全 文 ：阔叶红松混交林林隙大小和掘根微立地
对小气候的影响*
段文标摇 杜摇 珊摇 陈立新**摇 王丽霞摇 魏全帅摇 赵健慧
(东北林业大学林学院, 哈尔滨 150040)
摘摇 要摇 在小兴安岭阔叶红松混交林 2. 55 hm2样地内,选取由掘根倒木形成且具有坑和丘微
立地的 3 个代表性林隙,并以空旷地和郁闭林分为对照,利用多通道 HOBO 自动气象站于
2011 年 7—9 月测定了不同大小林隙中心和丘顶部的光合有效辐射(PAR)、气温、相对湿度以
及林隙中心的总辐射和降水量,比较了不同月份不同大小林隙中心和丘顶部微气候因子的差
异,分析了不同大小林隙中心微气候因子的月变化以及不同大小林隙在典型天气条件下林隙
中心和丘顶部微气候因子的日变化.结果表明: 3 个不同大小林隙的月均 PAR 和月均气温排
序是大林隙>中林隙>小林隙,月均相对湿度排序是小林隙>中林隙>大林隙;同一林隙中,丘
顶部月均 PAR和月均气温大于林隙中心,月均相对湿度为林隙中心>丘顶部;不同大小林隙
和对照月均总辐射与月均气温均为 7 月>8 月>9 月,空旷地>大林隙>中林隙>小林隙>郁闭林
分,月均相对湿度为郁闭林分>小林隙>中林隙>大林隙>空旷地.郁闭林分与各林隙以及与空
旷地之间的月均相对湿度差异均显著;7—9 月总降水量按照空旷地、大林隙、中林隙、小林隙、
郁闭林分的次序依次递减;无论晴天与阴天,丘顶部日均 PAR 和日均气温都大于林隙中心,
日均相对湿度则相反;无论丘顶部还是林隙中心,晴天日均 PAR 和日均气温都大于阴天,日
均相对湿度则为阴天>晴天.
关键词摇 阔叶红松混交林摇 林隙摇 丘顶部摇 微立地摇 小气候
*黑龙江省自然科学基金项目 ( C201231)、哈尔滨市科技创新人才研究专项资金项目 ( RC2012LX002018)、国家自然科学基金项目
(31270666)、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(2012鄄258)和教育部留学回国人员科研启动基金项目(2010鄄1561)
资助.
**通讯作者. E鄄mail: lxchen88@ 163. com
2012鄄11鄄01 收稿,2013鄄05鄄30 接受.
文章编号摇 1001-9332(2013)08-2097-09摇 中图分类号摇 S718. 512摇 文献标识码摇 A
Effects of forest gap size and uprooted microsite on the microclimate in Pinus koraiensis鄄
dominated broad鄄leaved mixed forest. DUAN Wen鄄biao, DU Shan, CHEN Li鄄xin, WANG Li鄄
xia, WEI Quan鄄shuai, ZHAO Jian鄄hui (College of Forestry, Northeast Forestry University, Harbin
150040, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(8): 2097-2105.
Abstract: Three representative forest gaps with pit鄄mound microsites formed by uprooted trees were
selected within the 2. 55 hm2 plot in a Pinus koraiensis鄄dominated broad鄄leaved mixed forest in Xiao
Xing爷an Mountains of Northeast China. The cleared land and closed stand were set up as the con鄄
trols, and the PAR, air temperature and relative humidity in the centers of different size gaps and in
mound top as well as the total radiation and precipitation in the gap centers were measured between
July and September, 2011 by using multichannel automatic meteorological stations. The differences
of the microclimate between the gap centers and mound top in different months were compared, and
the monthly and diurnal variations of the microclimatic factors in the gap centers and in the mound
top under typical weather conditions were analyzed. The results showed that the mean monthly PAR
and air temperature in the three gaps of different sizes were in the order of large gap > medium gap
> small gap, and the mean monthly relative humidity was in the order of small gap > medium gap >
large gap. For the same size gap, the mean monthly PAR and air temperature were higher in the
mound top than in the gap center, whereas the mean monthly relative humidity was higher in the
gap center than in the mound top. Both the mean monthly total radiation and the mean monthly air
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 8 月摇 第 24 卷摇 第 8 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
Chinese Journal of Applied Ecology, Aug. 2013,24(8): 2097-2105
temperature in the forest gaps and in the controls were in the order of July > August > September
and of cleared land > large gap > medium gap > small gap > closed stand, while the mean monthly
relative humidity was in the order of closed stand > small gap > medium gap > large gap > cleared
land. The differences in the mean monthly relative humidity between closed stand and various gaps
and between closed stand and cleared land reached significant level. The monthly precipitation from
July to September decreased in the order of cleared land > large gap > medium gap > small gap >
closed stand. Whether in sunny days or in overcast days, the mean daily PAR and air temperature
were higher in mound top than in gap center, and the mean daily relative humidity was in opposite.
Whether in mound top or in gap center, the mean daily PAR and air temperature were higher in
sunny days than in overcast days, while the mean daily relative humidity was higher in overcast days
than in sunny days.
Key words: Pinus koraiensis鄄dominated broad鄄leaved mixed forest; forest gap; mound top; micro鄄
site; microclimate.
摇 摇 掘根和树倒是大部分森林生态系统中干扰的主
要来源,也是微立地形成的一个重要过程[1] . 由于
树木断枝、枯朽、倒伏、掘根死亡等原因造成林冠上
层缺口而形成的林隙是森林生态系统重要的演替过
程[2] .林隙的干扰为森林打开了一片空地,并释放
了资源,从而促进植被的演替和树木的再生[3] . 林
隙的环境异质性是森林群落内物种共存和多样性维
持的基础[4],它促进了各种森林类型的演替、更新
和生长[5] .坑和丘微立地的形成对林隙小气候有一
定影响,从而也制约着植物的更新. 树木连根拔起
(俗称 “掘根冶)后,在林隙内形成了坑 ( pit)和丘
(mound)微立地,这种坑丘复合体( pit鄄mound com鄄
plex)使林隙内小气候发生了较大程度的变化[6] .
Runkle[7]指出,由于森林中单株树木、树木的某
一部分或多株树木死亡形成了林冠空隙,从而在林
隙内形成大小不一的坑和丘微立地. de Freitas 和
Enright[8]探讨了温带雨林不同大小林隙内和林隙间
小气候的差异性. Ulanova[9]研究认为,树木掘根是
影响草本和木本种群结构稳定性的主要因子,树木
的空间分布与坑、丘微立地的存在有很重要的关系.
Carlson和 Groot[10]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,结果表明,白天空气温度的差异主要与短波辐照
度的差异有关,并且土壤温度平均值和极值都随着
林隙增大而增大.张一平等[11]研究了林隙小气候要
素的时空差异性及太阳辐射和林隙边缘木对它的影
响.段文标等[4]研究表明,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,呈高鄄低鄄高的变化趋势. 冯静等[12]研究指
出,光量子通量密度(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.
总体来看,国内的研究主要集中于普通林隙内
小气候的特征[13]、林隙内光对植物的存活和生长的
重要性、林隙内小气候要素[14]的水平差异及其在不
同时段的差异[9]、林隙大小对小气候的影响[4]以及
同一林隙内不同位置小气候的差异[10] .对由于掘根
形成的不同大小林隙内小气候特征研究鲜见,对因
掘根形成的且具有坑和丘微立地的不同大小林隙内
小气候特征的研究则尚未见报道.因此,本试验通过
对由掘根倒木形成的且具有坑和丘微立地的林隙小
气候的对比研究,比较了生长季不同月份不同大小
林隙中心和丘顶部微气候因子的差异,分析了各林
隙中心微气候因子的月变化以及不同大小林隙在典
型天气条件下林隙中心和丘顶部微气候因子的日变
化,旨在为阔叶红松混交林林隙的更新及其生态系
统的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6忆49义—47毅16忆10义 N,128毅47忆08义—
128毅57忆19义 E). 该区地处欧亚大陆的东缘,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. 3 益,年均最高气温 7. 5 益,年均最
低气温-6. 6 益,>0 益年积温 2200 ~ 2400 益,逸5 益
年积温 2000 益,逸10 益年积温 1700 益 . 年均降水
量 676 mm,全年降水日数 120 ~ 150 d,年均相对湿
度 78% ~ 96% ,年均蒸发量 805 mm. 年日照时数
1850 h,日照百分率 43. 6% . 本地区春夏季多西南
8902 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 24 卷
风,秋冬季多西北风. 研究样地位于保护区中段,其
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带的北部亚地带植被,
样地内主要树种有红松、云杉(Picea asperata)、冷杉
(Abies nephrolepis)、白桦 (Betula platyphylly)、榆树
(Ulmus spp. )、稠李 (Prunus padus)、枫桦 ( Betula
costata)和花楷槭(Acer ukurunduense)等.
1郾 2摇 研究方法
1郾 2郾 1 样地的选取及外业调查摇 2011 年 7 月在阔叶
红松混交林里,经过踏查后筛选出具有较多坑和丘
微立地的林分作为试验地.在该林分内,设置 170 m
伊150 m(面积为 2. 55 hm2)的矩形样地.确定所有树
种在样地内的位置,辨认树木的种类,测量其胸径和
树高,并计算各树种的密度、胸高断面积、蓄积量等
指标(表 1).在样地内,选取由掘根倒木形成的且具
有坑和丘微立地的 3 个代表性的林隙进行微气候研
究(图 1).
摇 摇 林隙大小按 H / D(H为林隙边缘木平均树高,D
为林隙直径)的比值来划分[15] . H / D = 1 颐 1. 5 为大
林隙;H / D = 1 颐 1 为中林隙;H / D = 1 颐 0. 5 为小林
隙.样地内各林隙和对照的基本特征见表 2.利用皮
尺测量从每个林隙中心沿北、东北、东、东南、南、西
南、西、西北 8 个方向到林隙林冠边缘的距离,采用
等角多边形公式计算林隙面积(A):
A = 0郾 5移
n
i = 1
li +1·li·sin(2仔 / n)
由于最后一个点与第一个点最终重合,故式中
ln+1 = l1,n为多边形的边数[16] .
1郾 2郾 2 不同大小林隙内小气候因子的测定摇 在每个
具有坑和丘微立地的林隙中心距离地面 1. 5 m高度
处,安装多通道的HOBO自动气象站( H21,USA)
图 1摇 样地内各树种及被选掘根倒木形成的林隙所在位置
示意图
Fig. 1摇 Schematic diagram of locations of all trees and three se鄄
lected gaps caused by uprooted trees in the plot.
a)白桦 Betula platyphylly; b)榆树 Ulmus spp. ; c)稠李 Prunus padus;
d)枫桦 Betula costata; e)花楷槭 Acer ukurunduense; f)红松 Pinus ko鄄
raiensis; g)云杉 Picea asperata; h)冷杉 Abies nephrolepis.
以及总辐射、光合有效辐射(PAR)、降水量、空气温
度、空气相对湿度传感器;然后在每个林隙内的丘顶
部相同高度处安装 PAR、空气温度、空气相对湿度
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 min 采集 1 次数据,
每 5 min记录 1 次平均值. 在空旷地和郁闭林分内
设置 2 个对照样点.
将 HOBO自动气象站采集的各样点日降水量
相加,即为观测期间该月的降水量. 7—9 月每月筛
选 6 ~ 10 个典型的晴天,计算总辐射、PAR、空气温
度、空气相对湿度的月平均值.从中再选出最典型的
阴天和晴天各一天,计算其总辐射、PAR、空气温度、
空气相对湿度的各小时平均值和日均值.
表 1摇 样地内树种基本概况
Table 1摇 Basic situations of tree species in the plot
树种类型
Tree species
type
树种
Species
胸径
Diameter at breast height (cm)
平均值依标准差
Mean依SD
最大值
Max.
树高
Tree height (m)
平均值依标准差
Mean依SD
最大值
Max.
株数
Plant
number
密度
Density
(ind·
hm-2)
胸高断面积
Basal
area
(m2·
hm-2)
蓄积量
Stand
volume
(m3)
每公顷
蓄积量
Volume
per
hectare
(m3·hm-2)
阔叶树种 白桦 Betula platyphylly 19. 16依7. 43 60. 0 21. 44依7. 04 36. 3 213 83 0. 03 45. 80 17. 96
Broad鄄leaved 榆树 Ulmus spp. 18. 92依9. 19 53. 2 16. 97依7. 88 32. 7 71 27 0. 03 16. 77 6. 58
tree species 稠李 Prunus padus 18. 97依7. 20 30. 7 15. 79依4. 97 26. 2 36 14 0. 02 6. 75 2. 65
枫桦 Betula costata 17. 37依7. 24 43. 3 19. 24依6. 76 36. 4 31 12 0. 02 6. 70 2. 63
花楷槭 Acer ukurunduense 5. 53依2. 11 9. 2 6. 05依2. 98 12. 4 10 3 0. 00 0. 11 0. 04
针叶树种 红松 Pinus koraiensis 30. 48依16. 63 109. 2 25. 03依8. 71 45. 7 413 161 0. 07 405. 48 159. 01
Coniferious tree 云杉 Picea asperata 18. 09依8. 13 44. 2 19. 45依7. 13 40. 3 367 143 0. 02 92. 88 36. 43
species 冷杉 Abies nephrolepis 11. 61依5. 29 28. 8 11. 19依4. 48 23. 0 79 30 0. 01 6. 42 2. 52
99028 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 段文标等: 阔叶红松混交林林隙大小和掘根微立地对小气候的影响摇 摇 摇 摇 摇
表 2摇 样地内各林隙和对照基本特征
Table 2摇 Basic characteristics of various gaps and controls within the plot
林隙和对照
Forest gap and control
坡度
Slope
(毅)
坡向
Slope
aspect
边缘木平均树高
Mean edge鄄tree
height (m)
面积
Area
(m2)
边缘木平均树高
与林隙直径之比
H / D
林隙形成方式
Gap formation
mean
主要树种
Main tree
species
大林隙 Large gap 5 南 28. 3 937. 64 1 颐 1. 5 掘根树倒 红松
中林隙 Medium gap 4 南 23. 1 343. 59 1 颐 0. 8 掘根树倒 红松、白桦
小林隙 Small gap 4 南 20. 5 184. 87 1 颐 0. 4 掘根树倒 红松、云杉、榆树
空旷地 Cleared land 4 - - - - - -
郁闭林分 Closed stand 4 南 21. 4 - - - 红松、云杉、榆树、白桦
1郾 3摇 数据处理
利用 SPSS 19. 0 软件处理数据. 采用单因素方
差分析(one鄄way ANOVA)方法,分析各小气候因子
在不同大小林隙之间以及在同一林隙中心和丘顶部
之间的差异. 差异显著性水平设为 琢 = 0. 05. 采用
Excel 2003 作图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同大小林隙中心和丘顶部光合有效辐射、气
温、相对湿度的月变化
从图 2 可以看出,不管是大林隙还是中林隙和
小林隙,7—9 月丘顶部的光合有效辐射(PAR)与林
隙中心的差异均达显著水平;丘顶部的 PAR均大于
林隙中心.大、中、小林隙中心的 PAR 月均值以 7 月
最大,分别为 409. 68、392. 62、351. 64 滋mol·m-2·
s-1,9 月最小,分别为 227. 65、 205. 81、 167. 84
滋mol·m-2·s-1 .大、中、小林隙丘顶部的 PAR 月均
最大值出现在 7 月,分别为 547. 13、503郾 62、478. 83
滋mol·m-2·s-1,最 小 值 出 现 在 9 月, 分 别 为
298郾 47、260. 83、214. 83 滋mol·m-2·s-1 . 7—9 月,
PAR的月均值在 3 个不同大小林隙的排序均为大
林隙>中林隙>小林隙,在各林隙丘顶部的排序均为
大林隙>中林隙>小林隙,大、中、小林隙丘顶部的
PAR差异均显著.
摇 摇 与 PAR一样,同一林隙内的丘顶部气温均大于
林隙中心. 在大、中、小林隙中, 7 月林隙中心
(21郾 86、21. 31、20. 11 益)与丘顶部(22. 27、21. 82、
20. 46 益)月均气温最高,9 月林隙中心 (18. 88、
18郾 45、16郾 09 益)与丘顶部 (19. 76、18. 78、16. 17
益)月均气温最低. 林隙中心与丘顶部的月均气温
除在 9 月的小林隙差异不显著外,其他均差异显著.
7—9 月,月均气温在不同大小林隙中心和丘顶部的
排序均为大林隙>中林隙>小林隙.大、中、小林隙中
心和丘顶部的气温差异均显著.
与 PAR和气温相反,同一林隙内的月均相对湿
度均为林隙中心>丘顶部. 林隙中心和丘顶部的月
均相对湿度均为 8 月最高,大、中、小林隙中心分别
为 93. 6% 、94. 8% 、98. 2% ,大、中、小林隙丘顶部分
别为 91. 9% 、92. 3% 、94. 6% ;林隙中心和丘顶部的
月均相对湿度均为 9 月最低,大、中、小林隙中心分
别为 88. 0% 、88. 4% 、92. 2% ,大、中、小林隙丘顶部
分别为 81. 8% 、82. 7% 、85. 7% ;林隙中心与丘顶部
的相对湿度除在 8 月的大林隙与中林隙差异不显著
外,其他均差异显著. 7—9 月,月均相对湿度均为小
林隙>中林隙>大林隙,大、中、小林隙丘顶部的相对
湿度差异不显著.
2郾 2摇 不同大小林隙内总辐射、气温、空气相对湿度
和降水量的月变化
2郾 2郾 1 总辐射的月变化摇 总辐射在不同大小林隙和
对照有很明显的变化(图 3). 7—9 月,所有林隙的
总辐射都呈现逐渐递减趋势. 不同林隙的总辐射大
小依次是空旷地>大林隙>中林隙>小林隙>郁闭林
分.所有林隙月总辐射均为 7 月最大,9 月最小. 仅
小林隙月总辐射在 8 月降幅略大. 7—9 月郁闭林分
的月总辐射最低,分别为 284. 82、196. 51、129. 73
W·m-2,空旷地最高,分别为 535. 40、 454. 14、
377郾 91 W·m-2 .除 7 月和 8 月大林隙与中林隙的总
辐射差异不显著外,其他林隙之间以及各林隙与对
照之间差异均显著;9 月各林隙之间以及各林隙与
对照之间差异均显著.
2郾 2郾 2 气温的月变化摇 不同大小林隙及对照的月均
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(图 3).对于大、中、小林隙和对照而
言,月均气温的大小顺序均为 7 月>8 月>9 月. 7 月
气温最高,9 月气温最低. 7、8 月除大林隙与中林隙
月均气温差异不显著外,其他林隙之间以及各林隙
与对照之间差异均显著;9 月空旷地与大、中、小林
隙以及郁闭林分之间差异显著,其他林隙之间以及
各林隙与对照之间无显著差异.
2郾 2郾 3 空气相对湿度的月变化摇 不同大小林隙和对
0012 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 24 卷
图 2摇 不同大小林隙 7—9 月林隙中心和丘顶部的光合有效辐射(PAR)、气温和相对湿度月均值
Fig. 2摇 Mean monthly PAR, air temperature and relative humidity in the center and mound top of forest gaps with different sizes from
July to September (mean依SD).
玉:林隙中心 Gap center; 域:丘顶部 Mound top. A:大林隙 Large gap; B:中林隙 Medium gap; C:小林隙 Small gap. 下同 The same below. 不同小
写字母表示差异显著(P<0. 05) Different small letters represented significant difference at 0. 05 level.
图 3摇 7—9 月不同大小林隙中心与对照月均总辐射、气温和相对湿度的变化
Fig. 3摇 Variation of mean monthly total radiation, air temperature and relative humidity in the center of forest gaps with different sizes
and the controls from July to September (mean依SD).
D:空旷地 Cleared land; E:郁闭林分 Closed stand.
照的空气相对湿度在 8 月达到最大值,8—9 月呈现
下降趋势(图 3),仅郁闭林分的空气相对湿度在 8
月略高于 7 月和 9 月.与大、中、小林隙相比,郁闭林
分的月均相对湿度均最大,空旷地均最小.在不同大
小林隙和对照中,月均相对湿度的排序均为郁闭林
分>小林隙>中林隙>大林隙>空旷地. 7—9 月郁闭
10128 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 段文标等: 阔叶红松混交林林隙大小和掘根微立地对小气候的影响摇 摇 摇 摇 摇
林分与各林隙、对照之间相对湿度的差异均显著.
2郾 2郾 4 降水量的月变化 摇 与各林隙和对照相比,观
测期间空旷地的各月累积降水量最高(65. 93 mm),
郁闭林分仅在 8 月有少许降水量(1. 74 mm). 大、
中、小林隙中,大林隙的总降水量最高(42. 67 mm),
小林隙最低(3. 11 mm).中林隙在 7 月和 9 月降水
量略高于大林隙和小林隙;8 月,大林隙降水量高于
中林隙和小林隙. 7 月和 9 月各林隙之间以及各林
隙与对照之间的降水量差异不显著,但 8 月差异显
著. 7、9 月降水量排序为空旷地>中林隙>大林隙>小
林隙>郁闭林分;8 月降水量排序为空旷地>大林隙>
中林隙>小林隙>郁闭林分;各林隙和对照 7—9 月
降水量大小依次是空旷地>大林隙>中林隙>小林隙
>郁闭林分(表 3).
2郾 3 摇 典型天气下不同大小林隙中心和丘顶部
PAR、气温和空气相对湿度的日变化
从图 4 可以看出,不同大小林隙在早晚的 PAR
值均较小,中午时段达到最大. 晴天或阴天,大林隙
表 3摇 观测期间不同大小林隙与对照的降水量
Table 3 摇 Precipitation in forest gaps with different sizes
and controls during measurement period (mm)
月份
Month
空旷地
Cleared land
大林隙
Large gap
中林隙
Medium gap
小林隙
Small gap
郁闭林分
Closed stand
7 11. 00 1. 61 2. 60 0. 51 0
8 50. 21 39. 26 24. 69 2. 60 1. 74
9 4. 72 1. 80 2. 10 0 0
合计 Total 65. 93 42. 67 29. 39 3. 11 1. 74
PAR均大于中、小林隙,林隙中心的 PAR 均小于丘
顶部. 晴天,林隙中心 PAR 最大值依次为大林隙
(496. 85 滋mol · m-2 · s-1 ) > 中 林 隙 ( 461. 84
滋mol·m-2·s-1)>小林隙(392. 28 滋mol·m-2·s-1);
阴天,林隙丘顶部 PAR 最大值依次为大林隙
(249郾 38 滋mol·m-2·s-1)>中林隙(198. 31 滋mol·
m-2·s-1) >小林隙(185. 72 滋mol·m-2·s-1).不同
大小林隙的 PAR最大值都出现在 10:00—12:00.无
论是晴天还是阴天,20:00—次日 4:00 的 PAR 值基
本为0,不同大小林隙和对照无太大差异;在其他时
图 4摇 晴天与阴天大、中、小林隙中心与丘顶部的 PAR、气温、相对湿度的日变化
Fig. 4摇 Diurnal variation of PAR, air temperature and relative humidity in sunny and overcast days in the gap center and mound top.
S:晴天 Sunny day; O:阴天 Overcast day; c:林隙中心 Gap center; t:丘顶部 Mound top.
2012 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 24 卷
段内,晴天 PAR高于阴天.晴天、阴天的丘顶部 PAR
均大于林隙中心,PAR 变化范围按大林隙、中林隙、
小林隙的次序递减.
摇 摇 在 3 个不同大小林隙中,最高气温均出现在
11:00—14:00. 无论是晴天还是阴天,0:00—6:00
气温变化均较小,7:00 开始升温,达到最大值后开
始降温,16:00 以后降温较快.晴天和阴天,对于大、
中、小林隙来说,大林隙日均气温都高于中林隙与小
林隙,丘顶部的气温变化幅度(27. 86 ~ 15. 63 益)都
大于林隙中心(26. 82 ~ 14. 06 益). 总体来说,不同
大小林隙日均气温顺序依次为大林隙>中林隙>小
林隙,丘顶部>林隙中心,晴天>阴天.
在不同大小林隙内,阴天相对湿度在 10:00—
14:00 有较大变化,其余时段的变化较小(图 4).晴
天,林隙相对湿度在 8:00—12:00 呈下降趋势,
12:00—20:00呈上升趋势,其余时段变化相对较小.
大、中、小林隙相对湿度最低值均出现在 11:00—
12:00. 在晴天, 大林隙的相对湿度变化幅度
(74. 9% ~93. 6% ) 均 大 于 中 林 隙 ( 77. 8% ~
96郾 4% )和小林隙(86. 4% ~ 97. 7% ),而阴天 3 个
林隙相对湿度变化趋势基本一致. 阴天的相对湿度
大于晴天.随着林隙的增大,相对湿度随之下降,且
林隙中心的相对湿度大于丘顶部. 在不同大小林隙
内,相对湿度大小顺序依次为小林隙>中林隙>大
林隙.
3摇 讨摇 摇 论
在常见林隙内,由于林隙形成时间比较久远,其
形成初期那种受到一定干扰后起伏的微立地或微地
形,随着时间的流逝,通常已变得不明显或者已不复
存在.在有坑和丘微立地的林隙,由于微立地的存
在,必然会增加林隙内微气候的变异性,从而引起林
隙内小气候的明显变化. 林隙内微立地的凸起对林
隙内光照、气温和湿度等气候条件均有一定影
响[16-17] .这种具有坑和丘微立地的林隙与常见林隙
的不同之处主要体现在林隙内微立地或微地形的变
化上.坑和丘微立地对林隙内小气候的变化有一定
影响,进而对植被更新起到了促进作用[18-19] .因此,
对具有坑和丘微立地的林隙微气候变化进行研究,
将为小兴安岭阔叶红松混交林植被更新格局的阐释
积累基础数据.
光合有效辐射是温带森林里幼苗更新的一个重
要因素.林隙内光照条件的变化直接影响着气温和
相对湿度的变化[20] . 本研究表明,不同大小林隙内
的月均 PAR依次为大林隙>中林隙>小林隙.相同大
小林隙内,林隙中心和丘顶部的月均 PAR和月均气
温的最大值均出现在 7 月,最小值均出现在 9 月.
7—9 月,大、中、小林隙的丘顶部 PAR 均大于林隙
中心.月均相对湿度在林隙中心最高,丘顶部较低.
相关研究表明,林隙中心的 PAR和气温都高于林隙
边缘[9-10] .本研究表明,靠近林隙边缘处具有坑和丘
微立地的丘顶部 PAR和气温高于林隙中心.由于树
木掘根后在林隙内形成凸起的丘顶部,其地势比林
隙中心高,呈隆起形状[1],被林隙边缘木树冠遮蔽
较少,日照时间相对较长,光照强度也较大,因此丘
顶部接收到的总辐射较多,气温也随之升高,相对湿
度必然会随之下降. 本文中林隙内相对湿度的变化
趋势与冯静等[12]的研究结果一致.
不同大小林隙总辐射的最大值依次为大林隙>
中林隙>小林隙. 7—9 月,总辐射呈逐渐下降趋势.
这是由于随着时间的推移,7—9 月日照时间逐渐缩
短和中午太阳高度角降低的结果[6],这与段文标
等[5]的研究结论一致.各林隙月均气温依次为 7 月
>8 月>9 月,与总辐射的月变化趋势一致,是总辐射
对气温影响的具体表现[21-22] .空旷地的月均气温最
高,郁闭林分的月均气温最低.不同林隙月均气温依
次为空旷地>大林隙>中林隙>小林隙>郁闭林分.林
隙越大,相对湿度越小,这与气温随林隙大小的变化
刚好相反.不同大小林隙和对照相对湿度的排序为
郁闭林分>小林隙>中林隙>大林隙>空旷地.这是因
为空气相对湿度的日变化与气温的日变化正好相反
的缘故.气温越高,相对湿度越低. 不同月份相对湿
度依次为 8 月>7 月>9 月,这与冯静等[12]的研究结
果一致.原因在于 8 月的降水量大于 7 月和 9 月(表
3),空气中水汽密度的增加提高了空气相对湿度.
不同大小林隙[23]降水量的排序依次为大林隙>中林
隙>小林隙.郁闭林分的降水量在各月均较少,空旷
地降水量均最多.这是由于郁闭林分林冠比较茂盛,
枝条和树叶截留了一部分降水,只有部分降水通过
树干径流和穿透雨进入林内.
就日均气温而言,晴天>阴天,大林隙>中林隙>
小林隙,相同林隙的丘顶部>林隙中心.无论是晴天
还是阴天,气温最高值出现在 11:00—14:00. 刘玉
洪等[24]、臧润国等[25]研究表明,林隙中心气温最
高,本文则是丘顶部气温高于林隙中心.原因是丘顶
部的地势比林隙中心高,不易受到周围林隙边缘木
树冠的遮蔽,更易受到阳光的直接照射,气温也会随
之升高. PAR在大、中、小林隙之间的变化与气温一
30128 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 段文标等: 阔叶红松混交林林隙大小和掘根微立地对小气候的影响摇 摇 摇 摇 摇
致.无论是晴天还是阴天,丘顶部的 PAR 和气温均
高于林隙中心,且晴天>阴天.相对湿度在 3 个林隙
中的变化与 PAR、气温的变化相反. 当 PAR 和气温
最高时,相对湿度则最低. 就相对湿度而言,小林隙
>中林隙>大林隙,阴天>晴天,林隙中心>丘顶部,这
与张一平等[26]、刘文杰等[27]的研究结果一致.
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作者简介摇 段文标,男,1964 年生,博士,教授,博士生导师.
主要从事森林气象学和水土保持学的教学和科研工作,发表
论文 50 余篇. E鄄mail: dwbiao88@ 163. com
责任编辑摇 杨摇 弘
封 面 说 明
封面图片由浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所杨生茂研究员 2012 年 10 月 15 日摄于海宁
市许村镇浙江省农业科学院杨渡科研创新基地.稻田生态系统是全球 CH4、CO2 和 N2O等温室气体的重要生
物排放源.生物炭因其具有较大比表面积、孔隙度和强吸附性能,在全球碳生物地球化学循环、气候变化和环
境系统中发挥重要作用,生物质炭化还田逐渐成为一种农田增汇减排的新途径.因此,开展生物炭对稻田土
壤温室气体排放的影响及其调控机理研究具有重要意义.
50128 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 段文标等: 阔叶红松混交林林隙大小和掘根微立地对小气候的影响摇 摇 摇 摇 摇