全 文 ：第３４卷第１１期　　　　　　　　　西 南 大 学 学 报 （自然科学版）　　　　　　　　　　　２０１２年１１月
Ｖｏｌ．３４　Ｎｏ．１１ Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｎｏｖ．　２０１２
文章编号：１６７３－９８６８（２０１２）１１－００９５－０５
不同年龄灰木莲人工林对林内小气候的影响
①
黄承标１，　韦善华２，　秦武明１，
唐　天２，　朱贤良２，　江　蓓１
１．广西大学 林学院，南宁５３０００４；２．广西国营高峰林场，南宁５３０００１
摘要：人工林小气候效应是森林生态系统研究的重要内容之一．在广西南宁市北郊的高峰林业示范基地内，选
择代表性的３种不同年龄灰木莲人工林设置样地，分别对主要气象要素进行对比观测．结果表明：（１）３，８和４６
年生灰木莲林内太阳辐射能日平均值依次为１２．５３，６．０９和２．４４ｗ／ｍ２，随着林分年龄的增大，林内的太阳辐射
能显著减少．（２）３，８和４６年生灰木莲林内空气温度依次为２４．１℃、２３．９℃和２３．４℃，随着林分年龄的增大，
林内空气温度逐渐降低．（３）３，８和４６年生灰木莲林内地面温度依次为２３．６℃、２１．８℃和２１．３℃，随着林分
年龄的增大，林内地面温度逐渐降低．（４）３，８和４６年生灰木莲林内空气相对湿度依次为８０％，８６％和８５％（ＲＥ
值），随着林分年龄的增大，林内的增湿作用明显．研究结果表明，当灰木莲人工林恢复到８年生时，其林内的空
气相对湿度与相同类型的成熟林相当，但削减林内太阳辐射能以及降低林内空气温度和地面温度的效果尚未达
到成熟林的水平．
关　键　词：灰木莲人工林；小气候；林龄；南宁郊区
中图分类号：Ｓ７１８．５５ 文献标志码：Ａ
自２０世纪９０年代以来，有关森林小气候研究的报道逐渐增多［１－１１］，这些文献主要报道在原始森林或
者成熟人工林内与空旷裸地进行对比观测的结果．随着我国社会经济建设与环境保护的发展，全国森林资
源持续增长，生态功能不断增强．据统计，２０１０年全国人工林现存面积６　２００万ｈｍ２，占世界人工林面积
的近１／３．广西现有人工林面积８６０万ｈｍ２，平均每年以８．５８万ｈｍ２ 的速度递增，居全国第一．因此，加
强对人工林种植后对主要环境因子影响的监测与研究势在必行．
灰木莲（Ｍａｎｇｌｉｅｔｉａ　ｇｌａｕｃａ）属木兰科（Ｍａｇ　ｎｏｌｉａｃｅａｅ）常绿阔叶大乔木，原产越南、印度尼西亚爪哇等
地，树干通直，高大挺拔，树形优美，材质优良，抗性强且生长快．自１９６５年以来，广西高峰林场相继成功
开展了灰木莲的引种栽培试验，其生长表现良好，并能正常开花结实．到目前为止，对于人工林尤其是不
同年龄灰木莲人工林随着林龄恢复过程对林内小气候的响应未见报道．本文通过在高峰林业示范区内，以
不同年龄灰木莲人工林作为研究对象，揭示这３种不同年龄灰木莲人工林对林内主要气象要素影响的趋异
与趋同，为该区或类似该区立地环境的灰木莲人工林林内小气候效益提供科学评价依据和基础数据．
１　研究区自然概况
研究区位于广西南宁市北郊约２５ｋｍ的丘陵地带，地理坐标在１０８°２１′Ｅ，２２°５７′Ｎ，海拔２００～３００ｍ．
据该区气象资料记载，年均气温为２１．６℃，最热月（７月）平均气温２８．３℃，最冷月（１月）平均气温
① 收稿日期：２０１１－１２－０１
基金项目：广西科技攻关项目“珍贵树种灰木莲引种栽培和木材综合利用研究”（桂科攻１１１９４００８）．
作者简介：黄承标（１９４８－），男，教授，广西靖西人，硕士生导师，主要从事森林气象水文生态学方面的研究．
１２．８℃，极端低温－２．１℃，极端高温４０．４℃，年均降水量１　３００．６ｍｍ，其中４－９月占全年雨量的
７９．８％，年均蒸发量１　６４３．４ｍｍ，年均相对湿度７９％，年均日照时数１　８２７．０ｈ，年均风速１．８ｍ／ｓ，无霜
期３６０ｄ，属南亚热带季风湿润气候型［１２］．土壤为新生代第四纪沙页岩发育的赤红壤，土层厚度４０～
１５０ｃｍ．试验地原生植被为杉木人工林，经主伐炼山清理后营造灰木莲．林下的灌草植物种类基本相似，
灌木层零星分布有木姜子（Ｌｉｔｓｅａ　ｐｕｎｇｅｎｓ）、毛桐（Ｍａｌｌｏｔｕｓ　ｂａｒｂａｔｕｓ）、盐肤木（Ｒｈｕｓ　ｃｈｉｎｅｎｅｓｉｓ）．草本层
有半边旗（Ｐｔｅｒｉｓ　ｓｅｍｉｐｉｎｎａｔａ）等．
２　研究方法
在上述３种年龄灰木莲林分中，选择同一坡面（ＮＷ）、相同海拔（２４０～２８０ｍ）的地段上设置固定样地
（表１），每个样地面积为２０ｍ×２０ｍ．观测的内容及方法如下：① 光通量密度用ＩＤＳ－１０型照度计观测，
按包云轩等根据美国Ｒｅｃｈａｒｄ　Ｌｅｅ著《森林小气候学》关于辐射通量密度和光通量密度的近似关系，将光通
量密度换算成太阳辐射通量密度［１，１３］，其中晴天：１ｗ／ｍ２＝１０３．７０Ｌｘ，多云天１ｗ／ｍ２＝１０８．３４Ｌｘ；② 空
气温度用通风干湿表观测，感应部分垂直距离地面１．５ｍ；③ 空气相对湿度用通风干湿表的干湿球温度值
（修正后）进行查算；④ 土壤温度用地面温度表按规范［１４］要求进行布设与观测．观测时间为每年春季（３－５
月）、夏季（６－８月）、秋季（９－１１月）和冬季（１２－２月）中间的月份，即：４，７，１０，１月份的中旬，按不同天
气状况（晴天和阴雨天气）分别观测２天，每天９～１７ｈ正点同步观测．根据观测资料，运用数理统计方
法［１５］进行统计与分析．
表１　研究样地基本概况
林龄
／年
乔　木　层
密度
／（株·ｈｍ－２）
平均胸径
／ｃｍ
平均树高
／ｍ
郁闭度
灌木层
高度
／ｍ
盖度
／％
草本层
高度
／ｍ
盖度
／％
枯落物层
现存量
／（ｔ·ｈｍ－２）
３　 １　６６７　 １０．４　 ８．９　 ０．５５　 ０．５　 １　 ０．２　 １　 ３．１
８　 １　６６７　 １７．１　 １５．３　 ０．８５　 １．０　 １　 ０．３　 １　 ５．８
４６　 １　６６７　 ２２．７　 ３２．０　 ０．９０　 １．５　 １　 ０．２　 １　 ９．６
３　结果与分析
３．１　太阳辐射能的比较
经统计，３年生、８年生和４６年生灰木莲林分内日平均太阳辐射能依次为１２．５３，６．０９和２．４４ｗ／ｍ２，
随着年龄的增大而显著减少．这一数值与贺庆棠先生［１６］在小兴安岭观测落叶松林内（郁闭度０．５）日平均太
阳辐射能（７６．７６ｗ／ｍ２）显著减少，这是由于高峰灰木莲林分郁闭度较大，林冠层吸收与反射太阳辐射能较
大，而使透过林冠下太阳辐射能大量减少的缘故．从太阳辐射日进程来看（图１），早上９时，３种年龄段的
太阳辐射能差值较小，以后随着太阳高度角的逐渐升高其差值逐渐增大，至１４时差值达最大值，为６．４４～
１１．８９ｗ／ｍ２，以后随着太阳高度角的逐渐降低其差值逐渐减小．通过对这３种年龄各时段太阳辐射能的方
差分析，结果Ｆ＝３０．５３５＞Ｆ０．０１＝４．７４１，达到极显著水平．说明高峰林业示范区内３种不同年龄灰木莲林
分内的太阳辐射能存在极显著的差异．
年中不同季节代表月太阳辐射能的变化，经过方差分析，３种不同年龄灰木莲林分太阳辐射能以１月
最大（Ｆ＝１２．３４６＞Ｆ０．０１＝５．６１４），７月最小（Ｆ＝４．９１１＞Ｆ０．０５＝３．１７３），４月和１０月介于１月和７月之间
（Ｆ＝１０．４７４～１１．０７２＞Ｆ０．０１＝５．０４７）．说明３种年龄林内太阳辐射能在冬季的差值比夏季较为显著．再通
过以８年生林分内各时段太阳辐射能分别与３年生和４６年生进行差异显著检验，结果ｔ＝４．５６７～７．４６０＞
ｔ０．０１＝２．６７２，均达到极显著水平．说明该区灰木莲人工林恢复到８年生时，其削减林内太阳辐射能的效果
与成熟林分相比较仍存在显著的差异．
３．２　空气温度的比较
经统计，３年生、８年生和４６年生灰木莲林分内日平均气温依次为２４．１℃、２３．９℃和２３．４℃，随着
年龄的增大气温逐渐下降．从日进程来看（图２），３种年龄灰木莲林内空气温度的日变化趋势较一致，随着
６９ 西南大学学报（自然科学版）　　　　　ｈｔｔｐ：／／ｘｂｂｊｂ．ｓｗｕ．ｃｎ　　　　　第３４卷
太阳高度角的升高，气温逐渐上升，至１４时气温达到最大值，比太阳高度角的最大值（正午）相应推迟２个
小时左右，以后随着太阳高度角的降低，气温逐渐下降．气温时段较差值，３年生、８年生和４６年生依次为
５．０℃、４．２℃和４．３℃，大体随着年龄的增大气温日较差逐渐下降，显示出随林龄的增大，林分郁闭度的
升高，气温变化较为缓和的效应．通过对这３种年龄各时段气温的方差分析，结果Ｆ＝０．１４９＜Ｆ０．０５＝
３．０５３，未达到显著水平．说明高峰林业示范区内３种不同年龄灰木莲林分内气温的差异不显著．
年中不同季节代表月气温的变化，经过方差分析，３种不同年龄灰木莲林分气温的Ｆ＝０．１４９＜Ｆ０．０５＝
０．０７７～２．３７９＜Ｆ０．０５＝３．１７９，都未达到显著水平．再通过以８年生林分内各时段气温分别与３年生和４６
年生进行差异显著检验，其中８年生与３年生的ｔ＝１．５８９＜ｔ０．０５＝２．００６，８年生与４６年生的ｔ＝２．９０７＞
ｔ０．０５＝２．６７２，说明该区灰木莲人工林恢复到８年生时，其调节林内的气温效应与３年生林分相当，尚未达
到成熟林的水平．
图１　不同年龄灰木莲林分内太阳辐射能日变化 图２　不同年龄灰木莲林分空气温度日变化
３．３　地面温度的比较
经统计，３年生、８年生和４６年生灰木莲林分内日平均地面温度依次为２３．６℃、２１．８℃和２１．３℃，
随着年龄的增大地面温度逐渐下降．从日进程来看（图３），３种年龄灰木莲林内地面温度的日变化趋势较一
致，随着太阳高度角的升高，地面温度逐渐上升，至１５时地面温度达到最大值，比太阳高度角的最大值
（正午）相应推迟３个小时左右，以后随着太阳高度角的降低，地面温度逐渐下降．地面温度时段较差值，３
年生、８年生和４６年生依次为６．１℃、２．８℃和１．５℃，随着年龄的增大地面温度日较差显著下降，显示
出随林龄的增大，林分郁闭度的升高，地面温度变化较为缓和的效应．通过对这３种年龄各时段地面温度
的方差分析，结果Ｆ＝０．９２３＜Ｆ０．０５＝３．０５３，未达到显著水平．说明高峰林业示范区内３种不同年龄灰木
莲林分内地面温度的差异不显著．
年中不同季节代表月地面温度的变化，经过方差分析，其中１月的Ｆ＝１．９８４＜Ｆ０．０５＝３．４０３；４月的Ｆ
＝３．５９７＞Ｆ０．０５＝３．４０３；７月的Ｆ＝１６．０２３＞Ｆ０．０１＝５．０４７；１０月的Ｆ＝３８．０２１＞Ｆ０．０１＝５．４０７．由此可看
出，３种年龄林内地面温度的方差分析，除１月差异不显著以外，其他代表月的差异均达到显著或或极显
著水平．再通过以８年生林分内各时段地面温度分别与３年生和４６年生进行差异显著检验，其中８年生与
３年生的ｔ＝４．２６９＞ｔ０．０１＝２．６７２；８年生与４６年生的ｔ＝３．４８２＞ｔ０．０１＝２．６７２说明该区灰木莲人工林恢复
到８年生时，其调节林内的地面温度效应与气温相似，尚未达到成熟林的水平．
３．４　空气相对湿度的比较
经统计，３年生、８年生和４６年生灰木莲林分内日平均相对湿度依次为８０％，８６％和８５％，大体随着
年龄的增大相对湿度升高．从日进程来看（图４），３种年龄灰木莲林内空气相对湿度的日变化趋势较一致，
随着太阳高度角的升高，相对湿度逐渐下降，至１３时相对湿度达到最小值，比太阳高度角的最大值（正午）
相应推迟１个小时左右，以后随着太阳高度角的降低，相对湿度逐渐回升．相对湿度时段较差值，３年生、
８年生和４６年生依次为２４％，５％和９％，大体随着年龄的增大相对湿度日较差显著下降，显示出随林龄的
增大，林分郁闭度的升高，相对湿度变化较为缓和的效应．通过对这３种年龄各时段相对湿度的方差分析，
结果Ｆ＝１４．３６６＞Ｆ０．０１＝４．７４１，达到显著水平．说明高峰林业示范区内３种不同年龄灰木莲林分内相对湿
７９第１１期　　　　　　　　黄承标，等：不同年龄灰木莲人工林对林内小气候的影响
度的差异显著．
年中不同季节代表月相对湿度的变化，经过方差分析，其中１月的Ｆ＝１．８２２＜Ｆ０．０５＝３．４０３；４月的Ｆ
＝０．１６９＜Ｆ０．０５＝３．４０３；７月的Ｆ＝７．０４０＞Ｆ０．０１＝５．４０７；１０月的Ｆ＝８．２４８＞Ｆ０．０１＝５．４０７．由此可看出，
３种年龄林内相对湿度的方差，１月和４月差异不显著，而７月和１０月的差异达到极显著水平．再通过以８
年生林分内各时段相对湿度分别与３年生和４６年生进行差异显著检验，其中８年生与３年生的ｔ＝５．３２５
＞ｔ０．０５＝２．６７２；８年生与４６年生的ｔ＝０．２０６＜ｔ０．０５＝２．００６．说明该区灰木莲人工林恢复到８年生时，其调
节林内的相对湿度效应已达到了成熟林的水平．
图３　不同年龄灰木莲林分内地面温度日变化 图４　不同年龄灰木莲林分内相对湿度日变化
４　结　论
１）研究结果表明，南宁市郊灰木莲人工林３种年龄林分内的太阳辐射能随着年龄的增大而显著减少；
空气温度和地面温度随着年龄的增大而降低；空气相对湿度随着年龄的增大而升高．
２）当灰木莲人工林恢复到８年生时，对林内的增湿作用基本与成熟林分相当，对削减林内太阳辐射能
与降低林内气温和地面温度具有一定的作用，但其差异尚未达到显著水平．
３）３种年龄林内各气象要素在不同季节代表月中的变化，其中太阳辐射能均达到极显著水平，而气温
均不显著；地面温度除１月外，其他代表月均达到显著水平；空气相对湿度在１月和４月差异不显著，而７
月和１０月达到极显著水平．
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Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｏｆ　Ｍａｎｇｌｉｅｔｉａ　ｇｌａｕｃａ　Ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ　ｏｆ
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ａｇｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｍｉｃｒｏｃｌｉｍａｔｅ　ｉｎ　Ｔｈｅｍ
ＨＵＡＮＧ　Ｃｈｅｎｇ－ｂｉａｏ１，　ＷＥＩ　Ｓｈａｎ－ｈｕａ２，　ＱＩＮ　Ｗｕ－ｍｉｎｇ１，
ＴＡＮＧ　Ｔｉａｎ２，　ＺＨＵ　Ｘｉａｎ－ｌｉａｎｇ２，　ＪＩＡＮＧ　Ｂｅｉ　１
１．Ｃｏｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｇｕａｎｇｘｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ　５３０００４，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｇｕａｎｇｘｉ　Ｇａｏｆｅｎｇ　Ｆｏｒｅｓｔ　Ｆｒａｍ，Ｎａｎｎｉｎｇ　５３０００１，Ｃｈｉｎａ
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