海南尖峰嶺熱帶山地雨林小氣候特征研究.pdf

1、森林小氣候的研究是揭示森林生態(tài)系統(tǒng)功能、評(píng)估森林環(huán)境效益的基礎(chǔ)，森林小氣候資料不但為森林生態(tài)學(xué)的各項(xiàng)研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)為全球變化對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的影響及其響應(yīng)研究提供了基本依據(jù)。本文以尖峰嶺熱帶山地雨林（原始林和次生林）為研究對(duì)象，林內(nèi)采用全自動(dòng)梯度觀測(cè)，林外設(shè)置對(duì)照點(diǎn)，分析了2008年全年的高時(shí)間分辨率的林內(nèi)外小氣候數(shù)據(jù)，以揭示尖峰嶺熱帶山地雨林的小氣候時(shí)空變化規(guī)律及分析林內(nèi)外小氣候效應(yīng)的特點(diǎn)，主要結(jié)果如下:
　?。?）熱帶

2、山地雨林小氣候總體特征
　　2008年熱帶山地雨林林內(nèi)年均氣溫19.0℃，年最高氣溫28.0℃，最低氣溫4.1℃，年均相對(duì)濕度91.8％，年均風(fēng)速0.38m/s，年均水汽壓為2.1kpa，10cm土壤層年均溫度和含水量分別為19.3℃和20.4％，年降雨量2500mm，年總輻射為4600～5000MJ，凈輻射為2800～3200MJ。
　　（2）熱帶山地雨林小氣候時(shí)空變化特征
　　氣溫日變化都呈現(xiàn)早晚低中午高的倒U字形

3、變化趨勢(shì)，最低值出現(xiàn)在6:00-8:00，最高值出現(xiàn)在14:00前后，年變化呈拋物線趨勢(shì)，2月和12月最低，7月最高，旱季變幅大于雨季。日較差旱季較大于雨季，最大值出現(xiàn)在旱季和雨季交替的3月和11月。氣溫垂直分布呈現(xiàn)逆溫趨勢(shì)，原始林雨季夜間在林冠表面出現(xiàn)低溫中心，午間在林地和林冠上方10m處出現(xiàn)高溫中心。
　　空氣濕度日變化與氣溫變化趨勢(shì)相反，總體呈現(xiàn)早晚高中午低的V字形趨勢(shì)，年變化呈雙峰趨勢(shì)，2月和10月為峰值，5月最低。午間原

4、始林林冠濕度以12m處向兩端遞減，全天次生林林冠內(nèi)濕度隨高度的增加而降低；原始林月平均濕度8-12月隨高度增大而減小，次生林4-12月濕度隨高度增加而降低。
　　空氣水汽壓日變化總體正弦變化趨勢(shì)，最低值出現(xiàn)在6:00-7:00，最高值出現(xiàn)在下午，但旱雨季不同。年變化與氣溫一致，呈單峰變化趨勢(shì)。一天中林冠內(nèi)水汽壓隨著高度增加而降低，接近林冠表面處達(dá)最低，早晨接近林冠表面形成低壓中心，下午接近林地形成高壓中心。林冠月平均水汽壓與高度變

5、化關(guān)系不明顯。
　　土壤層平均溫度日變化總體呈正弦變化趨勢(shì)，最低值出現(xiàn)在8:00-9:00，最高值出現(xiàn)在18:00-19:00，白天為升溫過(guò)程，夜間處于降溫過(guò)程，年變化趨勢(shì)與氣溫一致。原始林50cm深以內(nèi)土壤溫度日變化趨勢(shì)明顯，次生林則為30cm深以內(nèi)，月平均土壤溫度隨深度的增加而升高。
　　土壤含水量無(wú)明顯日變化規(guī)律，年變化與空氣濕度一致，日較差顯著小于相對(duì)濕度。原始林土壤30cm深含水量最高，次生林土壤含水量變化隨深度增

6、加而顯著增大，50cm深處含水量最高，月平均土壤含水量變化與深度無(wú)明顯關(guān)系。
　　風(fēng)速日變化總體呈倒U字形變化趨勢(shì)，年變化呈單峰趨勢(shì)，1月和12月最低，6月最高。林冠風(fēng)速隨高度的增加而增大，遞增率白天大于夜間，林冠上方大于林冠內(nèi)。
　　總輻射、凈輻射和光合有效輻射日變化趨勢(shì)與氣溫一致，12:00達(dá)最大值，夜間總輻射和光合有效輻射為0，凈輻射為負(fù)值；年變化趨勢(shì)為2月最小4月最大，雨季大于旱季。
　?。?）林內(nèi)外小氣候生態(tài)

7、效應(yīng)
　　林內(nèi)外小氣候差異顯著，林外氣溫高于林內(nèi)，林外土壤溫度和風(fēng)速均顯著大于林內(nèi)，濕度顯著小于林內(nèi)。原始林和次生林的林冠上層總輻射、林內(nèi)相對(duì)濕度和水汽壓差異均不顯著（p>0.05），但原始林土壤溫度、林內(nèi)風(fēng)速和林下光合有效輻射都顯著小于次生林，林冠凈輻射要顯著大于次生林。具體來(lái)說(shuō)，林內(nèi)年平均氣溫比曠地低約0.7℃，年平均最高氣溫比曠地低1.1～2.1℃，年平均土壤溫度比曠地低約3.4℃～4.0℃，年平均風(fēng)速比曠地低0.12～0.

8、47m/s，年平均相對(duì)濕度比曠地高1.7～3.2％。這些說(shuō)明了熱帶山地雨林具有晝間降溫和夜間保溫、增加濕度、減弱風(fēng)速及改變局部水循環(huán)的生態(tài)氣候功能，而且原始林林冠層能量利用效率和防風(fēng)效應(yīng)均優(yōu)于次生林，充分體現(xiàn)了熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)氣候方面的生態(tài)服務(wù)功能。
　?。?）氣候因子相關(guān)回歸分析和主成分分析
　　通過(guò)回歸分析得知，林內(nèi)各氣象要素之間，除林內(nèi)風(fēng)速與土壤含水量外，其他氣象要素之間均存在顯著線性相關(guān)，空氣溫度、水汽壓和土壤溫

9、度兩兩之間正相關(guān)程度較高（R2>0.80），各輻射分量之間線性程度最高（R2>0.99）。通過(guò)林內(nèi)外氣象要素的回歸分析得知，大多數(shù)氣象要素存在顯著的林內(nèi)外相關(guān)關(guān)系；其中，以氣溫和土壤溫度及次生林風(fēng)速的相關(guān)性最好（R2>0.80），次生林?jǐn)M合效果優(yōu)于原始林，旱季優(yōu)于雨季。
　　多元線性回歸結(jié)果顯示，輻射量與空氣相對(duì)濕度和風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)，與空氣溫度呈正相關(guān)；土壤熱通量與土壤水分和土壤溫度呈負(fù)相關(guān)，而與空氣溫度和相對(duì)濕度呈正相關(guān)，原始林?jǐn)M

10、合效果優(yōu)于次生林?；貧w模型顯示，凈輻射可以用總輻射或光合有效輻射來(lái)擬合（R2>0.98），土壤熱通量可以用土壤含水量、氣溫和相對(duì)濕度來(lái)擬合（R2>0.90），原始林?jǐn)M合效果優(yōu)于次生林。
　　氣象因子主成分分析結(jié)果表明，影響原始林林木生長(zhǎng)的三個(gè)主要環(huán)境因子為熱、光和水因子（累積貢獻(xiàn)率89%），影響次生林林木生長(zhǎng)的兩個(gè)主要環(huán)境因子是熱量、輻射和水分綜合因子（累積貢獻(xiàn)率84%），這為熱帶天然林的保護(hù)和可持續(xù)經(jīng)營(yíng)、熱帶次生林的恢復(fù)、熱帶人