全 文 :Vol. 32 No. 5
May 2012
第 32卷 第 5期
2012年 5月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
Journal of Central South University of Forestry & Technology
多年来,国内外一些农业气象学家、生态环
境学家、微气象学家都十分重视研究分析农田、
绿洲、干旱和半干旱地区等特定生态环境下的热
量平衡过程 [1-5],以达到在了解近地面层土壤 --植
被 --大气统一体中动量、热量、水汽交换过程的
特点 [6-10];国外一些学者还对植物下垫面的地面热
量平衡各分量的估算方法进行比较 [11-13],并对大
樟树人工林内和林内空地土壤温度分布的研究
吴湘雄 1,康文星 1,2,傅 强 1,宿少峰 1,王 灿 1
(1.中南林业科技大学 生命科学与技术学院,湖南 长沙 410004;
2. 南方林业生态应用技术国家工程实验室,湖南 长沙 410 004)
摘 要: 以一年的观测数据为依据,剖析了樟树人工林内和林内空地地表温、土壤温度、温度梯度 分布及其波
动状态 和土壤热力 流向。结果表明:林内和林内空旷地土壤 温度特征不一样,林内空旷地的地表温和各层土
温的年、月、日均值及其振幅,都显著高于树林内,两者的土壤温度梯度和热力流向与途 径有着较大差异;
林内和林内空旷地地表最高、低温 出现时刻不一样,林冠有推迟地表最 高温出现的作用;林冠的遮拦,以及枝
叶凋落物对地表的覆盖,使林内土温振幅衰减速率加快,土温的波动幅度减少,为树木的生长创造了适宜的土
壤环境。
关键词: 地表温; 土温;温度梯度;土壤温度波动
中图分类号: S718.1 文献标志码: A 文章编号: 1673-923X (2012)05-0113-07
Studies on soil temperature distribution of camphor
plantations and forest clearance area
WU Xiang-xiong1, KANG Wen-xing1,2, FU Qiang1, SU Shao-feng1, WANG Can1
(1.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China;
2. National Engineering Lab. for Applied Technology of Forestry & Ecology in South China, Changsha 41004, Hunan, China)
Abstract: Based on the observation data in one year, the surface temperature, soil temperature, distribution of temperature gradient and state
of temperature fl uctuation,and soil thermal fl ow direction in the clearance area of the camphor plantation were investigated and analyzed.
The results show that the soil temperature characteristics of the plantation and the clearance area were unlike, the year, month and day
values of the surface soil temperature, that of soil temperature in each layer and the amplitude in the clearance area were higher than those
in the forest, the soil temperature gradient and heat fl ow direction and the way had a bigger difference; the maximum temperature and the
minimum temperature didn’t appeared at the same moment, the canopy delayed the highest surface temperature to appear; that the canopy
blocked or the branches and leaves litter covered the earth’s surface could make the plantations soil temperature amplitude decay to be
faster, reduced the fl uctuation range of soil temperature, and created the proper soil environment for the trees growth.
Key word: soil surface temperature; soil temperature; temperature gradient; soil temperature fl uctuation
收稿日期:2011-12-22
基金项目:国家野外科学观测研究站项目(2010-05)
作者简介:吴湘雄 (1986-),男,湖南郴州人,硕士研究生,主要从事森林生态学研究
通讯作者:康文星 (1947-),男,湖南衡东人,教授,博士生导师,主要从事森林生态教学与科研工作; E-mail:kwx1218@126.com
城市中心的地面热量平衡进行模拟分析 [14]。但是,
对于林带如何影响周围水热光资源的分布及水热
在土壤中输送过程的研究却很少。
土壤温度不仅影响着植物的光合作用、种子的
萌发、幼苗和根系的生长,而且还影响着植物对水
分的吸收与输送以及土壤中有效养分的变化等,因
此,土壤温度是土壤环境的重要因素之一 [15-17],一
DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2012.05.011
吴湘雄,等:樟树人工林内和林内空地土壤温度分布的研究114 第 5期
些科技工作者对土壤温度进行了相关的研究 [18-24]。
不言而喻,从系统的角度来研究森林,不仅要研究
森林生态系统的结构、功能和生产力,而且要研究
森林生态系统与生物环境间的交换和适应与稳定
性,本研究以一年的实验观察数据为基础,探讨了
中南林业科技大学长沙校区内城市生态站的树林
内外土壤温度分布状况,揭示城市生态站樟树人工
林内土壤能量流动和物质交换的规律,以期对常绿
阔叶植物赖以生存的土壤小生境有一定的了解。
1 研究区概况和研究方法
1.1 研究区域概况
本研究是在长沙市中南林业科技大学城市生态
站樟树人工林内进行的,长沙市是湖南省省会,位
于湖南省东部偏北,111°53′~ 114°15′E,27°51′~
28°41′N。辖芙蓉、天心、岳麓、开福、雨花五区,
市区面积 948 km2,建城区面积 182 km2,常住人
口 268万。长沙属中亚热带季风湿润气候区,受
季风影响比较强烈,冷暖空气交替明显,夏季高
温持续时间长,梅雨季节雨水较多;春季寒潮频繁,
温度变化幅疲大;秋天来临较迟,但不久又进入冬
季;冬季时间虽长,但寒冷天气较少。年平均气温
16.8~ 17.3℃,年降水量 1 360~ 2 200 mm,降水
比较集中在春末夏初,无霜期达 255~ 275 d,光
热能和水分条件较好,适宜多种林木生长。
城市生态站樟树人工林,林龄 35年,树木平
均高度 17.5 m,林穷郁闭度 0.9左右,林下灌木丛
荗密。樟树人工林内有一块面积约为 40 m×20 m
的林间空地。本研究的实验就是在樟树人工林内
和林间空地进行的。
1.2 研究方法
分别在城市生态站樟树人工林内和林内空地
各设一个小气候观测场。用普通玻璃地温表和曲
管玻璃地温表将测定林内和林内空地地表温度,
地表的最高温和最低温度以及 5、10、15、20 cm
深处土壤温度。
从 2010年 9到 2011年 8月,每月上、中、
下 3旬每旬随机观测 1天,每天每 2 h观测一次,
一天共 12次,1年共观测 36 d。观测的数据根据
中央气象局规定的地面气象观测规范,对所测数
据进行核实、校对、统计、分析。采用 SPSS 18.0
和 Excel 2003进行数据处理。
2 结果与分析
2.1 地表温
观测数据表明(表 1),空旷地与树林内地表
温度的时态变化基本趋势一致,但空旷地的年、月、
日平均温度均高于树林内,特别是气辐射较强的
月份,这种差异尤为显著。在日变化中,白天空
旷地的温度明显高于林内,而在深夜至凌晨这段
时间内,空旷地与林内相差不大,且后者略高于
前者。
对于樟树人工林来说,辐射能流首先到樟树
人工林上部冠层,在这里,辐射能进行一次分配,
一部分被植被反射回太空,大部分被冠层吸收,
只有小部分能流穿透冠层到达林下,林下空间接
受的热量比冠上表面少多了。没有植被覆盖,空
旷地裸露的地表面直接承受来自于太空的各种辐
射能流,地表面产生相当大的热负荷,急剧地增
加了地表面温度。以上分析表明,林内地表面接
受的净辐射比空旷地大为减少,净辐射是地表有
效能流的度量值,因此不难理解空旷地和树林内
的地表温存在差异。
深夜,林内地表散发的地面长波辐射被密集
的林冠层阻档不易散失,空旷地地面长波辐射却
毫无阻拦地散逸在外环境中,致使深夜至凌晨这
段时间内,林内地表温度略高于空旷地。
表 1 空旷地和树林内地表月即时平均温度†
Table 1 Monthly and moment average temperature of surface
soil in the forest clearing and plantation ℃
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
空旷地 3.1 10.4 13.4 19.8 27.5 30.1 30.5 30.6 26.6 18.2 15.0 9.3
树林内 2.6 9.1 11.0 18.3 24.3 25.8 26.9 28.1 24.6 16.7 13.7 9.2
t检验 0 0 ﹡ 0 ﹡ ﹡﹡﹡﹡ ﹡ 0 0 0 0
时刻 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
空旷地 16.4 16.0 15.8 16.8 22.9 28.1 24.0 22.1 19.7 18.1 17.5 16.9
树林内 16.5 16.1 16.0 15.9 17.3 18.8 19.5 19.1 18.4 17.8 17.3 17.0
t检验 0 0 0 0 ﹡ ﹡﹡ 0 0 0 0 0 0
† 0代表差异不显著;﹡代表差异显著;﹡﹡代表差异极显著。
树林内地表日最高温出现时刻与空旷地并不
一样,前者比后者要延时两个小时出现日最高温
(表 2)。因为太阳辐射投入到樟树人工林林冠,
林冠层吸收辐射能后首先加热自己。然后,林冠
层吸收的热量再以长波辐射和湍流过程传给林下
115第 32卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
空间,随着时间的推移,林下空间热量逐渐增加,
使得林内地表的升温变慢。而太阳辐射直接照射
林内和空旷地地表日最低温出现时刻,不同
的季节两者出现的时间不同。辐射较弱的月份,
林内比空旷地提前两个小时出现,辐射强的季节,
林内的日最低温与空旷地同步出现。地表日最低
温一般出现深夜到凌晨这段时间内,辐射较弱的
月份,林内地表发射长波辐射因林冠层的阻档,
而且林内空气的乱流扩散运动比空旷地弱很多,
林内空间的热量不容易散失,因而推迟了林内地
表日最低温出现时刻。高温季节,虽然林冠同样
阻止林内地表热量散失,但是白天空旷地获得太
阳辐射能流比林内多,夜晚深层土壤向地表传递
热量也比林内多,也就推迟了空旷地地表日最低
温出现时刻,几乎与林内出现时刻同步。
表 3表明,一个月内最大日振幅和月平均日
振幅,都是空旷地高于林内,表明空旷地地表温
表 2 各月每天地表最高(低)温度出现时刻
Table 2 Monthly appearance moment of maximum (minimum) temperature of surface soil ℃
地 点
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
最高 最低 最高 最低 最高 最低 最高 最低 最高 最低 最高 最低 最高 最低 最高 最低 最高 最低 最高 最低 最高 最低 最高 最低
空旷地 12 6 12 6 12 6 12 6 12 6 12 6 12 6 12 6 12 6 12 6 12 6 12 6
树林内 14 4 14 4 14 4 14 4 14 6 14 6 14 6 14 6 14 6 14 6 14 4 14 4
在空旷地表面上,地表面产生一股很大的热力,
迅速地提高了空旷地表面温度。
度的变化比林内剧烈。空旷地和林内的最大日振
幅及最大月振幅容易发生在冷热气流对流强烈、
季节交替的月份,空旷地最大日振幅及最大月振
幅发生在 5月,林内的最大日振幅及最大月振幅
却发生在 3月。从全年来看,炎热的季节空旷地
最大日振幅或日振幅在明显高于树林内。由此可
知,辐射强度越大,空旷地与林内地表温度日波
动变化的差异也就越大。气象学者研究认为,凡
是吸收和发射辐射能流,并不断与周围环境进行
热量和水分交换,调节周围温度和湿度等气象要
素的下垫面,都称之为作用面。地表面的热性质
决定土壤热量和水分的交换,是土壤和近地面空
间的小气候形成的物理基础。这种空旷地和林内
这种地表温度分布规律的差别,决定了它们地表
周围小生境的差异。
表 3 空旷地和 树林内地表温每月日平均和最大日振幅
Table 3 Daily average monthly temperature and the daily maximum amplitude of the surface
soil in the forest clearing and plantation ℃
地点 项目 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
空旷地 最大 5.1 11.3 13.7 16.7 19.1 17.3 14.5 17.4 14.0 13.0 10.0 6.7平均 3.1 7.3 11.7 11.0 17.4 14.6 11.2 15.9 9.3 6.7 6.8 5.2
树林内 最大 1.8 5.1 6.7 5.3 3.6 2.8 3.7 3.7 3.2 2.4 5.7 2.9平均 1.3 3.1 4.4 2.9 3.3 2.3 3.2 3.4 1.7 1.8 2.7 2.0
2.2 土壤温度
由表 4可知,空旷地与林内 5~20 cm各层的
土温年变律,均与其他表温一致。各层土温的月均
值,均为空旷地大于树林内,并以辐射较强的月份
更为显著。土温的年空间分布,都遵循辐射弱的月
份随土层深度递增,反之则是依次递减的规律。只
有当气候由冷进入渐热或由热进入渐冷的过渡性
月份(即 3月和 9月),为了准备下一个顺序而完
全颠倒的分布出现,这种规律才被打破。
无论何时,空旷地的日平均土温变化,都要
比林内更明显(表 5)。土温日平均变化中,土温
随土层深度增加而升高和随土层深度增加而降低
两种完全相反的布局,空旷地这种变更的时间发生
在 10时和 22时,林内的变更时间在 12时和 22时。
最冷的 1月,林内各层土温日变化略有起伏,
但仍保留着低温时常有的空间动律,空旷地不同,
各层土温日变化加大,在一日内,仍可完成顺序
完全相反的两种分布。在炎热的季节,空旷地各
层土温降低剧烈,地温曲线相互交错的时间较短,
很快进入到另一种格局。相对来说林内土温变化
较为平缓,地温曲线彼此交织在一起的时间较长。
以上分析表明,空旷地和林内的土温分布存在很
大差异,这是由于林内冠层对辐射能流的阻挡作
用所导致的。
吴湘雄,等:樟树人工林内和林内空地土壤温度分布的研究116 第 5期
表 4 空旷地和树林内各土层平面温度月均值及t检验†
Table 4 Monthly average temperature of each layer soil and T-test in forest clearing and plantation ℃
土层 地点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
5cm
平面
空旷地 3.4 10.0 12.2 19.2 24.7 27.5 29.7 29.7 26.1 18.4 14.4 10.0
树林内 2.7 8.5 9.6 17.0 21.2 23.9 25.7 26.2 23.5 16.4 13.2 8.6
t检验 ﹡﹡ ﹡ ﹡﹡ 0 ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡ ﹡ ﹡﹡ 0
10cm
平面
空旷地 4.6 9.9 11.7 18.6 23.6 26.8 29.4 29.5 25.7 18.7 14.7 9.3
树林内 3.1 8.5 9.4 16.8 20.7 23.6 25.6 26.1 23.4 16.8 13.2 8.7
t检验 ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ 0 ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ 0
15cm
平面
空旷地 5.1 9.8 11.2 18.3 22.9 26.0 29.0 29.1 25.9 19.0 14.9 9.7
树林内 3.6 8.7 9.5 16.7 20.5 23.4 25.5 26.0 23.4 17.0 13.5 9.0
t检验 ﹡﹡ ﹡ ﹡﹡ 0 ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ 0
20cm
平面
空旷地 5.8 9.9 11.2 18.1 22.5 25.9 29.1 29.3 25.8 19.6 15.3 10.2
树林内 4.0 8.6 9.4 16.5 20.1 23.0 25.4 25.8 23.5 17.2 13.6 9.3
t检验 ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ 0 ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ ﹡﹡ 0
† 0代表差异不显著,﹡代表差异显著,﹡﹡代表差异极显著。
表 5 空旷地和树林内各土层平面温度时平均值及t检验†
Table 5 Moment average temperature of each layer soil and T test in forest clearing and plantation ℃
土层 地点 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
5cm
平面
空旷地 17.6 17.2 16.9 16.7 17.8 19.9 21.0 20.7 20.0 19.2 18.6 18.0
树林内 16.3 16.1 16.0 15.6 15.8 16.1 16.5 16.8 16.8 16.7 16.6 16.5
t检验 0 0 0 0 0 0 ﹡ 0 0 0 0 0
10cm
平面
空旷地 18.2 17.9 17.6 17.3 17.5 18.4 19.3 19.6 19.5 19.3 18.9 18.5
树林内 16.3 16.3 16.2 15.8 15.9 16.0 16.2 16.4 16.5 16.6 16.5 16.5
t检验 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
15cm
平面
空旷地 18.3 18.1 17.9 17.5 17.6 18.0 18.5 18.9 19.0 19.0 18.8 18.6
树林内 16.5 16.4 16.4 16.0 16.1 16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 16..5 16.5
t检验 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
20cm
平面
空旷地 18.6 18.5 18.4 18.0 18.1 18.2 18.4 18.6 18.8 18.9 18.9 18.8
树林内 16.5 16.4 16.4 16.0 16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 16.5 16.5 16.5
t检验 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
† 0代表差异不显著,﹡代表差异显著,﹡﹡代表差异极显著。
从表 6中可以看出,空旷地和林内的温度梯
度存在着较大差别。温度梯度不仅决定着土壤热
力流向,而且制约着热通量的大小。由于林冠的
存在,使得林内和空旷地的土壤流动和分配规律
存在差异。
表 6 空旷地和树林内各层土壤温度月变化梯度
Table 6 Monthly temperature change gradient of each soil layer in forest clearing and plantation ℃
地点 土层深度/cm
月 份
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
空旷地
0~5 -0.3 0.4 1.2 0.6 2.8 2.6 0.8 0.9 0.5 -0.2 0.6 0.3
5~10 -1.2 0.1 0.5 0.6 1.1 0.7 0.3 0.2 0.4 -0.3 -0.3 -0.3
10~15 -0.5 0.1 0.5 0.3 0.7 0.8 0.4 0.4 -0.2 -0.3 -0.2 -0.4
15~20 -0.7 -0.1 0 0.2 0.4 0.1 -0.1 -0.2 0.1 -0.6 -0.4 -0.5
树林内
0~5 -0.1 0.6 1.4 1.3 3.1 1.8 1.2 1.9 1.1 0.3 0.5 0.6
5~10 -0.4 0 0.2 0.2 0.5 0.3 0.1 0.1 0.1 -0.4 0 -0.1
10~15 -0.5 -0.2 -0.1 0.1 0.2 0.2 0.1 0.1 0 -0.2 -0.3 -0.3
15~20 -0.4 0.1 0.1 0.2 0.4 0.4 0.1 0.2 -0.1 -0.2 -0.1 -0.3
117第 32卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
如图 1和图 2所示,空旷地和林内的月平均
土壤热力流向和途径(以地表垂直向土壤深处传
递热量为正)大致相同。寒冷的季节,土壤深处
土层会向上层土层进行热传递,同时地表也向下
层土壤传热量。而在 1月份,受降雪的影响,则
是深层土壤热量经过所测层次向地表传输;在炎
热月份是地表热能向下层土壤运输,其流程可跨
越 20 cm。2月、3月及 9月,在所测的 20 cm土
层内,会出现相对、相背或两者兼有的多向流动。
尽管空旷地和林内月平均土壤热力流向和途
径大致相同,但从表 7可以看出,进入空旷地和
林内的各土层平面的热通量是不一致的。从日平
均变化可以看出,午夜至 6时空旷地是 20 cm以
下土壤热向地表传导,8时开始由地表向土壤深处
进行下传,而 18~ 24时,5~ 15 cm土层成了上
导和下传热量的汇集场所。林内由地表开始向土
壤传导热量也在 8时,与空旷地一致;在 18~ 24
时,15 cm 深处的土壤热源,成为上下输送的热源;
2~ 8时,由土壤深处向地表传递热量,比空旷地
推迟了 2 h。
图 1 空旷地月和即时平均热力流向与途径
Fig. 1 Monthly and moment average heat flow and way in the clearing area of the forest
表 7 空旷地和树林内各层土壤温度日变化梯度
Table 7 Moment temperature change gradient of each soil layer in forest clearing and plantation ℃
地点 土层深度/cm
时 刻
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
空旷地
0~ 5 -1.3 -1.2 -1.1 0.1 5.1 7.2 3 1.4 -0.3 -1.1 -1.1 -1.1
5~ 10 -0.5 -0.7 -0.7 -0.6 0.3 1.5 1.7 1.1 0.5 -0.1 -0.3 -0.5
10~ 15 -0.1 -0.2 -0.3 -0.2 -0.1 0.4 0.8 0.7 0.5 0.3 0.1 -0.1
15~ 20 -0.3 -0.4 -0.5 -0.5 -0.5 -0.2 0.1 0.3 0.2 0.1 -0.1 -0.2
树林内
0~ 5 0.2 0 0 0.3 1.5 2.7 3 2.3 1.6 1.1 0.7 0.5
5~ 10 0 -0.2 -0.2 -0.2 -0.1 0.1 0.3 0.4 0.3 0.1 0.1 0
10~ 15 -0.2 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 0 0 -0.1 0 -0.1 -0.1
15~ 20 0 0 -0.1 -0.1 -0.1 0 0 0.1 0.2 0.1 0.1 0.1
图 2 树林内月和即时平均热力流向与途径
Fig. 2 Monthly and moment average heat flow and way in the forest plantation
系统的功能动力学主要是用在物质的交换上,
土壤热量流动将对土壤水份、无机离子和气态物质
的运输产生影响。这些因素又是土壤微生物、植物
根系维持生命功能所不可缺少的。由于林冠的存在,
造就了空旷地和林内两种不同的土壤温度特征,从
而使树林内0~ 20 cm土层在热力操纵下运输水份、
无机离子、土壤养分等,有利于植物根系吸收,尤
其是高温季节, 土壤水份在热力控制下运动,极
吴湘雄,等:樟树人工林内和林内空地土壤温度分布的研究118 第 5期
有利于土壤水份的保养,从而促进林木的生长。
2.3 土壤温度波动
从表 8看出,空旷地土温波动变化幅度比林
内大得多。变化幅度是衡量温度变化的唯一因子。
表明空旷地土壤温度的变化比林内剧变得多。
温度振幅的大小,首先取决于到达地面的辐
射能流。由于树林内地表比空旷地所接受的辐射
能流要小得多,所以,空旷地的土温波动要大得多;
其次,土温的日变化,可看作是地表温日变化向
土壤深处的传递,由于空旷地的地表温度比树林
内的变化激烈,使其各层土温的变化,也比树林
内大;第三,地表温日变化以及向土壤传递过程
中的衰减速率,也限制着土温振幅的大小。树林
内有林冠的遮拦,以及枝叶凋落物对地表的覆盖,
使林内土温振幅衰减速率加快,土温的 波动幅度
减 少。林内各层土温的年、日变化相当小,为树
木的生长创造了适宜的土壤环境。
表 8 各深度土温月平均日振幅及t检验†
Table 8 Monthly average amplitude of each layer of the soil temperature and t-test ℃
月份
5cm土层 10 cm土层 15 cm土层 20 cm土层
空旷地 树林内 t检验 空旷地 树林内 t检验 空旷地 树林内 t检验 空旷地 树林内 t检验
1 1.3 0.5 0 0.8 0.4 0 0.5 0.4 0 0.3 0.3 0
2 2.6 1.4 0 1.4 1.2 0 1.3 1.2 0 0.9 0.9 0
3 3.7 1.4 ﹡﹡ 2.3 1 ﹡﹡ 1.6 0.8 ﹡ 1 0.7 0
4 2.9 0.6 0 1.2 0.4 0 0.7 0.3 0 0.5 0.2 0
5 3.4 1.4 ﹡﹡ 2.1 1 ﹡﹡ 1.5 0.9 ﹡﹡ 1.1 0.7 ﹡﹡
6 3.4 0.9 ﹡﹡ 2.5 0.7 ﹡ 1.9 0.6 0 1.6 0.4 0
7 3.1 0.7 0 1.5 0.4 0 1 0.4 0 0.6 0.3 0
8 4 0.9 ﹡﹡ 1.9 0.6 ﹡ 1.3 0.6 0 0.8 0.5 0
9 3.4 0.8 0 1.7 0.6 0 1.2 0.6 0 0.4 0.4 0
10 2 0.7 0 1.2 0.5 0 0.9 0.4 0 0.4 0.3 0
11 2 1 0 1 0.6 0 0.8 0.5 0 0.4 0.3 0
12 1.8 0.8 0 0.9 0.7 0 0.7 0.6 0 0.4 0.5 0
† 0代表差异不显著,﹡代表差异显著,﹡﹡代表差异极显著。
3 结 论
由于林冠层对辐射能流的截留,树林内和林
内空旷地土壤温度特征不一样,林内空旷地的地
表温和各层土温的年、月、日均值及其振幅,都
显著高于树林内,两者的土壤温度梯度和热力流
向与途径有着较大差异。
在辐射较强的 6月份,樟树林内的空旷地的
平均地表温度比树林内高出了 4.3℃,辐射较弱的
12月份,它们的差值最小,只有 0.1℃。在日变化中,
樟树林内的空旷地地表平均温度显著高于树林内,
12时达到最大差值为 9.3℃。但在深夜至凌晨这段
时间内,空旷地与林内相差不大,且后者略高于
前者。樟树林内的地表日最高温的出现在 12时,
而林内空旷地则出现在 14时。樟树林内和空旷地
地表日最低温出现时刻,随着季节的不同而不同,
在辐射较弱的月份(11月至次年 4月)樟树林内
是 4时出现,林内空地是 6时出现,在辐射较强
的月份(5月至 10月),樟树林内和空旷地地表
日最低温出现时刻都在 6时。樟树林内空旷地最
大日振幅及最大月振幅发生在 5月,树林内的最
大日振幅及最大月振幅却发生在 3月。
土温的年空间分布,都遵循辐射弱的月份随
土层深度递增,反之则是依次递减的规律存在,在
3月和 9月会出现完全颠倒的分布。樟树林内空旷
地与树林内 5~ 20 cm 4个土层的土温最大差值都
出现在 7月份,依次为 4、3.8、3.5和 3.7℃。土温
日平均变化中,土温随土层深度增加而升高和随土
层深度增加而降低两种完全相反的布局,樟树林内
空旷地这种变更的时间发生在 10时和 22时,树林
内的变更时间在 12时和 22时,4个土层最大差值
出现时刻为 14时、16时、16时和 20时,其大小
依次为 4.5、3.2、2.6和 2.4℃。
在树林里 0~ 20 cm的土层内,在热力主导
作用下的水份和无机物的运输,极利于植物的浅
根吸收。尤其是在炎热的季节,由于热力流向
119第 32卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
20 cm以下深处,由此所引起的水份运动,有利于
水份的保养和林木的生长。另外,由于树林内有
林冠层的遮蔽和凋落物对地表的覆盖,使其各土
层的温度变化比林内空旷地平缓许多。林内土壤
温度分布化的特征状态,为植物的生长营造了一
个适宜的土壤环境。
参考文献:
[1] 景元书 ,刘乃壮 ,吴洪颜 . 农桐间作地热量平衡和水分利用状
况研究 [J]. 南京气象学院学报 , 1995, 18 (4) : 560-565.
[2] 李胜功 ,赵哈林 ,何宗颖,等 . 灌溉与无灌溉大豆田的热量平
衡 [J]. 兰州大学学报 (自然科学版 ), 1997, 33(1) : 98-104.
[3] 李胜功 ,原园芳信 ,何宗颖,等 . 内蒙古奈曼麦田和沙丘微气
象特性研究 [J]. 高原气象 , 1993, 12 (4) : 400-408.
[4] 张 强 ,周 毅 . 敦煌绿洲夏季典型晴天地表能量辐射和能
量平衡及小气候特征 [J]. 植物生态学报 , 2002, 6(6) : 717-723.
[5] 张利平 ,赵仲辉 . 会同杉木人工林土壤热通量特征 [J]. 中南
林业科技大学学报 ,2010, 30(5) : 12-17.
[6] 杨兴国 ,张 强 ,王润元,等 . 陇中黄土高原夏季地表能量平
衡观测研究 [J]. 高原气象 , 2004, 23(6) : 828-834.
[7] 张 强 ,曹晓彦 . 敦煌地区荒漠戈壁地表热量和辐射平衡特
征的研究 [J]. 大气科学 , 2003, 27(2) : 245-254.
[8] 陈章法 ,顾松山 ,于华英 . 自然保护区农气及生态监测资料数
据库设计 [J]. 南京气象学院学报 , 2006, 29(1) : 141-144.
[9] 向 勇 ,缪启龙 ,丰江帆 . 太湖底泥中重金属污染及潜在生态
危害评价 [J]. 南京气象学院学报 , 2006, 29(5) : 700-705.
[10] 崔莎莎 ,康文星 ,赵仲辉,等 . 杉木人工林生态系统太阳辐射
特征研究 [J]. 中南林业科技大学学报 , 2010, 30(3) : 18-24.
[11] Zhang Q, Wei G A,Huang R H. Bulk transfer coeffi cients of the
atmospheric momentum and sensible heat over desert and gobi
in arid climate region of northwest China[J]. Science in China
(SeriesD), 2002a, 45 : 1-14.
[12] Zhang Q, Cao X Y, Wei G A. Huang R H. Observation and study
of land surface parameters over gobi in typical arid region[J].
Advances in Atmospheric Sciences , 2002b, 19 : 121-135.
[13] Christoph A, Voge, Dennis D, et al. A comparison of a hierarchy
of models for determining energy balance components over
vegetation canopies. Journal of Applied Meteorology, 1995,
34(10) : 2182-2196.
[14] Lemonsu A, Grimmond CSB, et al. Modeling the surface energy
balance of the core of an old mediterranean city Marseille[J].
Journal of Applied Meteorology, 2004, 43 (2) : 312-327.
[15] 冯秀藻 ,陶炳炎 . 农业气象学原理 [M]. 北京 :气象出版社 ,
1991,72-150.
[16] 朱祖祥 . 土壤学 [M]. 北京 :农业出版社 , 1983:169-189.
[17] 王光军 ,李树战 ,闫文德,等 . 樟树人工林土壤呼吸的动态变
化 [J]. 中南林业科技大学学报 ,2008, 28(4) : 118-122.
[18] 田奇卓 ,亓新华 ,王俊领 ,等 . 稻茬麦田土壤温度变化特点的
研究 [J]. 山东农业大学学报 , 1998. 20 (3) : 395-398.
[19] 刘文杰 ,李红梅 . 西双版纳人工雨林土壤温度变化规律 [J].
云南热作科技 , 1997,20 (1) : 16-20.
[20] 张邦琨 ,曾信波 . 喀斯特森林的土壤温度变化规律 [J]. 土壤 ,
1996,28 (1) :46-48.
[21] 张秉刚 ,骆伯胜 ,卓慕宁等 . 南亚热带土壤温度动态变化特征
及其意义 [J]. 热带亚热带土壤科学 , 1998,7 (2) : 143~ 153.
[22] 杨梅学 ,姚檀栋 . 藏北高原土壤温度的变化特征 [J]. 山地学
报 , 2000,18 (1) : 13-17.
[23] 肖 明 ,钟俊平 ,赵黎等 . 棉田土壤温度与气温的关系及膜地
增温效应对有效气积温的补偿作用的研究 [J]. 新疆农业大学
学报 , 1998,21(4) : 257-261.
[24] 陈素英 ,张喜英 ,刘孟雨 .玉米秸秆覆盖麦田下的土壤温度和
土壤水分动态规律 [J]. 中国农业气象 , 2002,23(4) : 34-37.
[本文编校:欧阳钦 ]