西双版纳热带雨林干季林冠层雾露形成的小气侯特征研究

对西双版纳热带雨林干季林冠层雾露形成的小气候特征进行了观测研究。结果表明,雾露首先形成于最上林冠层,林下露水的形成迟于林上3－4h,林下雾是由上层雾变浓、下沉而来、夜间,雾形成前,气温高于叶表温;雾形成后,气温则低于叶表温,且气温及叶表温均有回升。雾露的形成不仅凝结了水汽进入森林,同时也对森林起到了一定的保温作用,这对热带雨林的生存和发展具有致关重要的作用。     

西双版纳热带季节雨林内雾特征研究

 利用4年（1999～2002）的雾观测资料,对西双版纳热带季节雨林内雾特征进行了观测研究。结果表明,雾首先形成于最上林冠层,林下雾是由上层雾变浓、下沉而来。夜间,雾形成前,气温高于叶表温;雾形成后,气温则低于叶表温。热带雨林内各季节雾日数和雾日频率均高于无林地。热带雨林内平均全年雾日数可达258 d,其中雾季和干热季共占154 d（59.6%）,而雾季的雾日频率高达90%。雾日数的季节变化与各季节雨量呈明显的负相关。雾季,雾在23∶00左右生成,比干热季、雨季分别提前0.7、2.3 h,而消散时间则分别推迟0.8、2.2 h。雾生成和消散时间呈现出较明显的负相关。雾季雾的持续时间达12.2 h·d-1,比干热季、雨季分别长1.5、4.6 h·d-1。全年雾总持续时间占全年时间的39.7%,而雾季的相应值为50.8%。雾的形成不仅凝结了水汽进入森林（全年89.4 mm）,同时也对森林起到了一定的保温作用,这对热带雨林的生存和发展具有至关重要的作用。     

西双版纳热带季节雨林林冠层温度与大气温度特征

根据2005年西双版纳热带季节雨林群落冠层植物表面温度以及林冠上、林冠下的气温资料,对热带季节雨林冠层温度和冠层气温及其之间的温度差异在不同季节的变化进行了分析。结果表明：热带季节雨林冠层温度除雾凉季夜间稍低于同层大气温度外,其他时间林冠温度皆高于同层大气温度,在雾凉季和干热季,热带季节雨林林冠上气温在大多数时刻高于林冠下气温;在中午前后林冠上气温低于林冠下气温。在平均温度较高的雨季,林冠上气温一直高于林冠下大气的温度;林冠上、林冠下气温之间的差异,显示西双版纳热带季节雨林林冠的生态效应对森林小气候的反馈作用;在雾凉季夜晚,热带季节雨林林冠温度与冠层气温与其他时间不同,雾凉季夜间低温是热带季节雨林能否存在的关键性限制因子。     

间伐对杨桦次生林冠层结构及林下光照的影响

自然或人为干扰产生的森林冠层结构和林下光照差异是造成林下环境异质性、物种多样性的主要原因,对森林生态系统的结构、过程与格局具有重要作用.以桃山林场2块50 m×50 m的杨桦次生林固定样地为研究对象,分别作为间伐和对照样地,于2012—2016年、2018年获取样地冠层影像,通过方差分析、马尔科夫模型等方法分析其冠层结构、林下光照动态及间伐后林冠的恢复规律.结果表明: 间伐措施能显著调整冠层结构和林下光照,并能持续较长的作用时间,但调整效果随时间逐渐降低;间伐后冠层结构及林下光照的变化速度随时间推移而降低,间伐后前3年林冠恢复速度较快,3年后恢复速度降低并趋于平缓;林下光照与林冠开度呈显著正相关,与叶面积指数呈显著负相关,其中林下散射辐射与冠层结构参数的相关性最大,且间伐样地冠层结构与林下光照的相关性大于对照样地;间伐后冠层的恢复速度与林冠开度大小有关,林冠开度越大,林冠恢复越快,向更小林冠开度转移的时间越早.马尔科夫模型能够模拟冠层结构分布的变化,可用来预测冠层结构动态.     

哀牢山湿性常绿阔叶林林冠和林地腐殖质理化特性、微生物量及酶活性比较

在热带、亚热带和温带高海拔潮湿生境的山地森林林冠层中,积累有较为丰富的林冠腐殖质(Canopy humus),是构成山地森林生态系统景观结构的重要组分,为丰富的附生植物提供了重要的生长基质和营养物质.通过对云南哀牢山山地湿性常绿阔叶林林冠腐殖质和其相应林下地表腐殖质的分析测定结果表明,由于林冠和林下地表腐殖质的来源、组成和空间分布的不同,它们之间的理化特性存在较大的差异,其中林冠腐殖质中有机C、全N及全Ca的含量、C/N以及阳离子交换量显著高于林下地表腐殖质,而全K和全Mg的含量则显著低于后者,全P含量差异不明显;林冠腐殖质的微生物量C、N和呼吸强度,以及蔗糖酶、脲酶和蛋白酶的活性均显著高于林下地表腐殖质,说明林冠腐殖质是一种具有较高生物活性的有机土类物质,在山地森林生态系统养分循环、林冠附生植物多样性格局形成及其维持方面具有重要的作用.     

西双版纳热带季节雨林林下土壤蒸发的稳定性同位素分析

利用2002年1月～2003年12月在西双版纳热带季节雨林样地测定的大气降雨、林冠穿透雨、林冠滴落雾水、溪流水水量及其氢、氧稳定性同位素比率δD和δ18O的测定结果,分析了热带季节雨林林下土壤的蒸发率.结果表明,热带雨林在雨水偏多的2002年和雨水偏少的2003年的蒸发散分别为1186 mm和987 mm,明显低于世界其它湿润热带雨林的蒸发散值;雾水的稳定性同位素比值明显重于雨水,表明雾水中包含区域再循环的蒸发水汽;由于森林林冠和林下土壤的蒸发作用,穿透雨水和溪水的稳定性同位素值又明显重于雨水的相应值.根据溪流水和穿透水（穿透雨水＋滴落雾水）的同位素差值,利用平衡状态下的瑞利蒸馏方程计算的森林土壤蒸发率表明,这两年的森林总蒸发散中分别有5.1%和3.1%来自林下土壤的蒸发.分析认为,持久、浓重的辐射雾是导致西双版纳地区热带雨林蒸发散和土壤蒸发率较低的重要因子.     

粤北山地常绿阔叶林自然干扰后冠层结构与林下光照动态

以粤北车八岭2008年受冰灾破坏的山地常绿阔叶林为研究对象,设置2 hm2固定样地开展连续3a(2008—2010年)的群落调查,并采用半球面影像技术(Hemispherical photography)获取冠层结构和林下光照指标,分析灾后森林演替过程中冠层结构和林下光照的动态。研究发现:1)灾后森林恢复过程中,样地林下光照(直射光、散射光和总光照)均随林冠开度的减少、叶面积指数的增加而减少;2)从2008到2010年,各年度冠层结构和林下光照的差异均极显著(P<0.0001),但年间差异程度有逐年减少的趋势;3)灾后森林恢复前3a,林下直射光对林下总光照的贡献大于散射光,其时空波动性也大于散射光;4)林冠开度对冠层结构的反映程度比叶面积指数高,冠层结构对林下散射光的影响比对直射光大。灾后林木先是迅速生长然后生长速度缓慢下来并逐渐稳定,随森林逐渐郁闭林下光照也随之减少,其中林冠开度用于评价冠层结构动态的效果更佳,林下直射光比散射光的时空变化更复杂。     

哀牢山两类山地森林林冠及林下腐殖质微生物群落比较

中山湿性常绿阔叶林、山顶苔藓矮林是云南哀牢山高海拔山地主要的原生森林植被类型.本文对哀牢山徐家坝地区两类森林林冠及各自林下地表腐殖质的理化特性、微生物组成、数量、生化活性、代谢活性及其季节动态,以及两类森林不同优势树种林冠腐殖质微生物数量及代谢活性进行了研究.结果表明:两类森林林冠腐殖质的真菌、放线菌的数量、微生物生物量C、N、固氮作用和纤维素分解作用的强度均显著高于林下地表腐殖质;中山湿性常绿阔叶林林冠腐殖质的纤维素分解菌、纤维素分解强度、微生物生物量C、N、有机碳、土壤呼吸强度等指标均显著高于苔藓矮林.在季节变化方面,湿季林冠腐殖质中真菌、细菌及好氧性固氮菌的数量以及呼吸强度均高于干季,放线菌则相反,纤维素分解菌干湿季间差异不显著.两类森林林冠腐殖质微生物数量及生化活性的季节变化幅度均大于林下地表腐殖质.不同树种之间冠层腐殖质的微生物数量差异显著,其中湿季的差异比干季更为明显.林冠层腐殖质的微生物在维系林冠附生植物多样性以及为林冠繁茂的附生植物生长发育提供所需的养分等方面具有重要的生态功能.     

大明山常绿阔叶林冠层垂直结构与林下植物更新

2009—2011年,在广西大明山常绿阔叶林一个典型坡面的上坡、中坡和下坡分别建立24个20 m×20 m的固定样地,测定不同林冠层次(上层、中层和下层冠高分别为:>8、4～8和0～4 m)的覆盖度并监测林下植物的更新,研究林冠垂直结构的动态变化及其对林下植物更新的影响.结果表明: 随着2008年特大冰冻灾害后森林的恢复,林冠总覆盖度显著增加,从2009年的54.0%提高到2011年的67.4%,不同冠层覆盖度和恢复增长存在显著差异,上层林冠覆盖度显著高于中、下层,而中、下层林冠的恢复增长显著优于上层林冠.林下更新的木本植物共55种,优势科和优势种与现有群落的基本一致.同一年份不同坡位林下更新植物的物种多样性指数差异不显著,但同一坡位不同年份间存在显著差异.不同冠层的覆盖度与更新植物的物种丰富度和多度相关性不显著;中层、下层和林冠总覆盖度与林下更新植物的Shannon指数、Simpson指数和Pielou均匀度指数呈显著负相关,表明冠层覆盖度显著影响着林下更新,中、下层林冠对林下更新植物多样性的作用更明显.     

西双版纳热带雨林和哀牢山亚热带常绿阔叶林雾特征研究

以西双版纳热带雨林和哀牢山亚热带常绿阔叶林为研究对象,利用PWS100天气现象仪获取两种森林类型的能见度数据。基于2014年西双版纳热带雨林和哀牢山亚热带常绿阔叶林的能见度数据,对两种森林类型雾的特征进行定量研究。研究结果表明:(1)西双版纳热带雨林全年雾日数为196 d,占全年的53.7%,哀牢山亚热带常绿阔叶林全年雾日数为100 d,占全年的27.4%,热带雨林全年雾日数几乎为亚热带常绿阔叶林雾日数的两倍;(2)热带雨林雨季和干季各占28.06%和71.94%,而亚热带常绿阔叶林雨季和干季各占72%和28%;(3)热带雨林一日内雾持续的最长时间为10.5 h,而亚热带常绿阔叶林雾生成和消散时间不定,一日内雾最长持续时间可达24 h,但雾发生的频率低于西双版纳热带雨林。两种森林类型全年雾日特征有明显的差异性,通过定量评价地处过渡带上的两种多雾森林生态系统雾特征,可为未来气候变化对不同森林生态系统碳水交换影响提供数据支撑。     

西双版纳热带雨林林窗空间分布格局及其特征数与林窗下植物多样性的相关性

林窗作为森林群落中一种重要的干扰方式, 对林下物种构成有着重要的影响。开展林窗空间格局及其特征指数与林下植物多样性关系研究对于探讨林窗对林下生物多样性的影响有重要意义, 有助于进一步了解群落动态, 在物种多样性保护方面也具有指导作用。本研究在西双版纳热带雨林地区随机选取3块大小为1 ha的热带雨林为研究样地, 采用轻小型六旋翼无人机搭载Sony ILCE-A7r可见光传感器, 分别获取各个样地的高清数字影像, 结合数字表面高程模型以及各个样地的地形数据用以确定各样区的林窗分布格局, 并进一步提取出各林窗的景观格局指数。结合地面样方基础调查数据, 对各样地各林窗下植物多样性情况进行统计, 旨在分析热带雨林林窗空间分布格局以及林窗下植物多样性对各林窗空间格局特征的响应情况。研究表明, 西双版纳州热带雨林林窗呈大而分散的空间分布, 林窗空间格局特征指数如林窗形状复杂性指数、林窗面积都与林下植物多样性呈显著正相关关系。在面积小的林窗下, 较之林窗形状复杂性因子, 林窗面积大小对林下植物多样性影响更显著; 在面积达到一定程度后, 相对于面积因子, 林窗形状复杂性指数对林下植物多样性影响更显著, 各样地林窗皆趋于向各自所处样地顶极群落发展。     

西双版纳热带次生林林窗小气候要素的时空分布特征

利用西双版纳雾凉季和干热季热带次生林林窗的小气候垂直观测资料,探讨了昼间林窗区域树表温、气温、水汽压及相对湿度的时空分布和变化规律,指出在林窗区域,林窗边缘不仅具有显著的热力效应,同样具有明显的水汽效应。并由此构成了林窗区域立体空间的环境异质性,其结果对深入探讨林窗区域的热量、水汽传输,小气候的形成机制,生物多样性和更新等问题均具有重要意义。利用西双版纳雾凉季和干热季热带次生林林窗的小气候垂直观测资料,探讨了昼间林窗区域树表温、气温、水汽压及相对湿度的时空分布和变化规律,指出在林窗区域,林窗边缘不仅具有显著的热力效应,同样具有明显的水汽效应。并由此构成了林窗区域立体空间的环境异质性,其结果对深入探讨林窗区域的热量、水汽传输,小气候的形成机制,生物多样性和更新等问题均具有重要意义。     

热带季节雨林林窗边缘不同热力作用面热力效应的季节变化特征

通过对热带季节雨林雾凉季和湿热季昼间林窗区域不同热力作用面的热力效应初步分析,指出在西双版纳,不论是雾凉季还是湿热季,热带季节雨林林窗边缘壁面均具有不可忽视的热力作用,且由于受林缘树木的影响,热力效应较强的东侧,北侧林缘壁面最大区域出现位置高于次生林林窗,而强度小于次生林林窗,显示了林窗边缘壁面的热力效应除与太阳高度角,太阳辐射的时间长短和强度有关之外,林窗边缘树木高度也是不可忽视的因子,其结果可为进一步研究林窗小气候形成机制提供研究基础,为研究林窗更新及生物多样性问题提供科学参考。     

Acumen function in leaves and its vertical distribution in a tropical rain forest of Costa Rica

Water retention on the leaf surface can be maladaptive to the plant because it increases the colonization of epiphylls and interferes with the physiologic processes of the leaf, diminishing the photosynthetic capacity. To test if leaf driptips facilitate leaf drying after rainfall in a tropical rain forest of Costa Rica, we (1) experimentally measured the capacity to retain water on leaf surfaces of 30 plant species before and after driptip removal, and (2) analyzed the development of driptips along forest strata. We expected leaf driptips to be less developed in the upper strata due to the environmental conditions of the canopy (i.e., high solar radiation, strong winds and low relative humidity), which favor the natural drying of leaves. The presence of driptips increased 100% the water run off capacity of leaves in all the analyzed species. Also, the development of leaf driptips was smaller in canopy species than in understory species. Additionally, they became less developed in canopy species as trees increased in height. These results support the hypothesis that the adaptive role of driptips is to facilitate the drying of leaf surfaces.     

Foliar water uptake: a common water acquisition strategy for plants of the redwood forest

Evaluations of plant water use in ecosystems around the world reveal a shared capacity by many different species to absorb rain, dew, or fog water directly into their leaves or plant crowns. This mode of water uptake provides an important water subsidy that relieves foliar water stress. Our study provides the first comparative evaluation of foliar uptake capacity among the dominant plant taxa from the coast redwood ecosystem of California where crown-wetting events by summertime fog frequently occur during an otherwise drought-prone season. Previous research demonstrated that the dominant overstory tree species, Sequoia sempervirens, takes up fog water by both its roots (via drip from the crown to the soil) and directly through its leaf surfaces. The present study adds to these early findings and shows that 80% of the dominant species from the redwood forest exhibit this foliar uptake water acquisition strategy. The plants studied include canopy trees, understory ferns, and shrubs. Our results also show that foliar uptake provides direct hydration to leaves, increasing leaf water content by 2–11%. In addition, 60% of redwood forest species investigated demonstrate nocturnal stomatal conductance to water vapor. Such findings indicate that even species unable to absorb water directly into their foliage may still receive indirect benefits from nocturnal leaf wetting through suppressed transpiration. For these species, leaf-wetting events enhance the efficacy of nighttime re-equilibration with available soil water and therefore also increase pre-dawn leaf water potentials.     

西双版纳热带季节雨林水热通量

利用西双版纳热带季节雨林2003和2004年常规气象、生物量以及水热通量观测资料,对该林地两年内各能量分量的数值大小和变化规律、能量分配以及水量平衡特征等进行了分析研究。结果表明,2003和2004年净辐射总量分别为3516.4MJ/(m.2a)和3516.6MJ/(m.2a)。在能量分配过程中潜热通量占优势,2003年和2004年的总量分别是相应年份净辐射总量的46%和44%,显热通量则分别只有12%和11%。2003年和2004年林冠传导率均值分别为10.3mm/s和10.0mm/s,其中干热季期间的林冠传导率明显低于雾凉季和雨季。林冠传导率与叶面积指数和空气饱和水汽压差值之间分别呈极显著的正、负线性相关关系;它基本上不受土壤含水量的影响,只是当长期无雨或雨量很小导致土壤含水量低于0.15m3/m3时,林冠传导率才与土壤含水量间存在极显著的相关关系。西双版纳热带雨林2003和2004年的蒸散量分别是663mm和634mm,受浓雾和林冠传导率的综合影响,该森林生态系统干季蒸散量低于雨季,这是西双版纳热带季节雨林能够在水热极限条件下生存并良好发育的重要原因。     

西双版纳望天树林林窗小气候特征研究

 对西双版纳望天树林林窗小气候要素的季节变化、水平差异进行了观测研究,并对比分析了两个大小不同林窗内温度垂直分布状况、相对湿度差别。结果表明：大林窗内温度、湿度、光照的日变化均比林内大;大林窗中央光照强度为林内的10倍以上,太阳总辐射量、净辐射量为林内的5倍以上,大林窗中央的蒸发耗热量大于林内,且均占各自净辐射的较大比例(70％～80％),干季大林窗内温度、湿度日变化比雨季剧烈,大林窗内具有两个加热层(幼苗冠层、地表),小林窗仅有一个加热层(幼树冠层),且前者的加热强度大于后者,相对湿度日变化则是大林窗内较剧烈。     

热带季节雨林林窗辐射特征研究

利用不同季节热带季节雨林林窗、林内及旷地不同波长太阳辐射的实测资料,探讨了热带季节雨林林窗不同波长辐射特征。结果表明,热带季节雨林林窗中央和北侧林冠下的不同波长太阳辐射存在“突跃现象”,中午前后各辐射量值迅速达到最大后又急速下降;林窗内不同波长太阳辐射日总量值均大于林内,却小于旷地;林窗中央和北侧林冠下比较可见,在干热季、雨季和雨季后期,林窗中央的各辐射要素总量值高于北侧林冠下,但雾凉季时受浓雾和太阳高度以及方位的影响,各辐射要素总量值较北侧林冠下低;林窗中央的总辐射日总量在雨季太阳高度角最大时最高,雨季后期和干热季其次,雾凉季时最小;林窗中央和北侧林冠下的红外辐射及可见光在总辐射中所占份额随季节的变化而不同,充分显示了林窗辐射环境的异质性;与旷地和林内相比,林窗内各测点的红外辐射在总辐射中所占份额介于旷地和林内之间．高于旷地却低于林内;而可见光占总辐射的比值情况正好相反．另外,林窗可见光分配率的季节变化都大于红外辐射;热带季节雨林林窗育增加红外辐射、减少可见光的特征．     

Vegetation effects on microclimate in lowland tropical forest in Costa Rica

The temperature and atmospheric humidity in a tropical lowland rain forest in Costa Rica were measured in order to assess the microclimate in different forest environments. Two disturbed sites, a single tree fall gap (400 m²) and an 0.5 hectare clearing, were compared for periods up to two years after disturbance. Two locations in primary forest, the canopy and understory, were also monitored. Temperatures were highest in the clearing, intermediate in the canopy and gap which were similar, and lowest in the understory. Vapor pressure deficits (VPD) were highest in the clearing, followed by the canopy, the gap and the understory. With regrowth of the vegetation in the gap and clearing sites, the temperatures and vapor pressure deficits significantly decreased. After 1 year, the microclimate at seedling height in the clearing resembled that of the gap, and after two years the microclimate of the gap was very similar to that of the understory. Seasonal differences in temperature and VPD were small compared to differences caused by changes in the stature of the vegetation.