 數(shù)據處理

監(jiān)測數(shù)據時間均為30 min，將10 min 數(shù)據以及全日數(shù)據作為研究的參考數(shù)據。因為30 min內的數(shù)據會存在一定的漏洞和偏差，技術人員采用10 min 數(shù)據的平均值對漏洞進行補充。在氣候界線期，對干季、濕季內的冠層溫度進行平均化處理，最終生成干季、濕季的溫度變化曲線圖，通過圖形來準確推斷整個觀測周期內的光合有效照射，以及微氣象各因素之間的關系。在自然狀態(tài)下，各種氣象因素對橡膠人工林冠層溫度的影響是相互關聯(lián)和影響的，所以認清各個微氣象因素之間的作用和影響，是整個研究工作進行的重要前提。

2 海南島西部橡膠人工林冠層溫度變化結果分析

橡膠樹的發(fā)育階段有生長期和非生長期，那么樹群溫度的變化對橡膠樹的產膠情況和生長態(tài)勢都有明顯的影響。通過圖1 可以看出，不同月份的溫度數(shù)值和變化趨向有明顯的時間特性，具有單峰曲線的變化特點，將Ta代表大氣濕度，Tc代表橡膠人工林冠層溫度，并將具體單峰曲線變化圖繪制成圖，來更加直觀的探討月平均的日變化的具體情況。

通過圖1 的數(shù)據和單峰曲線的變化可知，每個月的變化情況和趨勢大致相同，每天7 時之前的光合作用輻射數(shù)據幾乎是0，在日出以后光合輻射數(shù)值逐漸產生變化，呈上升的發(fā)展態(tài)勢。直到12時，數(shù)值接近頂峰，然后在頂峰之后衰減，在19 時左右降為接近于0 的狀態(tài)。此數(shù)據的變化結論和之前的相關論證數(shù)據是一致的。圖1 數(shù)據分析表明，橡膠人工林冠溫度的變化在日落和日出中間時間段的變化形式居中，在這個時間段，光合作用的有效輻射數(shù)值接近于0，也是偏中性的狀態(tài)。明顯的變化狀態(tài)出現(xiàn)在日出之后，太陽的高度和照射角度在不斷變化，導致有效的光合輻射面積也在不斷的變化，并呈現(xiàn)逐漸升高的狀態(tài)和走向，可以判斷出此階段的光合輻射效應在不斷增強。橡膠樹葉片和枝干通過吸收陽光照射，本身溫度增高，導致橡膠樹冠層空間的呼吸作用加強，在圖1中的高峰數(shù)值出現(xiàn)階段正處于此時間點。

圖1 海南島西部橡膠人工林冠層干季濕季的溫度變化曲線Fig.1 The temperature variation curve of rubber plantation canopy in dry and wet seasons in western Hainan Island

3 橡膠人工林冠層溫度變化及微氣象要素關系

通過全年關于海南島西部橡膠人工林冠層溫度變化及微氣象要素的相關監(jiān)測和分析，得出大氣濕度和人工橡膠林冠溫度的數(shù)值圖像曲線圖呈現(xiàn)線性正相關。通過專業(yè)的計算和分析可知，在冠層溫度＜18℃時，大氣濕度與冠層溫度的關聯(lián)性相對較弱，表明在濕度較低的干旱季節(jié)，微氣象因子對橡膠人工林冠層的溫度的變化會產生比較大的影響，結合圖2，可以更加直觀地了解和認定這一規(guī)律。

圖2 微氣象因子對橡膠人工林冠層的溫度的變化Fig.2 The changes of micrometeorological factors on the temperature of artificial rubber canopy

通過對圖2 的分析，進一步研究橡膠人工林冠層溫度與微氣象因素之間的變化關系。在正相關聯(lián)性質中，可以排除3 月和4 月的氣象因素值，從而得出大氣濕度是對橡膠人工林冠層溫度產生影響和變化的關鍵因素之一，在干燥的月份，兩者之間產生正相關的數(shù)據圖單峰走向，在濕季兩者之間的關系呈現(xiàn)不穩(wěn)定的差異性變化.究其原因是，在濕季，人工橡膠林處在生長活躍期，同時是產膠期，導致橡膠人工林對外界的濕度敏感，各月單日的數(shù)值呈現(xiàn)不穩(wěn)定的走向。在監(jiān)測過程中，這種關聯(lián)性較弱。趨于穩(wěn)定的月份是5 月、6月、10 月，這3 個月的監(jiān)測數(shù)值圖像呈負相關，其他月沒有明顯的關聯(lián)性。通過對干季和濕季的數(shù)據對比分析，以及相關走勢圖像的觀察，發(fā)現(xiàn)在干季的橡膠人工林凈輻射數(shù)值要高于濕季凈輻射數(shù)值。而在濕季，雨水和溫度都適合橡膠林的產和生長發(fā)育，是橡膠林較為活躍的時節(jié)，可以充分地獲取養(yǎng)分和光合效應，對橡膠林的生長有重要的影響。

4 結論

通過以上關于海南島西部橡膠人工林冠層溫度變化及微氣象要素關系分析可知，橡膠人工林冠層溫度在月變化中與大氣濕度走向作比較，變化呈現(xiàn)活躍不穩(wěn)定的狀態(tài)，在達到一定的峰值之后變化趨于緩和，這與干濕季氣溫、降水等微氣象因素相關。通過全年的數(shù)據監(jiān)測并記載，可為相關行業(yè)的研究和論證工作提供重要的數(shù)據參考，同時為海南橡膠人工林的豐產豐收提供重要的技術支持。