全 文 ：阔叶红松混交林林隙大小和林隙内位置
对小气候的影响*
冯摇 静摇 段文标**摇 陈立新
(东北林业大学林学院, 哈尔滨 150040)
摘摇 要摇 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.
关键词摇 小兴安岭摇 阔叶红松混交林摇 林隙大小摇 林隙内位置摇 小气候
*哈尔滨市科技创新人才研究专项(RC2012LX002018)、人力资源与社会保障部留学回国人员科技活动择优启动项目(2011鄄508)、教育部留学
回国人员科研启动基金项目(2010鄄1561)和国家自然科学基金项目(30771708)资助.
**通讯作者. E鄄mail: dwbiao88@ 163. com
2011鄄09鄄20 收稿,2012鄄04鄄15 接受.
文章编号摇 1001-9332(2012)07-1758-09摇 中图分类号摇 S718. 512摇 文献标识码摇 A
Effects of forest gap size and within鄄gap position on the microclimate in Pinus koraiensis鄄
dominated broadleaved mixed forest. FENG Jing, DUAN Wen鄄biao, CHEN Li鄄xin (College of
Forestry, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2012,23
(7): 1758-1766.
Abstract: HOBO automatic weather stations were installed in the central parts and at the south,
north, east, and west edges of large, medium, and small gaps in a Pinus koraiensis鄄dominated
broadleaved mixed forest in Xiaoxing爷 anling Mountains to measure the air temperature, relative
humidity, and photosynthetic photon flux density (PPFD) in these locations and the total radiation
and precipitation in the gap centres from June to September 2010, taking the closed forest stand and
open field as the controls. The differences in the microclimate between various size forest gaps and
between the gap centers and their edges as well as the variations of the microclimatic factors over
time were analyzed, and the effects of sunny and overcast days on the diurnal variations of the
microclimatic factors within forest gaps were compared, aimed to offer basic data and practice refer鄄
ence for gap regeneration and sustainable management of Pinus koraiensis鄄dominated broadleaved
mixed forest. The PPFD was decreased in the order of large gap, medium gap, and small gap. For
the same gaps, the PPFD in gap centre was greater than that in gap edge. The mean monthly air
temperature and total radiation in gap centres were declined in the sequence of July, June, August,
and September, and the amplitudes of the two climatic factors were decreased in the order of open
field, large gap, medium gap, small gap, and closed forest stand. The mean monthly relative
humidity in gap centres dropped in the order of August, July, September, and June, and the ampli鄄
tude of this climatic factor was decreased in the sequence of closed forest stand, small gap, medium
gap, large gap, and open field. The total and monthly precipitations for the three different size gaps
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 7 月摇 第 23 卷摇 第 7 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jul. 2012,23(7): 1758-1766
and open field during measurement period generally decreased in the order of open field, large gap,
medium gap, small gap, and closed forest stand. In sunny days, the variations of PPFD, air tem鄄
perature, and relative humidity were greater in large gap than in small gap, but in overcast days, it
was in opposite.
Key words: Xiaoxing爷 anling Mountains; Pinus koraiensis鄄dominated broadleaved mixed forest;
forest gap size; within鄄gap position; microclimate.
摇 摇 林隙(gap)是森林中较大的树木个体死亡或树
干、较大的树枝折断而形成的一个特殊环境,此空间
范围内的环境与森林环境差异较大,因此可作为一个
独立区域进行研究.美国森林生态学家Runkle[1-2]在
对林隙进行深入研究的基础上,对林隙概念进行了扩
充,将林隙分为两类:冠空隙和扩展林隙.
林隙的形成增加了到达林隙内部的光照,不仅
影响林隙内部不同地点的气温、相对湿度、光合有效
辐射(PAR)、总辐射等因子的变化[3],也对林隙内
幼苗的定居、幼树的存活和生长以及边缘木的高、径
生长有较大影响.
国内关于林隙的研究主要围绕林隙特征、林隙
生态环境的变化、林隙干扰格局、林隙更新等方面展
开.而关于不同大小林隙和林隙内位置对小气候影
响的研究尚不多见.张一平等[4-5]研究表明,受太阳
辐射和林隙边缘木的影响,林隙小气候要素最大值
区域随时间动态位移和空间不对称分布,小气候要
素的水平空间差异在不同时段存在差异;臧润国
等[6]分析了南亚热带常绿阔叶林林隙小气候生态
因子(主要包括日照强度、干湿季地表和土壤温度、
湿度)的变化规律;张一平等[7-9]对我国西双版纳地
区热带森林林窗的研究发现,受地方气候、太阳高度
角和林窗边缘木的共同影响,出现了不同季节、不同
时间林窗区域的小气候要素随时间和季节变化而动
态位移的现象,最大值区域多出现在林窗北侧鄄东北
侧林缘处;夏冰等[10]对林窗内微环境特点的研究现
状进行了总结与分析. 国内学者关于林隙小气候的
研究主要是围绕热带雨林和温带森林林隙小气候要
素的时空变化进行,国外学者对其也进行了探讨.如
Ritter等[11]在山毛榉占主体的半天然林中对林隙小
气候时空异质性进行了研究;de Freitas和Enright[12]
在纽约温带雨林内选取 2 个不同大小的林隙和林下
对照,分析林隙小气候因子的差异性;Siyan等[13]观
测了 1998—2003 年间经过间伐和规定火烧后林隙
内的小气候变化,发现空间异质性主要受海拔和林
冠覆盖度影响;Carlson 和 Groot[14]通过在颤杨林内
设置不同大小的林隙、采伐带、空旷地、林下对照样
地,分析不同形状和不同方向的林隙及采伐带内小
气候因子的差异性.
目前,国内外学者对林隙小气候的相关研究大
多数在热带和亚热带次生林以及热带雨林中进行.
而在温带天然林中,虽然近年来出现了关于林隙小
气候研究的报道[15-18],但绝大多数为单一林隙研
究[15-17],仅段文标等[18]研究了不同大小林隙中心
的小气候特征,但未对林隙中心和林隙边缘小气候
因子的差异进行对比. 迄今,关于林隙大小、林隙内
位置和天气状况等因素对林隙小气候影响的研究十
分少见.本试验分析了不同大小林隙之间和林隙中
心与林隙边缘之间小气候因子的差异及其随时间的
动态变化,以及晴天和阴天对林隙小气候因子的影
响,系统地阐述了林隙大小、林隙内位置和天气状况
对林隙小气候的作用,为阔叶红松混交林的林隙更
新和可持续经营提供基础数据和实践参考.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
研究区位于黑龙江省伊春市带岭区凉水国家级
自然保护区(47毅06忆49义—47毅16忆10义 N,128毅47忆08义—
128毅57忆19义 E). 该区地处欧亚大陆东缘,具有明显
的温带大陆性季风气候特征,冬长夏短,低温寡照,
年均气温-0郾 3 益,最高年均气温 7郾 5 益,最低年均
气温-6郾 6 益,年均降水量 680 mm,年无霜期 100 ~
120 d,年均蒸发量 800 mm,年均日照时数 1850 h.
地带性土壤为暗棕壤,非地带性土壤为草甸土、沼泽
土和泥炭土. 本区域的地带性植被是以红松(Pinus
koraiensis)为主的针阔混交林,属温带针阔叶混交林
地带北部亚地带植被,森林覆盖率达 98% . 从整个
阔叶红松混交林的分布来看,属典型阔叶红松混交
林亚区,是典型的地带性顶极群落类型.阔叶红松混
交林的组成以红松为主,伴生着多种温性阔叶树种,
如紫椴(Tilia amurensis)、糠椴(Tilia mandshurica)、
枫桦(Betula costata)、蒙古栎(Quercus mongolica)、
大青杨( populus ussuriensis)、裂叶榆(Ulmus laclnla鄄
ta)和五角槭(Acer mono)等.
95717 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 冯摇 静等: 阔叶红松混交林林隙大小和林隙内位置对小气候的影响摇 摇 摇 摇 摇
表 1摇 各样地的基本特征
Table 1摇 Description of the sampling plots
样地
Plot
扩展林隙
面积
Expanded
gap area
(m2)
树高与直
径之比
H / D
坡度
Slope
坡向
Slope
aspect
坡位
Slope
position
海拔
Altitude
(m)
林隙形成
方式
Gap
formation
way
林隙形成木
Gap鄄
maker
边缘木树种组成
Species composition
of edge trees
郁闭林分
Closed forest stand
- - 5毅 南 中上部 640 - - 红松、冷杉、臭松、
枫桦、槺椴
小林隙
Small gap
228郾 74 1 颐 0郾 50 4毅 南 中上部 642 树倒 红松 红松、槺椴、冷杉
中林隙
Medium gap
812郾 79 1 颐 1郾 00 6毅 南 中上部 638 树倒、折干 红松、枫桦 红松、冷杉、枫桦
大林隙
Large gap
1030郾 84 1 颐 1郾 51 5毅 南 中上部 641 树倒、枯立 红松、槺椴、紫椴 红松、槺椴、紫椴
空旷地
Clearing
- - 5毅 - - 637 - - -
1郾 2摇 样地的选取及外业调查
在自然保护区的阔叶红松混交林内,选取基本
特征相同或相似的大、中、小林隙各一个,并在每个
林隙周围各选取 1 个 10 m伊10 m 的郁闭林分和空
旷地作为对照. 3 个林隙的形状均接近椭圆形,林隙
面积均按照椭圆形面积公式 S = 仔AB4 计算(式中:A
为林隙的长轴长度,B 为林隙的短轴长度),林隙大
小按照 H / D值来划分(其中:H 为林隙边缘木平均
树高,D 为林隙长轴和短轴长度的平均值) [19] (表
1).林隙中心位于长轴和短轴的交点处. 分别在每
个林隙中心距离地面 1郾 5 m高处安装 HOBO自动气
象站(型号 H21,美国)以及总辐射、光量子通量密
度(PPFD)、降水量、空气温度、空气相对湿度传感
器;在通过林隙中心的南、北、东、西 4 个方向的冠空
隙边缘处,距地面 1郾 5 m高度安装空气温度、空气相
对湿度和 PPFD 传感器. 所有传感器均与 HOBO 自
动气象站的数据采集器相连接. 数据采集器每 1 s
采集 1 次数据,每 1 min记录 1 次平均值.数据采集
时间为 2010 年 6 月 17 日至 9 月 10 日. HOBO 自动
气象站及各种传感器的安装位置见图 1.
1郾 3摇 数据处理
根据 HOBO 自动气象站数据采集器采集的日
降水量数据,将各样点各月的日降水量相加,即为该
月降水量.
6—9 月每月筛选 6 ~ 10 个典型的晴天,计算
PPFD、总辐射、气温和相对湿度的月平均值.林隙边
缘处的月平均值为林隙南、北、东、西 4 个方向冠空
隙边缘处相应数据月均值的平均.
计算典型的阴天(7 月 7 日)和晴天(7 月 8 日)
的气温、相对湿度、PPFD各小时的平均值.
采用 SPSS 18郾 0 软件对上述数据进行统计和整
图 1摇 HOBO自动气象站及各种传感器的安置位置
Fig. 1摇 Installation locations of HOBO automatic weather station
and various sensors郾
外侧实线椭圆代表扩展林隙边缘,内部虚线椭圆代表冠空隙边缘
Solid line of the oval in the outside and the dashed line of oval in the
inside represented the edges of expended gap and canopy gap, respective鄄
ly郾 阴代表冠空隙南、北、东、西边缘处温度、相对温度和 PPFD 传感
器的安置位置 Square represented the installation locations of air temper鄄
ature, relative humidity, PPFD sensors in the south, north, west, east
edges of canopy gap郾 吟代表林隙中心温度、相对湿度、总辐射、PPFD、
雨量传感器以及 HOBO 自动气象站的安置位置 Triangle represented
the installation locations of air temperature, relative humidity, PPFD and
precipitation sensors and HOBO automatic weather station in the gap cen鄄
ter郾
理,并进行方差分析(显著性水平设为 琢=0郾 05),采
用 Excel 2003 绘图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 小气候因子的月变化
2郾 1郾 1 光量子通量密度 摇 从图 2 可以看出,无论是
林隙中心还是边缘处,各月平均 PPFD 值的顺序均
为大林隙>中林隙>小林隙.研究区大、中、小林隙中
心的 PPFD 月均值均以 7 月最大,分别为 791郾 92、
696郾 75、584郾 49 滋mol·m-2·s-1,9 月最小,分别为
485郾 73、412郾 49、322郾 90 滋mol·m-2·s-1;就大、中、
小林隙中心与边缘处的 PPFD差值而言,7 月和 8 月
0671 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
图 2摇 不同大小林隙 6—9 月林隙中心和边缘处的光量子通量密度(PPFD)月均值
Fig. 2摇 Mean monthly PPFD in the centre and edge of large, medium, and small gaps from June to September (mean依SD)郾
不同小写字母代表同一林隙的林隙中心与边缘差异显著(P<0郾 05) Different small letters represented significant difference between the center and
edge of the same gap at 0郾 05 level郾 下同 The same below郾
大于 9 月和 6 月,其中,7 月差值分别为 94郾 91、
90郾 52、90郾 39 滋mol · m-2 · s-1, 8 月差值分别为
114郾 16、109郾 34、99郾 91 滋mol·m-2·s-1,9 月差值分
别为 50郾 02、48郾 82、48郾 64 滋mol·m-2·s-1,6 月差值
分别为 34郾 13、34郾 34、30郾 91 滋mol·m-2 ·s-1 . 此现
象可能与林冠层郁闭程度、太阳高度角和日照长短
有直接关系. 6 月林冠尚未完全郁闭,9 月树木开始
落叶,导致太阳辐射能够穿过林冠空隙投射到林隙
内及边缘处,故此时林隙中心与边缘处的 PPFD 差
异较小;7、8 月林冠郁闭度较大,林冠空隙较少,透
过林冠层进入林隙边缘处的太阳辐射较少,但此时
段由于太阳高度角增大及日照时间增长,使林隙中
心接收的太阳辐射较 6 月有小幅上升,从而增加了
林隙中心与边缘处的差值. 6 月大、中、小林隙中心
PPFD与边缘差异均不显著(P>0郾 05),7—9 月林隙
中心与边缘 PPFD的差异达显著水平(P<0郾 05).
2郾 1郾 2 总辐射摇 太阳总辐射是直接辐射和漫射辐射
之和[20] .从图 3 可以看出,6—9 月研究区各样地总
辐射均表现为:空旷地>大林隙>中林隙>小林隙>郁
闭林分. 6—9 月,除郁闭林分总辐射持续下降外,其
他样地的总体变化趋势为先升后降,仅小林隙月总
辐射在 9 月略有小幅上升,此现象的出现是由于总
辐射传感器位于林隙中心,大、中林隙中心距离边缘
木较远,因此受林冠层郁闭度变化的影响较小,而小
林隙中心距离边缘木较近,林冠郁闭度的变化对小
林隙中心总辐射的影响较大,9 月树木落叶使小林
隙中心总辐射较 8 月增加,从而出现此特例. 7—9
月总辐射持续下降,但 9 月的降幅小于 8 月.此现象
出现的原因在于:8 月林冠层郁闭完全,阻挡了较多
的太阳辐射,故总辐射下降,且 8 月太阳高度角小于
7 月,导致 8 月总辐射较 7 月小;9 月太阳高度角减
小且日照时间缩短,因此总辐射继续下降,由于树木
的落叶现象使林冠层有一定程度的疏开,对总辐射
的下降起到一定的补偿作用,因此 8 月和 9 月总辐
射差值在整个生长季最小.在生长季初期,大、中、小
林隙总辐射的差值较小,而生长季盛期和末期的差
值较大,这与段文标等[18]研究结论一致.
6 月和 8 月,大林隙与中林隙、小林隙与郁闭林
分的总辐射差异不显著(P>0郾 05),其他样地之间差
异显著(P<0郾 05);7 月,大林隙与中林隙的总辐射
差异不显著(P>0郾 05),其他样地之间差异均显著
(P<0郾 05);9 月各林隙之间的总辐射差异均显著
(P<0郾 05).
2郾 1郾 3 气温摇 6—9 月,研究区各样地的月均气温均
按空旷地、大林隙、中林隙、小林隙、郁闭林分的次序
依次递减,与宋新章和肖文发[3]的研究结论一致,而
且此变化趋势与总辐射的变化趋势相吻合(图 3).各
林隙月均气温值依次为:7月>6月>8月>9月,这可
16717 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 冯摇 静等: 阔叶红松混交林林隙大小和林隙内位置对小气候的影响摇 摇 摇 摇 摇
图 3摇 不同大小林隙 6—9 月林隙中心和对照平均总辐射和
气温的月变化
Fig. 3摇 Mean monthly total radiation and air temperature in the
center of forest gap of different sizes and the controls from June
to September (mean依SD)郾
玉:空旷地 Clearing; 域:大林隙 Large gap; 芋:中林隙 Medium gap;
郁:小林隙 Small gap; 吁:郁闭林分 Closed forest. 下同 The same
below.
能与生长季植被覆盖度有直接关系.空旷地 6—9 月
平均气温比大、中、小林隙和郁闭林分分别高 0郾 48 ~
1郾 48、1郾 40 ~ 5郾 70、1郾 47 ~ 3郾 20、0郾 92 ~ 1郾 00 益,平均
气温的最大差值(5郾 70 益)出现在 7 月,最小差值
(0郾 48 益)出现在 6 月.其原因在于:夏至日(6 月 22
日)北半球得到的光和热最多,其后逐渐减少,但北
半球热量累积仍在进行,至 8 月中旬后热量累计逐
渐下降,因此形成 6 月差值最小、7 月差值最大的
现象.
摇 摇 6 月,各样地林隙中心气温的差异不显著(P>
0郾 05);7 月,除大林隙和中林隙林隙中心气温的差
异不显著(P>0郾 05)外,其他样地间差异均显著(P<
0郾 05);8 月,除中林隙与小林隙、小林隙与郁闭林分
中心气温的差异不显著(P>0郾 05)外,其他样地之间
差异均显著(P<0郾 05);9 月,空旷地与大、中、小林
隙和郁闭林分林隙中心气温的差异显著(P<0郾 05),
其余样地间均不显著(P>0郾 05).
2郾 1郾 4 相对湿度摇 相对湿度指空气中实际水汽压占
相同温度下饱和水汽压的百分比.从图 4 可以看出,
6 —9月,研究区各样地平均相对湿度按照郁闭林
图 4摇 6—9 月不同大小林隙中心和对照的月平均相对湿度
Fig. 4 摇 Mean monthly relative humidity in the center of forest
gap of different sizes and the controls from June to September
(mean依SD)郾
分、小林隙、中林隙、大林隙、空旷地依次递减,相对
湿度随林隙的增大而降低,这与气温和总辐射随林
隙大小的变化规律相反. 相对湿度月平均值依次为
8 月>7 月>9 月>6 月,相对湿度在 6—8 月逐月递
增,9 月则下降.此现象的出现是由于本研究区位于
季风气候区,典型的气候特点是雨热同期,温湿同
步,夏季高温而潮湿,7 月和 8 月降水量大(表 2)、
空气湿润,故相对湿度较大;9 月(雨季即将结束)、6
月(雨季刚刚开始)的降水量稀少,空气中水汽含量
较低,导致相对湿度较小.
6 月、7 月和 9 月,郁闭林分与空旷地及大、中、
小林隙相对湿度的差异显著(P<0郾 05),其他样地间
差异不显著(P>0郾 05);8 月,空旷地与大林隙、中林
隙与小林隙、中林隙与郁闭林分、小林隙与郁闭林分
相对湿度的差异不显著(P>0郾 05),其他样地间差异
显著(P<0郾 05).
2郾 1郾 5 降水量 摇 研究区各样地 6—9 月降水总量按
空旷地、大林隙、中林隙、小林隙、郁闭林分的次序依
次递减(表 2).空旷地 7—8 月降水量占观测期间降
水总量的 91郾 7% . 7—9 月各样地降水量均为:空旷
地>大林隙>中林隙>小林隙>郁闭林分;6月,小林
表 2摇 观测期间不同大小林隙和对照的降水量
Table 2 摇 Precipitation in forest gap of different sizes and
controls during measurement period (mm)
月份
Month
空旷地
Clearing
大林隙
Large gap
中林隙
Medium gap
小林隙
Small gap
郁闭林分
Closed forest
6 10郾 0 9郾 2 6郾 2 6郾 6 0郾 2
7 108郾 1 104郾 4 80郾 2 72郾 0 2郾 8
8 88郾 2 58郾 1 56郾 0 54郾 2 1郾 2
9 7郾 8 6郾 2 5郾 6 4郾 4 0
合计 Total 214郾 1 177郾 9 148郾 0 137郾 2 4郾 2
2671 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
隙降水量略高于中林隙,其他样地与 7—9 月一致,
出现这一结果的原因可能是由于小林隙边缘木距林
隙中心雨量筒的距离小于中林隙和大林隙,小林隙
林冠层截留的降雨被风吹落到雨量筒中的可能性大
于中林隙和大林隙. 7 月,各林隙降水量的差异较
大,大、中、小林隙的降水量分别为空旷地的 86% 、
74%和 66% ,由于 7 月林冠层已完全郁闭,靠近林
隙一侧的边缘木树冠截留量不同而导致到达不同大
小林隙中心的降水量存在差异;8 月,空旷地与各林
隙降水量的差异较大,而大、中、小林隙间降水量的
差异却不大,大、中、小林隙的降水量分别为空旷地
的 66% 、63%和 61% . 由于林隙内边缘木对降水的
截留作用,减少了到达雨量筒中的降水量,所以 8 月
大、中、小林隙的降水量分别比空旷地减少 30郾 2、
32郾 1、34郾 5 mm.由于受周围树木林冠层对降水的截
留作用,郁闭林分雨量筒中的雨量在各月均较少.
6 月与 9 月、7 月与 8 月之间各样地的降水量差
异不显著(P>0郾 05),其他月份之间差异显著(P<
0郾 05).
2郾 2摇 晴天与阴天条件下不同林隙的 PPFD、气温和
相对湿度
从图 5 可以看出,无论晴天还是阴天,大林隙
PPFD均大于小林隙;林隙中心的 PPFD均大于边缘
处. 晴天,大林隙中心 PPFD 日最大值 ( 822郾 84
滋mol·m-2·s-1)较小林隙(700郾 30 滋mol·m-2·s-1)
大,且出现时间晚(大林隙 12:00,小林隙10:00);
阴天, 大 林 隙 中 心 PPFD 日 最 大 值 ( 191郾 43
滋mol·m-2·s-1)较小林隙(184郾 30 滋mol·m-2·s-1)
大,且大林隙中心与边缘处 PPFD最大差值较小林隙
高 1郾 46 滋mol·m-2·s-1 .日出之前和日落之后,晴天
和阴天的 PPFD 几乎为零,不作比较,其他时段晴天
的 PPFD均大于阴天.晴天,林隙中心与边缘处 PPFD
差异不大,此现象可能是由于林隙年龄较大,林
隙中心与林隙边缘距离相对较小所致.晴天,4:00—
图 5摇 晴天与阴天大、小林隙的林隙中心与边缘 PPFD、气温、相对湿度的日变化
Fig. 5摇 Diurnal variation of PPFD, air temperature, relative humidity in sunny and overcast days at the centre and edges of large and
small gaps (mean依SD)郾
A:小林隙 Smal gap; B:大林隙 Large gap.
36717 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 冯摇 静等: 阔叶红松混交林林隙大小和林隙内位置对小气候的影响摇 摇 摇 摇 摇
8:00,由于研究区位于林区,夜间相对湿度较大,气
温相对较低,空气中的水汽含量趋于饱和,使该时段
内 PPFD的变化相对平缓,随着太阳高度角增加,空
气温度逐渐升高,相对湿度减小,8:00—16:00 林隙
内部接受太阳直接辐射,PPFD 变化曲线升高或降
低的幅度增大;阴天,由于云的遮蔽作用,全天 PPFD
的变化范围较小.晴天,大林隙中心 PPFD 的变化范
围( 1郾 30 ~ 822郾 84 滋mol · m-2 · s-1 ) 较小林隙
(1郾 3 ~700郾 30 滋mol·m-2·s-1)大;阴天,大林隙中心
PPFD的变化范围(1郾 30 ~191郾 43 滋mol·m-2·s-1)也
大于小林隙(1郾 30 ~184郾 30 滋mol·m-2·s-1).说明晴
天 PPFD波动较大,阴天 PPFD 波动较小,变化较平
缓;无论晴天还是阴天,大林隙 PPFD变化范围均大
于小林隙.
气温日较差指一天中最高气温与最低气温的差
值.研究区各样地日较差表现为:大林隙>小林隙,
林隙中心>边缘处,晴天>阴天.晴天和阴天,小林隙
中心日较差分别为 10郾 26 和 2郾 56 益,小林隙边缘处
分别为 10郾 22 和 2郾 25 益;大林隙林隙中心日较差分
别为 11郾 11 和 2郾 99 益,大林隙边缘处分别为 10郾 60
和 2郾 49 益 .晴天由于太阳总辐射和地面有效辐射等
的共同作用,造成不同时段林隙中心与边缘处气温
的水平差异,阴天缺少太阳直接辐射的影响,导致阴
天气温的水平差异小于晴天. 晴天,大、小林隙中心
和边缘处的气温日较差较大,日变化剧烈;阴天的气
温日较差较小,日变化较平缓.阴天的小林隙中心和
林隙边缘处日最低气温较晴天分别高 7郾 64 和
7郾 61 益,阴天的大林隙中心和林隙边缘处日最低气
温较晴天分别高 7郾 67 和 7郾 56 益 .阴天的大、小林隙
日最高气温低于晴天,而日最低气温高于晴天. 晴
天,大林隙日最高气温出现时间滞后于小林隙,大林
隙中心气温日较差 ( 11郾 11 益) 大于小林隙
(10郾 22 益),且相同时段内,大林隙中心与边缘处的
气温差值大于小林隙.
阴天,小林隙中心与边缘处相对湿度除11:00—
13:00 略有小幅下降外,其他时段均趋于稳定;晴
天,小林隙中心与边缘处相对湿度在 7:00 后有较大
幅度的下降,至 11:00 达到一天中的最低值,之后呈
波动式上升,直至 23:00 基本稳定.晴天,研究区各
样地相对湿度的变化范围为 65郾 4% ~ 100郾 3% ,阴
天的变化范围为 93郾 7% ~ 100郾 3% ,说明阴天相对
湿度的变化幅度小于晴天. 大林隙相对湿度变化趋
势与小林隙相同,但晴天的变化幅度大于小林隙,阴
天的变化幅度小于小林隙.由于研究区地处山区,夜
间温度较低,湿度较大,导致清晨相对湿度最大值
(100郾 3% )超过 100% .
综观大小林隙晴天和阴天各气候因子的变化可
以得出:日出之前和日落之后,各气候因子受林隙大
小和林隙内位置的影响较小,差异不显著;其他时段
的总体变化趋势为大林隙>小林隙,林隙中心>边
缘,晴天>阴天.
3摇 讨摇 摇 论
林隙的形成既改变了森林结构,也改变了林隙
内的微环境条件.如增加了林隙内的光照、减少了植
被蒸腾、增大了地面蒸发等,其中,最直接的影响是
改变了林隙内部的光环境,从而影响了林隙的气温、
相对湿度等小气候因子[3] .林隙的形成还影响土壤
的理化性质、养分含量、微生物活动及数量和幼苗的
更新[21-24] .林隙大小和林隙内位置对林隙小气候的
影响比较复杂,不能得出简单的相关性,林隙小气候
的时空异质性是多因素共同作用的结果,林隙内的
位置和林隙形成时间对林隙内更新起主要作用[25] .
本研究结果表明,气温按空旷地、大林隙、中林
隙、小林隙、郁闭林分的次序依次递减,且林隙中心
气温大于边缘处;气温日较差变化表现为:大林隙>
小林隙,晴天>阴天,且晴天与阴天最大值出现时间
基本一致.本试验关于林隙内气温的变化与张一平
等[7,26]、刘玉洪等[27]、臧润国等[6]、Ritter 等[11]的研
究结果一致,但与 Zhu 等[28]的研究结果有一定差
异,可能由于本研究区的海拔和纬度与 Zhu 等[28]存
在差异所致. PPFD 在各样地之间的变化与气温一
致,大林隙 PPFD 大于小林隙,晴天大于阴天,日最
大 PPFD出现在中午时刻且林隙中心大于边缘处,
在生长季内,PPFD月最大值出现时间略有差异. 此
结论与 de Freitas 和 Enright[12]的研究结果一致,但
与张一平等[9]的研究结果略有差异,该差异可能与
研究区光照时间和太阳高度角等有直接关系,张一
平等[9]的研究区位于热带,太阳高度角大,全天日
照时间较本研究区长且研究时段为干热季,不受清
晨雾的影响,而本研究区位于寒温带,日照时间和太
阳高度角均与张一平等[9]不同,且 7 月正值本研究
区的雨季,空气中水汽含量较丰富,清晨有雾的出现
导致本研究结果与张一平等[9]的结论存在差异. 研
究区相对湿度大小依次为:郁闭林分>小林隙>中林
隙>大林隙>空旷地,林隙中心>边缘处,晴天的振幅
大于阴天.此与张一平等[26]、刘文杰等[29]的研究结
果一致,而与刘志龙等[30]的结论略有差异,导致此
4671 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
现象的原因可能是研究区所在的经纬度不同,气候
条件差异,地形地势略有不同.总辐射各月均表现为
空旷地>大林隙>中林隙>小林隙>郁闭林分;月变化
基本为 7 月>6 月>8 月>9 月;7、8 月各样地之间总
辐射差值较大,而 6、9 月的差值较小. 这与段文标
等[18]、刘志龙等[30]的结论一致. 6—9 月降水总量依
次为空旷地>大林隙>中林隙>小林隙>郁闭林分,降
水总量随样地面积的减小而减小.
致谢摇 野外试验得到东北林业大学黄兰英、王丽霞、杜珊和
凉水国家级自然保护区王俊轩的帮助,谨表谢意.
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作者简介摇 冯摇 静,女,1987 年生,硕士研究生.主要从事森
林气象学和水土保持学研究. E鄄mail: xinyu.870222@ 163.
com
责任编辑摇 杨摇 弘
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