北京平原沙荒地不同造林模式的小氣候變化分析

呂婷婷，賈黎明

(1.陽城縣國營林場，山西 陽城 048100； 2.北京林業(yè)大學林學院，北京 100083)

森林小氣候，指由森林及林冠下灌木叢、草被和枯枝落葉層等形成的一種特殊小氣候，是森林生態(tài)系統(tǒng)中重要的環(huán)境因子。筆者在北京市選取具有代表性的平原沙荒地造林模式，在典型天氣下進行小氣候變化的測定與分析，可為正確認識森林的調節(jié)功能和效益，掌握此研究對象與周圍小氣候因子之間的關系，從而設計出最佳造林模式提供參考與建議。

1 試驗地概況

試驗地設在北京市共青林場、新城濱河森林公園、順鑫綠色度假村和六合莊林場，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，夏季炎熱多雨，秋季干燥寒冷。海拔20 m～60 m，年均溫10 ℃～12℃，全年無霜期180 d～200 d，年平均降水量600 mm，年平均日照時數(shù)2 000 h～2 800 h.

2 試驗方法

2.1 樣地設置

在北京市順義區(qū)選取了歐美107楊純林、加楊純林和蒙桑+刺槐+法桐混交林3種造林模式，地理坐標分別為116°42′44″E，40°06′23″N；116°42′55″E，40°06′03″N；116°43′51″E，40°05′16″N.大興區(qū)選取了油松純林、刺槐純林和五角楓+刺槐+油松混交林3種造林模式，地理坐標分別為116°14′19″E，39°41′34″N；116°14′18″E，39°41′36″N；116°13′45″E，39°41′46″N.樣地基本情況見表1.

表1 樣地基本情況

2.2 測定方法

采用便攜式手持氣象站在典型天氣下定點定時測定，典型天氣指夏季晴天、夏季陰天、秋季大風天氣，四季的劃分采用氣象劃分法。夏季8月分別選擇晴天和陰天測定林內(nèi)外空氣溫度和濕度；秋季11月在大風天氣下測定林內(nèi)外風速變化。從8:00～18:00，每隔2 h測1次，各測3 d，觀測和數(shù)據(jù)記錄需同步整點進行，以林外空地的測定值為對照。

3 結果與分析

3.1 不同造林模式林內(nèi)外空氣溫濕度變化

3.1.1 順義沙荒地

順義夏季晴天和陰天不同造林模式林內(nèi)外空氣溫濕度變化見圖1.圖中小寫字母表示在0.05水平下比較差異顯著，大寫字母表示在0.01水平下比較差異極顯著，未標代表差異不顯著，下同。

由圖1-a所示，順義夏季晴天12：00時，氣溫達到1天中最大值，加楊純林、歐美107楊純林和蒙桑+刺槐+法桐混交林的林內(nèi)空氣溫度極顯著低于林外空地，分別比林外空地降低4.9 ℃，4.2 ℃，2.8 ℃.14:00時2種純林的林內(nèi)空氣溫度極顯著低于林外。16:00時加楊純林和歐美107楊純林的林內(nèi)空氣濕度極顯著高于林外空地，分別提高18.1%和10.8%.該地混交林和空地的空氣溫濕度差異不顯著，原因跟混交林造林時間較短、郁閉度較低有關。由圖1-b可知，順義夏季陰天14:00時，加楊純林和歐美107楊純林的林內(nèi)空氣溫度顯著低于林外空地，下降幅度分別為3.3 ℃和2.5 ℃，3種造林模式和林外空地的空氣相對濕度日變化差異不顯著。

圖1 順義夏季晴天和陰天不同造林模式林內(nèi)外空氣溫濕度變化

3.1.2 大興沙荒地

大興夏季晴天和陰天不同造林模式林內(nèi)外空氣溫濕度變化見第33頁圖2.

由圖2-a所示，大興夏季晴天14:00時，氣溫達到1天中最大值，刺槐純林、五角楓+刺槐+油松混交林的林內(nèi)空氣溫度極顯著低于林外空地，分別比林外空地降低3.6 ℃和2.9 ℃；14:00時這2種林分的林內(nèi)空氣濕度達到28.8%和27.9%，分別比林外空地顯著增加6.0%和5.1%，表明此時這2種造林模式的降溫增濕效果最強。油松純林在夏季晴天白天各時段的降溫增濕效果均較差，可能是由于郁閉度低，導致林內(nèi)水汽流失。由圖2-b可知，大興夏季陰天3種造林模式和林外空地溫濕度日變化差異不顯著。

圖2 大興夏季晴天和陰天不同造林模式林內(nèi)外空氣溫濕度變化

3.2 不同造林模式林內(nèi)外風速變化

不同造林模式在秋季風速最大值時林內(nèi)外風速變化見圖3.

順義區(qū)，在3日測定期間，起風時間段分別為12:00～16:00，13:00～16:00，10:00～14:00，風速達到最大值的時間分別為14:00，14:00，12:00.由圖3-a所示，第1天風速最大值為7.1 km/h，此時歐美107楊純林、加楊純林、蒙桑+刺槐+法桐混交林的林內(nèi)風速分別比林外空地低4.5 km/h，3.9 km/h，0.4 km/h；第2天風速最大值為7.2 km/h，此時歐美107楊純林、加楊純林、混交林的林內(nèi)風速分別比林外空地低3.9 km/h，2.5 km/h，1.4 km/h；第3天風速最大值為14.4 km/h，此時歐美107楊純林、加楊純林、蒙桑+刺槐+法桐混交林的林內(nèi)風速分別比林外空地低9.0 km/h，5.3 km/h，4.1 km/h.

大興區(qū)，在3日測定期間，起風時間段分別為10:00～16:00，10:00～16:00，14:00～18:00，風速達到最大值的時間分別為14:00，14:00，16:00.由圖3-b所示，第1天風速最大值為9.7 km/h，此時油松純林、刺槐純林、五角楓+刺槐+油松混交林的林內(nèi)風速分別比林外空地低6.5 km/h，6.0 km/h，4.3 km/h；第2天風速最大值為11.5 km/h，此時油松純林、刺槐純林、五角楓+刺槐+油松混交林的林內(nèi)風速分別比林外空地低6.5 km/h，4.9 km/h，3.5 km/h；第3天風速最大值為13.6 km/h，此時油松純林、刺槐純林、五角楓+刺槐+油松混交林的林內(nèi)風速分別比林外空地低8.9 km/h，6.7 km/h，5.8 km/h.

圖3 不同造林模式在秋季風速最大值時林內(nèi)外風速變化

4 結論

夏季晴天時，在順義加楊純林和歐美107楊純林的降溫增濕效果最優(yōu)，混交林降溫增濕效果和空地差異不顯著；在大興刺槐純林、混交林的降溫增濕效果最優(yōu)，油松純林的降溫增濕效果最差。夏季陰天時，6種造林模式降溫增濕效果與林外空地差異均不顯著。秋季大風天氣時，在順義歐美107楊純林的防風效果最優(yōu)，其次是加楊純林，最后是混交林；在大興油松純林的防風效果最優(yōu)，其次是刺槐純林，最后是混交林。

不同造林模式的降溫增濕效果跟郁閉度有關，郁閉度<0.5的純林或混交林降溫增濕效果較差；郁閉度>0.5的純林或混交林降溫增濕效果較好。不同造林模式的防風效果跟郁閉度、樹種、樹種組成有關。郁閉度>0.5的闊葉純林防風效果較好，而郁閉度<0.5的針葉純林防風效果也較好。不論郁閉度大小，混交林的防風效果均相對較差。