顏廷武(遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110032)

氣象要素對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及平衡具有重要的影響。因此，森林氣象要素觀測(cè)與分析是森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究的重要內(nèi)容，研究森林小氣候的時(shí)空變化規(guī)律具有重要意義[1]。 天然次生林是遼東山區(qū)主要的森林植被類型之一，具有調(diào)節(jié)區(qū)域氣候的作用，同時(shí)對(duì)穩(wěn)定生態(tài)平衡有著重要作用。本文以冰砬山天然次生林及附近林外標(biāo)準(zhǔn)氣象站2014—2016年氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析森林內(nèi)外空氣溫濕度差異，旨在揭示冰砬山區(qū)天然次生林小氣候效應(yīng)，加強(qiáng)對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)功能的認(rèn)識(shí)，為森林經(jīng)營(yíng)及天然林保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究地區(qū)概況

研究地位于遼寧冰砬山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，地處124°45′—125°15′ E，42°20′—42°40′ N。冰砬山為吉林哈達(dá)嶺向西南延續(xù)地帶，平均海拔500～600 m，最高峰870 m。屬溫帶大陸性氣候，年均氣溫5.2 ℃，年均降水量684.8 mm，年均蒸發(fā)量1 379.8 mm，無(wú)霜期133 d，極端高溫35.2 ℃，極端低溫-41.1 ℃，具有典型的山區(qū)氣候特征。土壤以暗棕壤為主，其次為棕色森林土，土壤質(zhì)地多為粉砂壤質(zhì)、壤質(zhì)，土層深厚，有機(jī)質(zhì)含量高，土壤pH值為6～7。

2 研究方法

以冰砬山區(qū)天然次生林為研究對(duì)象，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地，標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)主要喬木有色木槭(AcermonoMaxim.)、春榆(UlmuspropinquaKoidz.)、蒙古櫟(QuercusmongolicaFisch.)、花曲柳(FraxinusrhynchophyllaHance.)、紫椴(Ti1iaamurensisRupr.)、懷槐(MaackiaamurensisRupr.)。林分平均高為18 m、平均胸徑為15.2 cm，密度1 140株hm-2，郁閉度0.9，灌木蓋度0.5，草本蓋度0.9。利用自動(dòng)氣象梯度觀測(cè)系統(tǒng)定位觀測(cè)天然次生林內(nèi)氣象要素。在冰砬山區(qū)林外空曠地區(qū)設(shè)立25 m×25 m標(biāo)準(zhǔn)氣象場(chǎng)，利用ENVIS自動(dòng)氣象站長(zhǎng)期定位觀測(cè)氣象要素。本文以2014—2016年天然次生林內(nèi)2 m層空氣溫濕度及林外1.5 m層空氣溫濕度數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用Excel處理和統(tǒng)計(jì)分析林內(nèi)外空氣溫濕度差異。

3 結(jié)果與分析

3.1 天然次生林內(nèi)外空氣溫度差異

如圖1所示，林內(nèi)外月平均氣溫相差很小，在0.1～0.9 ℃范圍內(nèi)。3—8月林內(nèi)溫度低于林外溫度，1月、2月、9月至12月林內(nèi)氣溫高于林外氣溫。在氣溫升高時(shí)，林外氣溫升高速度比林內(nèi)氣溫升高速度快；氣溫下降時(shí)，林外氣溫降低速度比林內(nèi)氣溫降低速度快，每月林內(nèi)極端高溫低于林外極端高溫，林內(nèi)極端低溫高于林外極端低溫，林內(nèi)氣溫較差多年月平均值低于林外氣溫較差月平均值(見(jiàn)圖2)，林內(nèi)氣溫變化幅度小于林外氣溫變化幅度。即林外溫度變化速度比林內(nèi)溫度變化速度快；可見(jiàn)森林具減緩氣溫變化的作用。

圖1 2014—2016年林內(nèi)外多年月平均氣溫

圖2 2014—2016年林內(nèi)外多年月氣溫極值變化

圖3 2014—2016年林內(nèi)外不同時(shí)刻多年平均氣溫日變化

如圖3所示，林內(nèi)外多年平均氣溫日變化均呈單峰型變化規(guī)律，午后出現(xiàn)高溫，凌晨出現(xiàn)低溫，白天林內(nèi)溫度低于林外溫度，夜間林內(nèi)氣溫高于林外氣溫，林內(nèi)氣溫日較差低于林外氣溫日較差。

3.2 天然次生林內(nèi)外空氣濕度差異

圖4 2014—2016年林內(nèi)外多年月平均空氣濕度變化

如圖4所示，林外月平均空氣濕度高于林內(nèi)月平均空氣濕度。林內(nèi)外月平均空氣濕度差異在2%～17%范圍內(nèi)，其中8—11月份相差9%～17%，其他月份相差2%～6%。

如圖5所示，林內(nèi)外空氣濕度日較差變化規(guī)律相同，林內(nèi)空氣濕度日較差與林外空氣濕度日較差同時(shí)增大或減小，林內(nèi)空氣濕度日較差小于林外空氣濕度日較差。林內(nèi)最大空氣濕度與林外最大空氣濕度變化規(guī)律相同，林內(nèi)外差值很小，在0%～2%之間。林內(nèi)最小空氣濕度與林外最小空氣濕度變化規(guī)律相同，6月、7月、8月、12月林內(nèi)最小空氣濕度大于林外最小空氣濕度5%～12%。其他月份林內(nèi)外最小空氣濕度相差1%～4%。

圖5 2014—2016年林內(nèi)外空氣濕度極值變化

圖6 2014—2016年林內(nèi)外不同時(shí)刻多年平均空氣濕度日變化

如圖6所示，林內(nèi)外多年平均空氣濕度日變化規(guī)律相同，呈“U”字形變化，午后13:00～14:00出現(xiàn)最低值，夜間空氣濕度高于白天，白天林內(nèi)空氣濕度高于林外空氣濕度，夜間林內(nèi)空氣濕度低于林外空氣濕度。

4 結(jié)論與討論

林內(nèi)外月平均氣溫相差很小，在0.1～0.9 ℃范圍內(nèi)。多年月平均氣溫、極端氣溫、日變化均表現(xiàn)為林內(nèi)氣溫變化幅度小于林外氣溫變化幅度:冬季林內(nèi)氣溫高于林外氣溫，夏季林內(nèi)氣溫低于林外氣溫；林內(nèi)氣溫日較差低于林外氣溫日較差；白天林內(nèi)氣溫低于林外氣溫，夜間林內(nèi)氣溫高于林外氣溫。由于林冠的阻擋作用，達(dá)到地面的太陽(yáng)短波輻射和長(zhǎng)波輻射被林冠逐步削減，同時(shí)地面向上的長(zhǎng)波輻射也被林冠阻擋。因此夏季或是白天凈輻射為正值時(shí)，林冠發(fā)揮阻擋太陽(yáng)輻射向下進(jìn)入林內(nèi)，使林內(nèi)溫度低于林外；冬季或夜間林冠發(fā)揮阻擋長(zhǎng)波輻射向上傳輸?shù)淖饔?，使林?nèi)溫度高于林外溫度[2]?？梢?jiàn)林冠具有保溫作用，減緩極端氣候的發(fā)生。

不同的森林生態(tài)系統(tǒng)類型受植被類型、地形地貌、氣候環(huán)境等條件的影響，小氣候效應(yīng)存在一定差異[3]。孫金偉等通過(guò)對(duì)長(zhǎng)白山闊葉紅松林內(nèi)外空氣溫濕度研究，發(fā)現(xiàn)有森林植被覆蓋與空曠地相對(duì)濕度最大差值約為7%[3]。本研究中雖然林外月平均空氣濕度高于林內(nèi)月平均空氣濕度，但是林內(nèi)空氣濕度日較差低于林外空氣濕度日較差。白天林內(nèi)空氣濕度高于林外空氣濕度，夜間林內(nèi)空氣濕度低于林外空氣濕度。