森林与空旷地空气温湿度及土壤温度的长期对比研究

森林对温湿度的影响是其生态功能的基础,为了探讨森林的这种小气候效应,本文采用小气候对比观测的方法,根据2005 -2007年观测资料,对长白山阔叶红松林与附近空旷地温度、湿度等小气候要素进行了差异性研究.结果表明,林内近地表层空气温度白天低于林外空旷地,晚间高于林外空旷地,因而具有较低的日较差.非生长季二者的月平均值差异不显著,但生长季差异明显,月平均气温最高差值出现季节与森林叶面积指数最大值出现时间一致.气温年较差的平均值林内小于空旷地,差值可达6.3℃.年均森林与空旷地土壤温度全年均表现出明显差异,以0℃为界,0℃以上,林内土壤温度低于空旷地,0℃以下高于空旷地,其中2005年1月5 cm深处土壤温度差值达到了5.3℃.空气相对湿度生长季差异较大,其中以7、8月份差异最为明显,2006年7月差值最大,达7.0％.     

南亚热带森林演替过程中小气候的改变及对气候变化的响应

区域水热格局变化和系统演替深刻影响森林内部小气候,不同演替阶段森林内部水热环境对气候变化的响应和反馈作用有待进一步认识和评估。以南亚热带地区的3种不同演替阶段代表性森林生态系统统(人工恢复的马尾松针叶林(Pinus massoniana coniferous forest,PF)、马尾松针阔叶混交林(mixed Pinus massoniana/broad-leaved forest,MF)和季风常绿阔叶林(monsoon evergreen broad-leaved forest,MEBF))为研究对象,通过分析其林内小气候林型间差异以及时间序列上的动态变化,探讨森林系统内部水热环境的改变机理。结果表明:演替驱动下,随着PF→MF→MEBF的正向发展,林内温度条件如气温、土壤温度逐渐降低,林内相对湿度、土壤层及凋落物含水量等水分状况逐步升高。不同林型在"雨热同期"的南亚热带地区其"降温效应"有差,演替初期的PF干、湿季"降温效应"分别为7.9%和3.6%,中期MF分别为11.6%和6.4%,顶级群落MEBF干、湿季"降温效应"可达15.7%和10.5%。总体上,随演替"降温增湿"效应越来越显著,且"降温"表现为干季更明显,而"增湿"表现为湿季明显。此外,演替驱动下后期森林对高温及土壤温度的调节作用更为突出。时间序列上,区域降水趋于"极端化"的格局影响下,森林生态系统的水分固持能力下降。主要表现为:自1984年以来,3种林型0—50cm土壤含水量均呈显著降低的趋势(P0.001),且湿季土壤含水量下降速率高于干季,林型间在全年及湿季均为MFMEBFPF,干季为MEBFMFPF。虽然研究期间3种林型林内气温、土壤温度无明显趋势性变化,但顶级群落MEBF林内相对湿度(P=0.021)、凋落物自然状态下含水量(P=0.003)在年际尺度上均呈现显著下降的趋势。与土壤含水量干、湿季下降速率的格局一致,二者也均为湿季大于干季。研究认为,成熟森林可能在当前南亚热带区域气候变化及水热格局改变背景影响下更为敏感和脆弱。     

南京市小气候日变化规律及其对人体舒适度的影响

于2005年7-9月,对南京市市中心繁华区、水体、郊区空旷地和森林绿地4个不同生境的日平均温度、湿度和风速等气象因子进行了24 h定点同步观测.结果表明:各点于翌日4:00出现气温最低值,13:00-14:00出现最高值,森林绿地日平均气温最低,市中心繁华区最高,市中心繁华区、水体于17:00气温突增,市中心繁华区和郊区空旷地气温日振幅较大;各观测点相对湿度最高值时段为0:00-翌日5:00,16:00-17:00为湿度最低时段,森林绿地日平均湿度最大,市中心繁华区最低;森林绿地、郊区空旷地的风速、风速变化幅度白天大于夜晚,风速11:00-12:00开始变小;南京市气候呈弱热岛效应,城郊日平均温差＜0.5℃;热岛对人体舒适度有负面影响,市中心繁华区、城市郊区空旷地白天人体舒适度始终低于森林绿地.     

马占相思人工林温湿效应的时空动态

对马占相思人工林温湿两方面11年定位观测资料进行了总结。分析了马占相思人工林空气及土壤温湿度在空间（水平的和垂直的）和时间尺度（年、季、日）上的动态变化。从功能上来看,可把马占相思人工林的温湿效应简要地概括为调温（湿季降温、干季保温0、滞缓温变以及增温3个方面,具体体现在：①约7龄的马占相思人工林即可表现出较为明显而稳定的温湿效应。林内11年的平均气温（21.7℃）比林外低0.5℃,表层土壤（0－20cm）的平均温度（21.3℃）比林外低2.0℃。马占相思林内极端最高温小于林外,极端最低温则高于林外。林分的降温效应湿季比干季明显,保温效应主要体现在湿季的深夜和干季气温较低的时候。②林内白天各垂直层的气温随距地高度的增加而降低,诳晚出现随高度增加气温升高的逆温现象。干季各层气温间的分异要比湿季明显。在湿季,土壤温度从地表层开始向下逐渐递减;干季0－5cm处的地温呈递减趋势,深于5cm则土温随浓度的增加而增加。一般林内的气温变化要滞后于林外1－2h。③马占相思林内的平均相对湿度为82％,比林外高4％。在晴天,林内相对湿度的变化呈“U”型,林内空气湿度随高度增加而下降,但在湿季,接近林冠约7m处的湿度要大于近地表和林冠上层。土壤湿度在0－40cm处随土层浓度的增加而增加,40－120cm处则随土层浓度的增加而逐渐减少。     

长白山温带阔叶红松林对温湿环境的调节效应

森林具有改善气候、调节微环境的作用,森林小气候的研究对于揭示森林生态系统功能、评估森林生态环境效益具有重要意义.本研究以长白山阔叶红松林为例,基于2003—2014年林内通量塔气象资料及其附近气象站空旷地的同时段气象资料,对其最高、最低和平均气温、相对湿度和表层土壤温度的日变化和季节变化进行对比分析.结果表明: 林内气温和相对湿度分别呈现单峰型和U型日变化规律,日较差较林外低2.31 ℃和8.3%,表层土壤温度日变化趋于恒定,阔叶红松林减缓了温湿度的日变化.夏季主要为降温效应,冬季表现出显著的增温效应.夏季林内气温和土温比林外低1.30和3.91 ℃;冬季林内气温和土温比林外高2.06和5.44 ℃.森林对最高温和最低温的调节效应显著.在季节尺度上,夏季森林降低最高气温和土温1.80和5.45 ℃,冬季提高最低气温和土温3.69和7.92 ℃.在年尺度上,林内年最高气温和土温分别较林外低1.60和4.99 ℃,年最低气温和土温分别较林外高1.12和8.82 ℃.森林对土温的调节效应强于对气温的调节效应.气温和土温均以对低温的保温作用为主.     

长白山阔叶红松林的温度效应

森林温度特征的研究是揭示森林生态系统功能、评估森林环境效益的基础.对2004年长白山阔叶红松林林内外空气温度和土壤温度进行了观测,结果表明:林内外空气温度、土壤温度明显不同.白天林内气温一般低于林外,夜间高于林外.昼间气温差夏季较大,7月平均差值为1.6 ℃;夜间气温差冬季较大,1月平均差值为1.5℃.空气温度和土壤温度的日振幅总是林内小于林外,7月空气温度日振幅林内比林外低1.7℃,4月土壤温度日振幅林内比林外低5.8℃.     

鼎湖山4种主要森林的温度和湿度差异

利用3-5年的观测数据。分析了鼎湖山4种不同海拔高度森林温湿度的差异及其原因。结果表明：鼎湖山马尾松林,针阔叶混交林,沟谷雨林和山地常绿阔叶林的年平均气温和大气相对湿度分别为22.7℃,80%,20.9℃,82%,20.4℃,87%和19.2℃,81%。这4种森林的年平均日较差依次为5.9℃,4.6℃,3.6℃和3.1℃,且月变异生活费数逐渐减小,森林主要通过降低日最高温而减少林型间气温日较差。年平均湿润度计算结果表明各林型均为湿润,但月湿润度差异明显。分离综合法分析说明,局部小地形和植被类型的差异是造成林内气温在不同林型间差异的原因。而海拔高度的差异造成马尾松林与山地常绿阔叶林温度极显著差异。也加剧了与针阔叶混交林温度的显著差异。要正常评价不同森林类型改善小气候功能的强弱,必须准确区分开海拔高度,小地形,植被类型等各因素造成的差异。才能得出比较可靠的结论。     

南亚热带鹤山三种人工林小气候效应对比

先锋生态系统的小气候效应是评价它们在植被生态恢复过程中恢复效能的主要指标之一。对14龄的马占相思(Acacia mangium)、荷木(Schima superba)、湿地松(Pinus elliotii)人工林小气候效应的对比研究表明,荷木林的降温保湿效应最好。气温(最高温、最低温和平均温)和土壤温度(地表最高温、最低温和平均温度)均为3种林分中最低。荷木林林内气温一般比马占相思林和湿地松林低0．1～0．5C,地表和土壤温度一般低0．3～2．5C,相对湿度高1．2％。对荷木林和湿地松林温、湿度垂直方向上4个层次(距地0．5m,2．0m,4．0／5．0m,9．0m)上的观测结果表明,湿季林内温度随高度增加而增加;在最冷月(1月份)时,林内温度随高度增加而减小。无论是干季还是湿季,林内湿度都随林分高度的增加而减小。结合林分结构调查、森林土壤养分含量等资料。初步认为,南亚热带地带性森林植被人工恢复实践中,荷木等本地树种更为适宜。     

鼎湖山南亚热带天然针阔叶混交林臭氧吸收特征

针阔叶混交林是我国南亚热带针叶林向地带性常绿阔叶林演替的中间林分类型,为我国南亚地区主要森林类型,发挥着重要的生态系统服务功能。基于树干液流技术和对臭氧浓度的连续监测,评价该森林类型的臭氧吸收特征和能力有着重要的环境生态学意义。对鼎湖山天然针阔叶混交林优势种马尾松(Pinus manssoniana)、锥栗(Castanopsis chinensis)、木荷(Schima superba)和华润楠(Machilus chinensis)在自然环境条件下的臭氧吸收能力进行了分析研究。结果表明:在日尺度上,4个优势树种的冠层气孔对臭氧导度(GO_3)和臭氧吸收通量(FO_3)均呈单峰型曲线,其最大值的时间在干季(10月至竖年3月)比湿季(4月至9月)滞后;季节尺度上,臭氧浓度在湿季达到最大值48.94 n L/L,湿季GO_3、FO_3和年臭氧吸收累积量(accumulative stomatal O_3flux,AFst)均显著高于干季(P 0.01),华润楠的臭氧吸收能力最强,在干季和湿季可分别达1.11 nmol m~(-2)s~(-1)和1.71nmol m~(-2)s~(-1)。随着水汽压亏缺(VPD)增大,优势种GO_3降低。光合有效辐射(PAR)超过1500 umol m~(-2)s~(-1)时,优势树种GO_3和FO_3呈下降趋势。针阔叶混交林的年臭氧吸收累积量超过了保护森林树木所采用的临界阈值,可认为鼎湖山针阔叶混交林受臭氧危害的潜在风险较高。     

鼎湖山季风常绿阔叶林小气候特征分析

阐述了鼎湖山季风常绿阔叶林小气候特征与空旷地的差异 ,并分析了这些差异产生的原因。结果表明 :季风常绿阔叶林冠层顶部的太阳总辐射量年平均为 3488.8MJ·m- 2 ,由辐射强度和辐射总量计算出的反射率分别为 1 0 .5%、1 1 .4% ,年平均气温为 1 9.9℃ ,此 3项都比空旷地低 ,而年平均相对湿度高于空旷地 ,其值为 87% ;季风常绿阔叶林年蒸散力为987.50 mm,湿润指数为 0 .96;季风常绿阔叶林土壤表层温度日变化不及空旷地显著 ;无论是季风常绿阔叶林 ,还是空旷地 ,土壤温度在春、夏季节自上而下逐步降低 ,在秋、冬季节自上而下逐步升高。     

哀牢山和玉龙雪山不同海拔林内外温湿特征比较

以哀牢山和玉龙雪山不同海拔森林生态系统为研究对象,利用各海拔的林内、外气温、相对湿度观测数据,比较分析了两地不同海拔林内、外小气候特征及其变化规律。结果表明,哀牢山、玉龙雪山各海拔的林内、外气温年变化趋势均呈倒U型,雨季(5—10月)高于干季(11—4月),林外气温高于林内。哀牢山各海拔森林对气温影响(林内外气温差)强于玉龙雪山。林内外气温差绝对值一般随海拔增加而增大。年尺度上,哀牢山林内气温低于林外,玉龙雪山除3540 m也低于林外,显示出两种山地森林具有一定的降温调节作用。哀牢山年林内气温随海拔高度递减比率(0.52℃·100 m~(-1))略大于林外(0.50℃·100m~(-1)),均小于玉龙雪山(林内为0.55℃·100 m~(-1)、林外为0.56℃·100 m~(-1))。哀牢山、玉龙雪山各海拔林内、外相对湿度年变化趋势也呈倒U型,雨季大于干季,林外低于林内。年尺度上,高海拔的相对湿度较大。总体上,哀牢山、玉龙雪山森林兼有调节气温和相对湿度的作用,哀牢山森林对降低气温的调节能力更强,玉龙雪山森林增湿调节能力更强。     

千烟洲人工针叶林对温湿环境的调节作用

森林对气候有调节作用是森林生态服务功能的体现之一。森林小气候研究有助于深入了解森林生态系统对气候调节的特征及其机制,进而为农林生产提供理论指导。本研究以千烟洲亚热带人工针叶林为对象,以2005—2014年林外与林内平行观测数据为基础,通过对比林内外的温度、湿度差异,研究中亚热带人工林对小气候中的温度、湿度要素的调节作用,并进一步研究了10年时间尺度上森林对温湿环境调节作用的时间动态特征。结果表明,该人工林对温湿环境表现出了显著的调节作用。林内气温多年平均值低于林外0.5℃,林内月最高气温低于林外2.0℃,月最低气温高于林外0.4℃。随着林龄从20年增长到30年,夏季的降温效应显著增强,对最高气温和最低气温的调节作用显著增强。该人工林林内水汽压高于林外,表现出明显的增湿效应。从2005—2014年,林内水汽压呈显著升高趋势。森林对土壤温度的调节作用大于对气温的调节作用,林内5 cm深土壤温度多年均值比林外低3.6℃。炎热的夏季表现为极显著的降温作用,冬季表现出极显著的保温作用;对土壤温度的调节作用没有随着林龄的增长呈现出明显的变化趋势,而是受到土壤含水量的影响。     

阔叶红松混交林林隙大小和林隙内位置对小气候的影响

在阔叶红松混交林的大、中、小林隙的中心和通过林隙中心的南、北、东、西冠空隙边缘共5个观测点安装HOBO自动气象站,测定2010年6-9月的气温、相对湿度、光量子通量密度(PPFD)以及林隙中心的总辐射和降水量,并在郁闭林分和空旷地设对照,分析了不同大小林隙之间以及林隙中心与林隙边缘之间小气候的差异及其随时间的动态变化,比较了晴天和阴天对林隙小气候因子日变化的影响.结果表明:PPFD依照大林隙、中林隙和小林隙的次序依次降低;对于同一林隙,林隙中心的PPFD大于边缘处;林隙中心的月均气温和月均总辐射均为7月＞6月＞8月＞9月,并按照空旷地、大林隙、中林隙、小林隙和郁闭林分的次序依次递减;月均相对湿度为8月＞7月＞9月＞6月,并按照郁闭林分、小林隙、中林隙、大林隙和空旷地的次序依次递减;不同大小林隙和空旷地观测期间降水总量和各月降水量基本上按照空旷地、大林隙、中林隙和小林隙的次序依次减少.晴天,大林隙PPFD、气温和相对湿度的变化幅度大于小林隙,阴天则相反.     

沈阳城市森林小气候特征的研究

研究了沈阳城市森林不同生长期小气候温湿日变化特征.结果表明,城市森林不同生长期气温日变化趋势是早晨气温最低、午后气温最高,但受森林生态环境的影响,最高峰比太阳辐射峰值迟滞约2 h.一年四季气温日变幅为森林停止生长期(休眠期)＞生长季前期＞生长季后期＞生长季中期.森林生长季前期、中期、后期土壤温度为白天高于夜间,而停止生长期(休眠期)为夜间高于白天.不同生长期土温日振幅为上层(20 cm)＞中层(40 cm)＞下层(80 cm),而同一层不同生长期的土温日振幅为土层深20 cm时,生长季前期＞生长季后期＞停止生长期(休眠期)＞生长季中期;土层深＞40 cm(80 cm)时,生长季前期＞停止生长期(休眠期)＞生长季后期＞生长季中期.城市森林空气相对湿度日变化与气温和地温日变化则夜间的空气相对湿度高于白天,但不同生长期相对湿度值日变化为生长季中期＞生长季后期＞停止生长期(休眠期)＞生长季前期.     

夏季栾树群落冠层结构对其环境温湿度的调节作用

为探究栾树群落降温增湿作用与其冠层结构参数的相关性在一天中的变化趋势,于天气晴朗的夏季对北京奥林匹克森林公园栾树群落内部和对照点的温度、相对湿度、群落冠层结构参数进行了铡定.结果表明:栾树群落的郁闭度与叶面积指数、平均叶倾角呈显著相关,且叶面积指数与平均叶倾角呈显著相关;在夏季8:00-18:00,栾树群落可降低空气温度0.43～7.53℃,在12:00左右达到降温最大值,增加相对湿度1％ ～ 22％,且在10:00左右增湿作用最显著,而在18:00-次日8:00降温增湿效果不明显;9:00-12:00,郁闭度和叶面积指数显著影响栾树群落的降温增湿作用;12:00-14:00,仅郁闭度与降温增湿作用显著相关;直到18:00,郁闭度和叶面积指数共同决定了栾树群落的降温增湿作用.因此,影响栾树群落降温增湿作用的冠层结构参数在一天中随着时间的推移发生变化.     

西双版纳片断化望天树林小气候边缘效应比较研究

对西双版纳片断望天树(Shorea chinensis)林林缘小气候的季节、水平变化进行了观测研究,对比分析了4个不同大小雨林斑块(30 hm2、25 hm2、20 hm2、3 hm2)的小气候边缘效应.结果表明:各雨林斑块林缘均存在明显的小气候边缘效应,其中在干季晴天最为明显,且在两个较小斑块林缘出现最高气温及气温日较差高于林外的现象;干季,部分林缘小气候要素(最高气温、总辐射、净辐射、最小相对湿度)林缘与林内的差值均是高于或大于雨季的相应值,而地表最高温林缘与林内的差值则是雨季强于干季;各斑块相比,小气候边缘效应波及林内的深度在最大斑块达到最浅(25 m),而在最小斑块达到最深(35 m),呈现出小气候边缘效应及其影响深度随片断雨林斑块面积减小而增强及向林内进一步延伸的趋势.     

红松阔叶混交林不同大小林隙小气候特征

利用HOBO自动气象站对小兴安岭红松阔叶混交林不同大小林隙、郁闭林分和空旷地的小气候因子进行了为期一个生长季的测定.结果表明：红松阔叶混交林林隙与对照样地的光照、地面温度和气温的日变化及其在生长季的变化趋势均呈单峰型曲线.林隙和对照样地空气相对湿度的日变化均为早晨和傍晚较高,正午较低,呈高-低-高的变化趋势;生长季内呈单峰型曲线,其中郁闭林分相对湿度最大,其次为小、中、大3个林隙,空旷地最小.林隙和对照样地降水量及降雨次数随林冠层郁闭程度的增加呈递减趋势,大林隙降雨量约为小林隙的1.4倍.在生长季内,空旷地、大、中和小林隙以及郁闭林分最大风速分别为3.34、2.97、2.87、2.41和1.84 m·s^-1.     

西双版纳片断化望天树林气候边缘效应比较研究

对西双版纳片断望天林树（Shorea chinensis)林林缘小气候的季节、水平变化进行了观测研究,对比分析了4个个不小雨林斑块（30hm^2,25hm^2,20hm^2,3hm^2)的小气候边缘效应。结果表明：各雨林斑块林缘均存在明显的小气候边缘效应,其中在干季晴天最为明显,且在上较小斑块林缘出现最高气温及气日较差高于林外的现象;干季,部分林缘小气候要素（最高气温、总辐射、净辐射、最小相对湿度）林缘与林内的差值均是高于或大于雨季的相应值,而地表最高温林缘与林内的差值则是雨季强于干季,各斑块相比,小气候边缘效应波及林内的深度在最大斑块达至最浅（25m),而在最小斑块达到最深（35m)呈现出小气候边缘效应及其影响深度随片继雨林斑块面积减小而增强及向林内进一步延伸的趋势。     

自然增温对南亚热带森林土壤微生物群落与有机碳代谢功能基因的影响

基于海拔高度下降气温上升的关系,将模拟的生态系统(含植物和土壤)从高海拔整体移位至低海拔地区,实现自然增温的效果。通过对自然增温条件下土壤环境因子及其相关理化性质的动态监测,结合磷脂脂肪酸分析与宏基因组学方法,测定土壤微生物群落结构以及与土壤有机碳分解相关基因丰度,探究自然增温对鼎湖山南亚热带山地常绿阔叶林土壤有机碳代谢的影响及其微生物学机制。结果表明:(1)增温处理显著改变了0—10 cm土壤温度与湿度:2016—2018年间土壤温度显著上升2.48℃,湿度显著下降23.93%。(2)增温处理下,干季土壤有机碳含量与湿季土壤硝态氮含量显著降低,其他土壤理化因子无显著变化。(3)增温处理下,干季和湿季土壤微生物群落结构发生改变,且湿季变化显著。土壤湿度是影响干季和湿季土壤微生物群落结构变化的主要因子,解释了干季50.2%的变异度与湿季79.2%的变异度。(4)宏基因组结果表示:增温抑制了干季山地常绿阔叶林土壤有机碳代谢基因丰度,增强了湿季山地常绿阔叶林土壤有机碳代谢基因丰度。以上结果表明,增温通过改变土壤微生物生物量和群落结构以及有机碳代谢相关功能基因的丰度,最终影响南亚热带山地常绿阔...     

广西岩溶植被演替过程中主要小气候因子日变化特征

选择广西不同气候带下具有典型性和代表性的岩溶区作为研究区域,调查和监测了岩溶植被演替过程中主要小气候因子的日变化特征。结果表明,在石荒漠阶段和草丛阶段,群落光照强、土温和气温高、空气相对湿度低,时间波动比较明显:灌丛阶段群落冠层以下的照度、气温均较低,随时间变化的幅度不大,而冠层以上的光照强度和气温均出现了大幅上升,而且随时间变化的幅度较大;落叶阔叶林阶段和常绿落叶阔叶混交林阶段群落内部的照度、气温及土壤温度均大幅降低,空气相对湿度保持在较大水平,主要小气候因子的时空变化比较平缓。主要小气候因子的时空动态与群落结构和群落种类组成特征密切相关。