龔軍凡，冼麗鏵 ，修小娟，劉 璐，陳紅躍，陳昱華 ，伍慧祥，所永亮

(1.中山市國有森林資源保護(hù)中心，廣東 中山 528458；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，廣東 廣州 510642)

1 引言

隨著森林資源的開發(fā)利用以及各種多變氣候的影響，森林火災(zāi)的發(fā)生次數(shù)與燒毀的森林面積在全球各國呈普遍上升趨勢，森林火災(zāi)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的安全性存在嚴(yán)重威脅，破壞力極大。營造高質(zhì)量的防林帶，能有效地阻隔山火蔓延，最大限度地減少森林火災(zāi)面積，有效地保護(hù)森林資源，也是一項(xiàng)社會(huì)性、公益性的基礎(chǔ)設(shè)施工程，可全面提高森林火災(zāi)的預(yù)防和撲救能力。

森林小氣候是由森林以及林冠下灌木叢和草被等形成的一種特殊小氣候[1]，小氣候系統(tǒng)是一個(gè)可以被改造和利用的氣候系統(tǒng)[2]。森林小氣候是通過森林中水、氣、熱等各種氣象要素的綜合作用所產(chǎn)生的結(jié)果[3]，森林小氣候與林火的發(fā)生發(fā)展有著較大的關(guān)聯(lián)，林火變化的時(shí)空規(guī)律隨著森林小氣候的變化而演變[4]，樣地內(nèi)的小氣候，包括風(fēng)速、大氣壓、空氣相對(duì)濕度、空氣溫度等，在不同時(shí)間、不同地區(qū)小氣候存在差異[5]，它關(guān)系到森林火災(zāi)的預(yù)防、蔓延和控制[6，7]。本研究對(duì)中山市現(xiàn)有防火林帶的9種典型林分開展森林小氣候研究，評(píng)價(jià)現(xiàn)有防火林帶的森林小氣候的變化規(guī)律，旨在為防火林帶樹木的有序生長及防火林帶的高效營建提供參考。

2 試驗(yàn)樣地與研究方法

2.1 試驗(yàn)樣地選擇

本試驗(yàn)選擇中山市，其森林覆蓋率達(dá)23.08%，林地森林覆蓋率96.7%，森林質(zhì)量位于全省前列，為全省獲得森林小鎮(zhèn)稱號(hào)數(shù)量最多的地級(jí)市。根據(jù)研究目標(biāo)，以不同林分類型、不同海拔高度為依據(jù)，在中山市田心公園森林公園、樹木園、自然保護(hù)區(qū)等地區(qū)的防火林帶中選擇9個(gè)典型的標(biāo)準(zhǔn)樣地。試驗(yàn)地的主要植物種類組成及標(biāo)準(zhǔn)地情況見表1。

2.2 測試內(nèi)容與方法

試驗(yàn)時(shí)間為夏季氣候特征較為明顯的2018年8月的晴天，使用美國的Kestrel 5000手持氣象儀觀測，觀測具體時(shí)間為7:00～17:00，每2h觀測一次，測試高度是1.5m處，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)分別在樣地中隨機(jī)選樣點(diǎn)測量3次，記錄小氣候指標(biāo)，包括：風(fēng)速、氣溫、相對(duì)濕度、海拔、氣壓等，對(duì)所得數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和制圖，利用Spss10.0軟件進(jìn)行方差分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 林內(nèi)小氣候因子比較分析

防火林帶內(nèi)風(fēng)速、溫度、相對(duì)濕度、大氣壓等小氣候特征關(guān)系到森林火災(zāi)的預(yù)防和控制。從9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地的小氣候指標(biāo)的方差分析結(jié)果來看，林內(nèi)不同標(biāo)準(zhǔn)地的風(fēng)速、大氣壓以及海拔差異均極顯著(P<0.001)，不同標(biāo)準(zhǔn)地間的溫度差異顯著(P<0.05)，而相對(duì)濕度差異不顯著。

從表2可以看出，林內(nèi)風(fēng)速最大的是2號(hào)樣地，最小的是7號(hào)樣地，這2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地的主要差異在于不同的樹種組成及種植密度，2號(hào)樣地為純荷木林，少量的鴨腳木(Scheffleraoctophylla)，荷木(Schimasuperba)的生長中等，郁閉度較小，同時(shí)其位于265.83m的海拔的山脊上，導(dǎo)致風(fēng)速比較大；7號(hào)樣地是闊葉樹種米老排(Mytilarialaosensis)、檸檬桉(Eucalyptuscitriodora)、海南紅豆(Ormosiapinnata)等樹種混種，種植密度較高，其風(fēng)速較小。風(fēng)速是林火預(yù)報(bào)中的重要因子之一，風(fēng)速大可加快可燃物的水分蒸發(fā)，加速干燥使得可燃物易燃，同時(shí)也加速了林火的蔓延速度[6，8]，是防火林帶的安全隱患之一。因此，風(fēng)速大的防火林地，應(yīng)考慮樹種群落配置及其種植密度對(duì)風(fēng)速的影響。

表1 標(biāo)準(zhǔn)地基本情況

溫度是引發(fā)森林火災(zāi)的重要因子之一，而林內(nèi)氣溫變化比較緩和[9]。林內(nèi)溫度最高的是9號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地，其次是5號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地，溫度相對(duì)較低的是4號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地，由于9號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地的荷木長勢一般，部分葉片有干枯及受炭疽病害，導(dǎo)致林內(nèi)郁閉度較低，陽光可以直射林內(nèi)，林內(nèi)溫度高，降溫效果不明顯，同時(shí)易易造成枯枝落葉干燥而易燃。

4號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地受海拔高度影響，林內(nèi)溫度相對(duì)較低，相對(duì)濕度較高的是2號(hào)和7號(hào)樣地，分別是87.42%和85.24%，各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地的相對(duì)濕度則差異不顯著，在81.19%～87.42%之間。因本研究選擇不同海拔高度的標(biāo)準(zhǔn)地為研究對(duì)象，觀測結(jié)果顯示海拔相對(duì)較高的林內(nèi)溫度也隨著相對(duì)較低，低海拔的標(biāo)準(zhǔn)地林內(nèi)風(fēng)速也較低(表2)。

表2 各標(biāo)準(zhǔn)地小氣候因子情況

3.2 小氣候日變化比較分析

從日變化來看，9種防火林帶標(biāo)準(zhǔn)地的空氣風(fēng)速、溫度和相對(duì)濕度在白天中的差異較大(圖1)。

3.2.1 不同標(biāo)準(zhǔn)地風(fēng)速日變化比較

白天中，9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地中有8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地的風(fēng)速呈現(xiàn)雙峰變化，比較集中在9：00及15：00出現(xiàn)峰值，而8號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地則呈現(xiàn)出現(xiàn)增加后降低的單峰變化，其在13：00達(dá)到峰值，達(dá)到2.63 m/s，風(fēng)速日變化較大的是5號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地，為針葉樹為主的標(biāo)準(zhǔn)地，樹木的葉面積較小，導(dǎo)致風(fēng)速較大，而6號(hào)和7號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地的風(fēng)速日變化較小，均趨于0，這與6和7號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地主要有多種闊葉樹種混種，如米老排、深山含笑(Michelia maudiae)、黃蘭(Michelia champaca)、海南紅豆等組成，林冠郁閉度較高，林下風(fēng)速較小。

3.2.2 不同標(biāo)準(zhǔn)地溫度日變化比較

將觀測期間的溫度數(shù)據(jù)分析，由圖2可知，不同標(biāo)準(zhǔn)低的溫度日變化趨勢呈現(xiàn)單峰變化，林內(nèi)日間溫度基本都是7：00最低，最高溫度多集中在13：00、15：00以及11：00左右，高達(dá)32.47 ℃，林內(nèi)溫度日變化最大的是6號(hào)、8號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地，降溫效果不明顯，溫差分別是5.56 ℃和5.50 ℃，而溫度日變化較小的有2號(hào)、7號(hào)以及4號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地，日間溫差分別是2.44 ℃、2.77 ℃和2.90 ℃。

圖1 各標(biāo)準(zhǔn)地風(fēng)速日變化

圖2 各標(biāo)準(zhǔn)地溫度日變化

3.2.3 不同標(biāo)準(zhǔn)地相對(duì)濕度日變化比較

將觀測期間的相對(duì)濕度數(shù)據(jù)分析，由圖3可知，林內(nèi)相對(duì)濕度最高值基本都是7:00左右，相對(duì)濕度最高的是8號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地，達(dá)98.53%，相對(duì)濕度最低值主要在13:00左右；5號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地的平均相對(duì)濕度變化最大，其變化區(qū)間72.23%～95.17%之間，5號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地是以針葉樹為主要樹種的，針葉樹種的林地相對(duì)濕度日變化較大；4號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地的平均相對(duì)濕度變化最小，變化區(qū)間81.9%～86.4%，其為裸露地，林下植物稀少，相對(duì)濕度的日變化不大。

圖3 各標(biāo)準(zhǔn)地相對(duì)濕度日變化

4 結(jié)論與討論

本文通過對(duì)中山市防火林帶中不同林分的9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地的林內(nèi)小氣候環(huán)境特征進(jìn)行觀測，評(píng)價(jià)了9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地的小氣候環(huán)境現(xiàn)狀。研究結(jié)果表明，不同林分類型其水熱等主要?dú)庀髼l件有差異，針葉樹為主的標(biāo)準(zhǔn)地風(fēng)速相對(duì)較大，闊葉林的標(biāo)準(zhǔn)地風(fēng)速則相對(duì)較??；林內(nèi)溫度不僅受樹種組成影響，還受葉片的葉面積影響，若闊葉樹生長不良以及針葉樹的葉面積小，直接影響了林子的葉面積指數(shù)，而且森林郁閉度則較低，均導(dǎo)致林內(nèi)溫度上升；闊葉林或以闊葉樹為主的針闊混交林的林內(nèi)相對(duì)濕度較高，有利于防火性能的提高。通過對(duì)9種標(biāo)準(zhǔn)地類型進(jìn)行小氣候日變化的監(jiān)測研究，不同的標(biāo)準(zhǔn)地其小氣候特征日變化趨勢有所差異，林分結(jié)構(gòu)與樹種組成對(duì)林內(nèi)小氣候影響呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律，林內(nèi)小氣候環(huán)境的變化規(guī)律最直接影響林火發(fā)展[4，10]，這對(duì)森林防火具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)意義。當(dāng)前森林小氣候在森林防火及應(yīng)用方面的研究很少，森林小氣候的變化規(guī)律對(duì)森林火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展具有重要的導(dǎo)向作用，不同樹種組成的林內(nèi)環(huán)境存在差異，而隨著季節(jié)變化，其林內(nèi)環(huán)境也可能存在一定的變化，因此，今后不同季節(jié)森林小氣候環(huán)境特征的變化有待進(jìn)一步深入研究，為森林防火提供一條新的思路。