黑河森林生態站林內外主要氣象因子月變化規律研究

駱媛媛，李明文，王慧，杜鵬飛*

(1.黑河市林業科學院，黑龍江 黑河 164300；2.黑龍江黑河森林生態系統國家定位觀測研究站，黑龍江 黑河 164300；3.中國林業科學研究院森林生態環境與保護研究所，北京 100091)

森林是陸地生態系統的主體，是人類賴以生存和發展的基礎資源，具有維護地球生命、改善人類生存空間的生態價值[1]。森林能夠防風固沙、涵養水源、凈化空氣、吸塵去噪、冬暖夏涼、減免災害[2]，同時還可以削弱林內太陽輻射強度，降低林內溫度，增加林內空氣濕度，降低林內風速，截留大氣降水，降低林內CO2濃度[3]。森林小氣候是諸多生物因素和非生物因素之間相互長期作用積累而成，森林植被在小氣候的形成過程中起著舉足輕重的作用[4]。氣象因子研究是森林生態系統定位研究的主要內容之一,對揭示和發現森林小氣候的動態變化規律具有重要意義[5]。本文通過對景區分站林內、林外主要氣象因子月變化規律進行分析和研究，揭示森林與環境因子之間的相互關系，旨在為合理經營利用森林資源和維護黑河森林生態系統的健康穩定提供理論依據[6]。

1 研究區概況

研究地位于景區分站龍門石寨試驗區內，海拔412 m。48°41′N，126°19′E。屬溫帶大陸性季風氣候帶，該區冬長夏短，夏季氣候宜人，降雨主要集中在6月至9月，年降水量500～550 mm。年平均氣溫為-1.5 ℃，積溫1800～2000 ℃，無霜期100～110 d。林分類型主要以蒙古櫟林、落葉闊葉林為主，主要有蒙古櫟、白樺、黑樺、山楊、紫椴、水曲柳、黃波蘿、山槐等幾十種喬木樹種，還伴有珍珠梅、繡線菊、刺玫果、刺五加等十余種灌木樹種，石寨內熔巖被地衣苔蘚所覆蓋，土壤以暗棕壤，草甸土和沼澤土為主。

2 研究方法

2.1 氣象站點布設

根據中央氣象局編定的《地面氣象觀測規范》,在景區分站觀測場內建立林內、林外(21 m高塔上)兩個完全相同的自動氣象站作為對照觀測，氣象儀器的布設按照《地面氣象觀測規范》的要求進行，本研究選用的氣象站為美國Vantage Pro2型號自動氣象站，本研究重點對林內、林外溫度、濕度、風速、太陽輻射4個氣象因子進行分析。

2.2 監測數據的選擇

選擇2018年1月、5月、8月和11月觀測的氣象要素數據，整理并分析數據，以每個觀測月的日均數據進行其月動態變化分析。

2.3 數據分析方法

采用林內、林外氣象要素的對比分析方法，對2018年1月、5月、8月和11月連續觀測的氣象數據進行統計計算，用同期林內、林外氣象因子的差值(氣象因子差值=林外氣象因子值-林內氣象因子值)來分析小氣候特征的差異[7-8]，研究林內外氣象因子月動態變化差異及規律。

3 結果與分析

3.1 林內外空氣溫度月動態變化

林內外月均氣溫變化趨勢基本一致，林外空氣溫度月均值均高于林內，見圖1。1月林內溫度日均值平均在-26.5～-18.8 ℃之間(占50%)，林外溫度日均值平均在-25.1～-18.0 ℃之間(占50%)。5月林內溫度日均值平均在10.2～15.1 ℃之間(占50%)，林外溫度日均值平均在10.8～17.0 ℃之間(占50%)。8月林內溫度日均值平均在17.3～19.4 ℃之間(占50%)，林外溫度日均值平均在18.7～21.1 ℃之間(占50%)。11月林內溫度日均值平均在-13.9～-3.0 ℃之間(占50%)，林外溫度日均值平均在-12.7～-2.6 ℃之間(占50%)。空氣溫度8月達到最高，1月達到最低，林內空氣溫度全年平均值低于林外。

圖1 林內、林外空氣溫度月動態變化

3.2 林內外空氣濕度月動態變化

1月林內濕度日均值平均在71.2%～80.7%之間(占50%)，林外濕度日均值平均在68.8%～80.1%之間(占50%)。5月林內濕度日均值平均在44.5%～68.7%之間(占50%)，林外濕度日均值平均為35.4%～67.3%之間(占50%)。8月林內濕度日均值平均在83.1%～90.8%之間(占50%)，林外濕度日均值平均在73.2%～83.5%之間(占50%)。11月林內濕度日均值平均在68.8%～83.8%之間(占50%)，林外濕度日均值平均在62.2%～78.1%之間(占50%)，見圖2。

圖2 林內、林外空氣濕度月動態變化

1月林內太陽輻射日均值平均在7.5～12.2 W/m2之間(占50%)，林外太陽輻射日均值平均在51.8～67.3 W/m2之間(占50%)。5月林內太陽輻射日均值平均在83.3～145.0 W/m2之間(占50%)，林外太陽輻射日均值平均在213.3～316.5 W/m2之間(占50%)。8月林內太陽輻射日均值平均在41.0～71.1 W/m2之間(占50%)，林外太陽輻射日均值平均在165.4～292.3 W/m2之間(占50%)。11月林內太陽輻射日均值平均在17.5～40.8 W/m2之間(占50%)，林外太陽輻射日均值平均在57.7～77.3 W/m2之間(占50%)。林外太陽輻射強度月平均值始終高于林內，見圖3。

圖3 林內、林外太陽輻射月動態變化

3.3 林內外風速月動態變化

1月林內風速日均值平均在0.1～0.3 m/s之間(占50%)，林外風速日均值平均在1.9～3.9 m/s之間(占50%)。5月林內風速日均值平均在0.3～1.0 m/s之間(占50%)，林外風速日均值平均在4.0～6.5 m/s之間(占50%)。8月林內風速日均值平均在0.0～0.2 m/s之間(占50%)，林外風速日均值平均在1.8～4.5 m/s之間(占50%)。11月林內風速日均值平均在0.3～0.6 m/s之間(占50%)，林外風速日均值平均在2.3～5.0 m/s之間(占50%)。林外風速月平均值均遠高于林內，見圖4。

圖4 林內、林外風速月動態變化

4 結論

不同月份林內、林外的4個氣象因子總體表現規律基本保持一致，林外溫度、太陽輻射、風速均高于林內，而林內濕度顯著高于林外。森林樹木樹冠對太陽輻射的吸收作用，導致林內空氣溫度月平均值均低于林外；森林林冠層對地面進行覆蓋，使林內比林外保持了較高的濕度，因而林內空氣濕度月均值均高于林外；太陽輻射穿透樹木冠層進入林內，冠層的枝條和葉片對太陽輻射都有一定程度的阻擋，致使林內太陽輻射月均值遠小于林外；森林樹冠對風能夠起到顯著的阻擋作用，使得林外風速月平均值均遠高于林內。