全 文 ：热带亚热带植物学报 2003，1 l(1)：53—58
Journd of Tropical and Subtropical Botany
鼎湖山4种主要森林的温度和湿度差异
欧阳学军 黄忠良 周国逸 彭闪江
(中国科学院华南植物研究所，广东 广州 510650)
摘要：利用 3—5年的观测数据，分析了鼎湖山4种不同海拔高度森林温湿度的差异及其原因。结果表明：鼎湖山马尾
松林、针阔叶混交林、沟谷雨林和山地常绿阔叶林的年平均气温和大气相对湿度分别为22．7℃、80％，20．9qC、82％，
20．40(2、87％和 19．2oC、81％。这 4种森林的年平均日较差依次为 5．9℃、4．6qC，3．6qC和 3．1℃，且月变异系数逐渐减小，森
林主要通过降低日最高温而减少林型间气温日较差。年平均湿润度计算结果表明各林型均为湿润，但月湿润度差异明
显。分离综合法分析说明，局部小地形和植被类型的差异是造成林内气温在不同林型间差异的原因，而海拔高度的差
异造成马尾松林与山地常绿阔叶林温度极显著差异，也加剧了与针阔叶混交林温度的显著差异。要正确评价不同森林
类型改善小气候功能的强弱，必须准确区分开海拔高度、小地形、植被类型等各因素造成的差异，才能得出比较可靠的
结论。
关键词：鼎湖山；森林类型；气温；湿度
中圈分类号：S718．512 文献标识码：A 文章编号：1005-3395(2003)01-0053—06
Differences in Air Temperature and M oisture in Forests in Dinghushan
OUYANG Xue—jun HUANG Zhong一1 i ang ZHOU Guo—y i‘ PENG Shan—J i ang
fsDnl Ch／na lnst~ute of Botany,the Chinese Academy of Sciences，Guangzhou510650，China)
Abstract： Based on meteorological data recorded for about 3—5 years in four forests at diferent elevation in
Dinghushan Biosphere Reserve， the diferences in forest temperature and moisture were an alyzed． The results
showedthat themean airtemperaturean drelativehumidityin Hnus massonianaforest,broad-leavedan dconfeIOHS
mixed forest，ravine rain forest，an d mountain evergreen broad-leaved forest were 22．7~C，80％ ；20．9~C，82％ ；
20．4~C，87％；and 19．2℃ ，81％，respectively，while annual mean daily range ofair temperatures were 5．9℃ ，4．6℃，
3．6~C，an d 3．I~C，respectively．The capacity ofthe decrease ofmaximum air temperature in forests Was the principal
factor ofdecreasing the annua l mean diferences in daily range oftemperature．The moisture degree indicated that
al the four forests were humid annua lly，but diferent monthly．Analysis showed that diferences in temperature
among the four forests were caused by the changes in mi cro-topography，vegetation type，and altitudinal leve1．To
rationallyevalua tethe efectofvariousforestsonmi croclimate，wemustconsiderthediferences causedbyfactors
as mentionedabove．
Key word：Dinghushan；Foresttype；Temperature；Moisture
森林小气候是森林生态系统功能研究的重要
内容之一。研究森林小气候，可以揭示森林的生态
功能，评价森林的环境效应，为合理利用森林和营
造人工生态系统提供依据，所以一直受到众多学者
的重视【 ，但他们大多只注重对单个或成对森林气
收稿 日期：2oo2—O3—Ol 接受日期：2oo2-07-15
基金项目：中国科学院知识创新项 目(KZCX2—4o7)；中国科学
院创新工程重要方向项 且(KSCX2-SW一120)；中国
生态研究网络(CERN)鼎湖山站监测项目资助．
通讯作者 Corespondingauthor
象要素的观测及林内外对比考察。由于很难找到几
个同时具备典型性、代表性、一致性的观测样地，对
多个森林的对比研究报道较少。在已有的研究中瓯日，
观测时间普遍较短且不连续，而且研究者为了突出
森林对林内气象要素的作用，通常忽略其他因素
(如小地形差异、冬夏季的差异)的影响，因而对森
林改善气候的能力往往作出过高或过低的评价。
鼎湖山具有多种植被类型，其中季风常绿阔叶
林是地带性群落，对其森林小气候的研究较多啪 ，
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热带亚热带植物学报 第 11卷
但对多种森林群落类型进行长期系统的小气候观
测和比较研究则少见报道。本文对鼎湖山4种森林
近 3-5年温湿度的 自动记录观测结果进行总结分
析，并对引起林内温度差异的原因进行讨论，旨在
深入探讨本地带森林生态系统的结构功能，为正确
评价森林改善小气候的能力提供科学依据。
1研究地概况
研究地处于北纬 23。10 ，东经 1 12。34 的广东
省肇庆市鼎湖 山国家级 自然保护区 内，面积为
1 145 hm2，大部分为低山丘陵，海拔多在 100-700 m
之间，最高峰鸡笼山海拔为 1 000．3 m，山脉呈东南
向西北的走势，有东西两条同走 向的河谷，溪水常
年不断。属南亚热带季风湿润型气候，全年干湿季
交替明显。年均气温 20．9~C，7月为最热月，1月为
最冷月。年降雨量为 1 956 m／l，4-9月为雨季，占年
降雨量的 76％，10月一次年 3月为旱季，年蒸发量为
ll 15 m／l，年平均相对湿度为 81％[9·硼。偶有灾害性
天气 (主要是寒潮和台风)。
本研究分别在鼎湖山的4种主要植被类型：马
尾松林、针 (马尾松 )阔叶混交林、山地常绿阔叶林
和沟谷雨林[1 内设定观测点，各观测点的地理特征
如表 1。
表 1 鼎湖山4种森林中气象观测点的地理特征
Table1 Geo星 phicalfeaturesofmeteorological observation sitesinfourdiferentforests
‘指乔木层。P：P／mu " 50，l forest；B：BroM4~ved and coniferousmixedforest；R：Ravine rainforest；M：Mountain evergreen
broad—leaved forest．
2研究方法
按 《地面气象观测规范》在林内设置百叶箱和
仪器。自动观测使用上海气象仪器厂生产的zJ¨ 型
温湿度计 24 h．连续记录 4种林型的大气温度和相
对湿度，每周换记录纸一次，每次换纸前用干湿球
温度表校正。记取每天 2、8、14和 20时的温湿度数
值、每天的最高、最低值及出现的时间。用每周换纸
时干湿球温度表记录的温湿度值与该时仪器记录
在纸上的温湿度值计算每周的仪器差，用内插法求
出一周中各取数时刻的器差值作为仪器差进行订
正。沟谷雨林和山地常绿阔叶林从 1996年 l1月开
始观测，为期 5年，马尾松林和针阔叶混交林从
1998年 6月开始观测，为期 3年。自动记录中缺测
时段的数值用内插法补。其他计算均按 《气象资料
的整理和统计方法》 进行。显著性检验旧使用与
马尾松林和针阔叶混交林同期的数据进行。H H
伊万诺夫湿润度 (K)[41按下式计算：
K月=R月／[0．0018(25+T n)2(100-f月)】
式中 月为月湿润度， 月为月降水量， 月为月平均
温度 月为月平均相对湿度。年湿润度用各月湿润
度算术平均算得。伊万诺夫湿润度分级标准H为：
值大于 1为湿润，0．6-1．0为半湿润，0．3-0．59为半
干旱，0．13-0．29为干旱，小于 0．13为极干旱。
3 结果和分析
3．1平均气温
鼎湖山4种森林平均气温月变化 (图 1)都表
现出相似的特征。1月的平均温度最低 (马尾松林
15．I~C，针阔叶混交林 12．2~C，沟谷雨林 12．5~C，山
地常绿阔叶林 l1．1qC)，2月后迅速升高，8月(沟谷
雨林为 7月)出现最大值 (依次为 28．8qC，27．5qC，
26．9qC，26．ooc)，以后逐渐降低。这说明外界大气候
对森林生态系统小气候的变化起支配作用。不同林
型间比较，年平均气温 以马尾松林最高，针阔叶混
交林和沟谷雨林次之，山地常绿阔叶林最低，4种林
型依次为 22．7℃，20．9oc，20．4oc，19．2oc，各月平均
气温也表现出马尾松林 >针阔叶混交林 >沟谷雨
林 >山地常绿阔叶林 (图 1)的趋势。用 3年的月均
气温作 F检验 (表 2)和最小显著极差法 (即 SSR
法)检验结果表明，马尾松林与其它3种林型均存
在极显著差异，针阔叶混交林与山地常绿阔叶林存
在显著差异 (表 3)。
，1●●●，{I
一
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第 1期 欧阳学军等：鼎湖山4种主要森林的温度和湿度差异 55
- -- O- 马尾松林(P)
— 0一 针问叶混交林(B)
— ★一 沟谷雨林(R)
— *一 山地常绿闷叶林(-)
1 Z 3 4 5 6 ， 8 9 10 11 12
月份 Month
图 l鼎湖山4种森林月平均气温变化
Fig．1 M onthlychangesinaveragetemperatureinfour
forestsinDin~uslmn
ForP，B， andM see TaMc 1．
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
月份 Month
图2 鼎湖山4种森林林内月平均 日较差变化
Fig．2 Monthlychangesinaveragedailyrangeof
temperatureinfourforestsinDmOm~n
ForP。B。＆ andM see Tablc 1．
裹 2 鼎湖山4种森林林内气沮方差分析衰
Table2 Varianceanalysisofdiferentforesttemperatures in Dinghuab an
” 表示在 O．Ol水平上显著 SignificantattheO．01 probabilityleve1．
裹 3 鼎潮山 4种森林林内气疆差异显著性比较I新复极差法)
Tab le3 Variance significanceofairtemperaturesindiferentforests in Dinghuaban
LSRm(128；2)fio．93；LSRm(128，3 O．98；LSRⅫ(128，4 1．01；LS l(128~ 1．22；LS ol(12：B，3 1．27；
LSRoat(128,4)=1．3l。’和 ” 分别表示在 O．O5和O．Ol水平上显著，Significant at the O．05 and O．01 probability
levels，respectively．ForP，B， andM seeTable 1．
3．2 气温极值及日较差
森林对温度的调节功能是在低温时能保温防
寒，高温时降温防暑，其调节效果体现在降低最高
温，提高最低温，降低并稳定日较差上。从表 4中可
以看出，4种林型气温最大值和最小值的月平均值
表现为与月平均气温相似的年季节变化规律，都是
1月最小，8月最大，变化曲线也相似，同样体现外
界大气候的支配作用。在不同林型间，气温最大值
和最小值的月平均值皆为马尾松林 >针阔叶混交
林 >沟谷雨林 >山地常绿阔叶林。气温最大值和最
小值的月平均值的这种排列顺序与各林分的覆盖
度大小顺序相反(山地常绿阔叶林气温最低是因海
拔高引起)。各林型极值出现的季节存在差异，以
i
2000年为例，马尾松林、针阔叶混交林、沟谷雨林和
山地常绿阔叶林气温的最大值为 37．9，34．1，33．0和
35．0~C，但前两者出现在 8月 23日，后两者在 6月
5日(前两者 6月 5日的气温为 36．0和 32．7℃，后两
者 8月 23日的气温为 32．5和 32．0~C)。这可能与天
气的类型有关，也可能是小地形的关系。马尾松林
的日较差年平均为 5．9~C，明显高于针阔叶混交林
的 4．6℃、沟谷雨林的 3．6~C和 山地常绿阔叶林的
3．I~C。月平均日较差变化也按这种大小顺序，而变
异系数则相反 (表 4、图 2)。通常变异系数越小，其
维持稳定状态的能力越强，其调节功能越强。从这
点看，随着森林演替的进展，林分结构的改善(主要
表现是覆盖度的增加)，森林改善小气候的功能日
8 7 6 5 4 3 2
一 一。Jn=；dm．_L 魁碉
∞罢昌跹 ∞ 他 ¨他
一 一。Jn L} _L 世嘲
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趋明显。但由于温度的差异是由多种因素造成的，
因此各林型的气温极值和 日较差的差异不能完全
体现林型在保温防寒降温防暑作用的差异。比较表
4各林最大值和最小值的差异还会发现，月平均最
高温度间的差异比月平均最低温度间的差异更大。
这可能说明热带亚热带地区森林调节温度功能的
差异主要体现在降低最高温方面，森林作为大气与
林地热通量传导的界面，延缓热量扩散或热传导的
效率是显著的。
裹 4 鼎湖山4种森林气沮量大值、量小值的月平均值和日较差的月变化
Table4 Monthlychangesinmeanmaximum，minimumanddailyrangeoftemperature(oC)inforestsinDinglaushan
森林 月份Month 啦 — — —■ —了— ■— — —— — —— — 平均 ，、，
Mean
马尾松林 Max 18．2 18．4 21．8 24．2 27．9 30．4 31．5 32．4 30．3 28．4 23．6 21．0 25．7 19．9
(P】 M-m l2．6 l2．2 l6．O l9．8 22．7 24．9 25．8 26．0 23．9 22．3 17．1 l3．8 l9．8 26．4
DR 5．6 6．3 5．9 4．3 5．2 5．5 5．7 6．4 6．4 6．1 6．6 7-2 5
．9 12．4
针阔叶混 Max 14．7 16．7 19．6 22．5 25．4 27．8 28．8 29．3 27．7 25．4 21．3 18．3 23．1 21．6
交林 (B) Min 9．7 l1．1 l4．6 l8．6 21．7 23．8 24．5 25．O 23．1 20．9 16．1 l2．8 l8．5 29．6
DR 5．0 5．6 5．0 3．9 3．7 4．0 4．3 4．3 4．6 4．5 5
．2 5．6 4．6 13．5
沟谷雨林 Max 14．5 15．6 19．3 22．7 26．1 26．9 27．6 28．4 25．8 24．7 20．0 16．5 22．3 22．3
(R) Min 10．5 l1．8 l5．2 l9．5 22．7 23．7 24．6 25．O 22．5 21．3 l6．1 l2．3 l8．8 28．4
DR 3．9 3．8 4．1 3．2 3．5 3．2 3．1 3．4 3．2 3．4 3
．9 4．3 3．6 l1-2
山地常绿 Max 12．8 14．3 17．6 20．8 24．0 26．3 27．0 27．3 25．5 22．5 17．7 14．8 20．9 25．3
阔叶林 Min 9．3 10．8 14．3 l7．9 21．1 23-3 24．2 24．2 22．5 19．9 14．4 l1．6 l7．8 31．O
(M) DR 3．6 3．5 3．3 2．9 2．9 3．0 2．9 3．1 3．O 2．6 3．3 3．2 3．1 9．4
CV：变异系数Coeficientofvariability；Max：最大值 Maximum；Min：最小值 Minimum；D Et较差 Dailyrange ofairtemperature．For P，B，
l乙and M sccTab1e1．
3．3 湿度状况
森林内部的干与湿是森林小气候的一个特征
状态，其干燥与湿润的状况可用相对湿度、湿润度、
湿润指数【 、相对蒸散系数【 51和降水 日数等来表示。
马尾松林、针阔叶混交林、沟谷雨林和山地常绿阔
叶林林内年平均相对湿度分别为 80％、82％、87％和
81％。4种林型的湿度月变化基本一致(图 3)，6月份
最大，分别为 90％、90％、95％和 87％；马尾松林、针
阔叶混交林和 山地常绿阔叶林均在 11月湿度最
小，分别为 71％、69％和 70％，沟谷雨林的最小值为
76％，出现在 l2月。4种林型的林内大气相对湿度
都表现出春夏季较大，秋冬相对较小的特征。这与
本地区春夏季节降雨量较大同时气温较高有关。4—
9月就集中了占全年 76％的降雨量【 ol，春夏季节温
度较高，增强了系统蒸散力和植被蒸腾作用。对 4
种林型作比较可见，马尾松林、针阔叶混交林和山
地常绿阔叶林各月林内大气相对湿度比较接近，但
都明显小于沟谷雨林内的 (图3)。沟谷雨林 l—l0
月的相对湿度都在 80％以上，另外两个月也大于
75％，而马尾松林和山地常绿阔叶林各有 5个月小
于 80％，针阔叶混交林 10-12月的小于 80％。虽然降
雨量在一定范围内随海拔高度的增加而增~JIlt Ol，但是
沟谷由于溪流的存在，增大了林内水分的供给，同
时沟谷雨林林内温度也比较高 (图 1)，导致蒸散较
大而传输较小，增加了沟谷雨林的大气相对湿度。
当然也不排除小地形因素的影响。
湿润度是指环境的湿润程度。表 5看出，根据
伊万诺夫湿润度分级标准，鼎湖 山4种林型的年平
均干湿状况均为湿润，然而，不同林型的月干湿状
况却各不相同。马尾松林从 11月到次年 2月为半
干旱，针阔叶混交林在 1l和 l2月为半干旱，而沟
谷雨林和山地常绿阔叶林没有半干旱的月份，全年
都为湿润或半湿润状态。湿润度从另一个角度说明
了各林型林内干湿状况及其差异。
图 3 鼎湖山4种森林林内月平均大气相对湿度变化
Fig．3 Monthlyelaan~ esin relativehumidityin
fourforestsinDinglaushan
ForP，B， 锄 dM sccTable 1．
∞ ∞ ∞ ∞ ∞
1^‘v PI§ ‘
。^ l=l。 穗莨霉
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第 l期 欧阳学军等：鼎湖山4种主要森林的温度和湿度差异 57
MD：湿润度 K value ofmoisture；HC：干湿状况 Humidity condition；M：湿润 Moist；SM：半湿润 Semi-moist；SA：半干旱 Semi-arid．
ForP，B， andM seeTable1．
以上说明不同林型在调节大气相对湿度方面
确实存在差异，但从全年来看并不明显。由于鼎湖
山属季风气候区，半年时间的雨季降雨量大且集
中，因此，在考察不同森林群落调节大气(主要是增
加)湿度的功能时应着重放在各群落在干季增加湿
度方面。从这种角度分析，鼎湖山的森林群落从马
尾松林一针阔叶混交林一沟谷雨林或山地常绿阔
叶林的演替过程中增加林内大气湿度的功能在增
强，且比较明显。
4讨论
鼎湖山的 4种森林比较，马尾松林与其它 3种
林型林内气温均存在极显著差异，针阔叶混交林与
山地常绿阔叶林存在显著差异(表 2，3)。任何一地
的气候特点都是由其所处的宏观地理条件(经度、纬
度、所在山势的走向以及宏观的气候背景)、海拔高
度、地形(如坡向、坡位、地形类别)和下垫面性质(植
被、土壤)等决定的【 。根据分离综合法【 ，两种森林
内的温 (或湿)度差异 T TB应该是宏观地理因素
引起的温差△1rg，局地海拔高度不同引起的温差
△Tn，局地小地形不同引起的温差△TⅢ以及不同植
被类型引起的温差△Tf之总和。
‘ 本研究的4种森林处在水平距离不足 3 km的
小范围内，并表现出相似的气温月变化(图 1)，因此
可以认为宏观地理因素对 4种森林小气候具有共
同的作用，△1rg可以忽略。
海拔高度被认为是对温度 影响最首要的因
素 7】。气温随着海拔高度升高而降低。根据气温直减
率【 ，嘲，可以计算由于海拔差异引起的温度差异。由
于本地区没有实测的温度直减率数据，在比较临近
地区山区气温【l 01计算的气温直减率数据后，认为
引用比本地区纬度更低的云开大山南坡高州境内
的数据 计算的气温直减率(为 0．58~C／100 m)与本
地区气象站迁移前后多年气温平均值【lq计算的年平
均气温直减率接近。以马尾松林所处的海拔高度为
参考高度，减去根据气温直减率计算得到的由于海
拔不同引起的温差△Tn后，山地常绿阔叶林、马尾
松林、针阔叶混交林和沟谷雨林林内的年平均气温
依次为 22．83，22．66，21．7l和 21．23℃。山地常绿阔
叶林比马尾松林、针阔叶混交林和沟谷雨林分别高
0．17、1．12和 1．609(2，马尾松林比针阔叶混交林和沟
谷雨林分别高 0．95和 1．43~C，针阔叶混交林比沟谷
雨林高 0．48~C。再检验(同表 3)表明，山地常绿阔叶
林和马尾松林与沟谷雨林林内年气温仍然存在极
显著差异，与针阔叶混交林存在显著性差异。这说
明不同植被类型和不同局地小地形的协同作用导
致了这种差异显著性。
到底植被类型和局部小地形对林型间林 内温
度差异的影响哪一个更大呢?傅抱璞 认为木本植
被对温度的影响与坡地方位具有相同量级。邓世宗
等 对广西 l0种森林植被近 l0年的气候观测结果
表明，林内多年平均气温比林外低 0．1_0．5~C。西双版
纳热带雨林圈以及广东中部鹤山人工马占相思林【l】
l1年年平均气温林内比林外低 0．5~C。既然年平均
气温林内比林外最多低 0．5~C，由于森林有降低气
温的作用，因此，两种林型间的林内年平均气温差
最多也不超过林 内与林外气温差 的最 大值 ，即
0．5~C。可以推知，在鼎湖山造成各林型气温显著性
差异的主要原因应该是小地形的不同。这说明小地
形改变可能比植被类型 (结构)改变对温度的影响
更大。
由此看来，要正确评价不同森林类型改善小气
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1
58 热带亚热带植物学报 第 11卷
候功能，必须准确区分海拔高度、小地形、植被类型
等因素造成的差异，才能得出比较可靠的结论。
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