太行山中山區油松人工林春季林內外溫度變化

高 龍

(山西省林業和草原科學研究院，山西 太原 030012)

溫度是植被生長發育的主要環境條件，直接影響森林土壤微生物活性、枯落物分解率及土壤呼吸。溫度因子分析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。太行山是京津及華北平原的生態屏障，生態地位十分重要。油松是太行山區主要造林樹種，占該區域人工林總面積的50%以上。通過對該區域油松年生長規律的研究，發現春季為油松主要生長季，春季表層土壤溫度對油松液流速率的影響最為顯著。但森林自身對溫度也有影響，因此，僅利用林外溫度數據不能準確判斷林內溫度情況。筆者通過對太行山中山區油松人工林春季林內外溫度變化的研究，揭示試驗區溫度變化規律，建立林內外溫度關系，以期為森林經營和森林生態系統的進一步研究提供依據。

1 研究區概況

研究區位于山西省平順縣(113°15′～113°38′E，35°57′～36°27′N)，為太行山石灰巖中山區。屬暖溫帶大陸性季風氣候，春季時間一般為4月6日至5月31日，1971年至2020年平均氣溫9.1 ℃，平均風速2.2 m/s，平均降水量584.4 mm.主要土壤類型為石灰巖質山地褐土。本研究中的油松中齡林(34年生)地處太行山森林生態站，位于陰坡，海拔1 300 m，林分密度1 650株/hm2，郁閉度0.85.主要林下灌木為胡枝子(Lespedezabicolor)和黃刺玫(Rosaxanthina)，土層厚度30 cm～40 cm.

2 研究方法

2.1 溫度因子測定

林內觀測點為太行山森林生態站平順劉家村油松林大樣地森林氣象綜合觀測塔(113°28′39″E，36°13′40″N)，海拔1 241 m.采用LSI LASTEM 自動氣象站(LSI LASTEM-Environmental Monitoring Solutions，SETTALA，MI，IT)測定林內溫度，溫度傳感器距地面1.5 m，用LSI.3DOM數據采集器每1 h采集1次數據。林外觀測點為太行山森林生態站平順劉家村林外氣象站(113°23′40″E，36°13′43″N)，海拔1 240 m，與林內觀測點水平距離為101.5 m.采用HOBO自動氣象站(Onset Computer Corporation，Bourne，MA，USA)測定林外溫度，溫度傳感器距地面1.8 m，用CR10X數據采集器每1 h采集1次數據。

2.2 計算分析方法

采用對比分析方法，對2020年3月1日到2020年6月30日連續觀測的溫度數據進行統計，采用EXCEL 2007和SPSS 19對數據進行分析。

3 結果與分析

3.1 林內外春季時間

2020年3月1日至6月30日林內外溫度變化規律見圖1.

圖1 2020年3月1日至6月30日林內外溫度變化規律

按照氣象學定義，以連續5 d平均氣溫在10 ℃以上為春季開始，連續5 d平均氣溫在22 ℃以上為春季結束。由圖1可知，本研究中林內3月20日至3月24日平均氣溫分別為13 ℃，12 ℃，10 ℃，10 ℃和12 ℃，開始出現連續5 d平均氣溫在10 ℃基準線以上，林內從3月20日開始進入春季；林外4月13日至4月17日平均氣溫分別為10 ℃，11 ℃，13 ℃，14 ℃和11 ℃，才開始出現連續5 d平均氣溫在10 ℃基準線以上，林外從4月13日才進入春季。林內6月3日至6月7日平均氣溫分別為23 ℃，25 ℃，22 ℃，22 ℃和23 ℃，林外6月3日至6月7日平均氣溫分別為22 ℃，24 ℃，22 ℃，22 ℃和22 ℃，同時開始出現連續5 d平均氣溫在22 ℃基準線以上，林內外均于6月2日春季結束。林內春季共75 d，林外春季共51 d.林內比林外早24 d進入春季，林內比林外春季長24 d.

3.2 春季林內外溫度變化規律

春季林內外溫度變化規律見第20頁圖2.

由圖2可知，林內與林外溫度變化趨勢基本相同，均呈鋸齒狀上升趨勢。春季最高溫均出現在5月3日，林內為24.26 ℃，林外為22.93 ℃；最低溫出現在4月10日，林內為-0.69 ℃，林外為-1.20 ℃(為3月20日以來最低)。春季林內最高溫比林外最高溫高1.34 ℃，最低溫比林外最低溫高0.51 ℃.林內外溫度差值最大時為5月3日。當溫度(T)≥20 ℃時，林內平均溫度為21.21 ℃，林外為20.77 ℃，差值0.44 ℃；當10 ℃

圖2 林內外春季溫度變化規律

表1 3月至6月及春季林內外平均溫度及積溫情況 ℃

由表1可知，3月林內均溫和積溫均小于林外；4月至6月林內均溫和積溫均高于林外，且溫度越高，林內外均溫和積溫的差值越大。春季林內均溫比林外高0.2 ℃，林內積溫比林外高12.4 ℃，說明春季林內溫度高于林外。

3.3 春季林內外溫度日變化規律

選取春季范圍內每月10日、20日和30日的日數據進行比較，結果見第60頁圖3.

由圖3可知，林內外溫度日變化趨勢相同，除4月10日呈線性降低趨勢，其余均呈單峰型趨勢。林內最高溫一般出現在12時至14時，最低溫一般出現在4時至6時；林外最高溫一般出現在13時至15時，最低溫一般出現在6時至7時，林內最高溫和最低溫均高于林外。19時至6時，林內平均溫度8.3 ℃，林外平均溫度10 ℃，林內溫度小于林外；7時至18時，林內平均溫度15.7 ℃，林外平均溫度13.7 ℃，林內溫度大于林外。林內溫度變化率小于林外，說明林內溫度變化幅度小于林外。

4 結論

1) 2020年,太行山中山區油松人工林林內達到春季氣候的時間比林外早24 d；林內春季時間為75 d，比林外多24 d，較當地平均春季時間(55 d)多20 d.因此，在觀測和研究油松等林分生長發育過程中，不能完全按照當地林外氣象數據判斷。

2) 春季林內溫度高于林外，溫度越高，林內與林外溫度差值越大，說明油松中齡林在春季能提高林內氣溫。這可能是因為春季林地積雪開始消融，林冠下接收的太陽輻射增加，林下枯落物分解釋放熱量，導致林內溫度提高。

3) 春季白天林內溫度高，夜晚林外溫度高。林分能夠有效提高最高溫和最低溫，提前最高溫和最低溫出現的時間，且林內溫度的變化幅度小于林外。

圖3 林內外溫度日變化規律