全 文 ：第 v|卷 第 x期
u s s v年 | 月
林 业 科 学
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≥ ³¨qou s s v
杉木采伐对集水区土壤热状况的影响
康文星 闫文德
k中南林学院生态教研室 株洲 wtussyl
关键词 } 土壤热状况 o容积热容量 o热扩散率 o导热率
收稿日期 }ussu p s| p s| ∀
基金项目 }国家重点野外站资助项目k≈usss 国科基便字第 szy号l o科技部基础研究快速反应支持项目kutsul o国家林业局森林生态
系统定位研究项目kusst p szl部分内容 ∀
ΤΗΕ ΕΦΦΕΧΤ ΟΦ ΦΟΡΕΣΤ ΗΑΡ ς ΕΣΤ ΟΝ ΤΗΕ ΣΟΙΛ ΤΗΕΡ ΜΑΛ
ΡΕΓΙΜΕ ΙΝ ΤΗΕ ΩΑΤΕΡΣΗΕ∆ ΟΦ ΧΗΙΝΕΣΕ ΦΙΡ
Ž¤±ª • ±¨¬¬±ª ≠¤± • ±¨§¨
k Ρεσεαρχη Σεχτιον οφ Εχολογψo ΧεντραλΣουτη Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Ζηυζηουwtussyl
Αβστραχτ} ׫¨ ¶²¬¯·«¨µ°¤¯ µ¨ª¬°¨ ¤±§·«¨ ©¨©¨¦·²©©²µ¨¶·«¤µ√¨ ¶·¬±·«¨ º¤·¨µ¶«¨§ º¨ µ¨ ¶·∏§¬¨§¬± √¬µ·∏¨ ²©·«¨µ°¤¯
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Κεψ ωορδσ} ≥²¬¯·«¨µ°¤¯ µ¨ª¬°¨ ¶o∂²¯∏°¨ ·«¨µ°¤¯ ¦¤³¤¦¬·¼o׫¨µ°¤¯ §¬©©∏¶¬√¬·¼o׫¨µ°¤¯ ¦²±§∏¦·¬√¬·¼
土壤作为森林生态系统的子体系 o是林木扎根并赖以生存的基础 o也是土壤微生物一切生命活动的场
所 ∀因此 o有关土壤养分 !水分及其土壤物理结构特征等方面的研究报告颇多k王政权等 ousss ~张合平等 o
t||zl∀但是有关森林土壤的热状况 o以及林木采伐后对土壤热状况影响的研究报导很少k康文星等 ot|{| ~
刘煊景等 ot||vl∀本文在获得采伐前连续 v年和采伐后连续 v年的观测数据的基础上 o就杉木人工林生态
系统土壤的热状况各因子之间 o土壤各组成成分对热状况的单一或组合效应 o以及皆伐这种人为强烈干扰
对土壤热状况的影响进行了剖析 ∀其目的是将具有传统经营特色的杉木人工林系统的能量平衡 !养分循
环及生产力研究 o与环境因子 !生态因子的动态变化紧密结合起来 o进行全面综合系统分析 ∀
1 试验地概况
该项研究是在国家重点野外科学观测试验站 ) ) ) 会同站进行的 ∀地理位置为 uyβxsχ‘ots|βwxχ∞o
海拔 vss ∗ xss ° o相对高度 txs °以下 ∀属中亚热带湿润气候区 o年平均温度 ty1{ ε o年相对湿度 {s h
左右 o年降水量为 tuss ∗ twss °°∀本区地层古老 o以震旦纪板溪系变质板岩 !页岩为主 ∀风化程度甚
深 o土壤为中有机质厚层山地森林黄壤 o地貌为低山丘陵 ∀本项研究在会同生态站第 v号集水区进行 o
集水区面积 t1||z v «°u o全为人工营造的杉木人工林 ∀t|{z年皆伐时 o林龄 uu¤o平均树高 ty ° o平均胸
径 tx1x¦°o密度 u tys株#«°u ∀林下代表性植物有杜茎山k Μαεσαϕαπονιχαl !柃木k Φυρψαϕαπονιχαl !狗脊
k Ωοοδωαρδιαϕαπονιχαl ∀
2 研究方法
u1t 土壤温度的测定 在集水区林内设立小气候观测站 o逐日测定地表及地下各层土壤温度 ∀
u1u 土壤物理性能的测定 用环刀法测定各层土壤密度 o应用排水称重法原理 o用比重瓶法测定土壤
颗粒密度 ∀
u1v 土壤含水量 每月 u ∗ v次 o用烘干恒重法测定各层土壤含水量 ∀
u1w 土壤组合 采用容积百分数表示土壤中固 !液 !气三相结合状况 o因为它能科学地表达容重变化较
大的含水量 o又能了解孔隙度被水分充满的程度 ∀根据集水区各层土壤颗粒密度 o土壤密度和重量含水
量 o可用下面公式 }ς¦ € Σ# δ ≅ tss h oς¶ € δΠ∆ ≅ tss h oς¤ € t p ς¦ p ς¶ oΠ € kt p δΠ∆l ≅ tss h o
式中 }Σ为土壤含水量 oδ为土壤密度 o∆为土壤颗粒密度 oς¦ !ς¶ !ς¤分别为土壤组合中固 !液 !气三相的
各自百分比 oΠ为土壤总孔隙度 ∀
集水区密度 !颗粒密度和土壤总孔隙度见表 t o各层土壤组合中固 !液 !气三相的百分比见表 u ∀
表 1 集水区各层土壤物理特性 ≠
Ταβ . 1 Τηε πηψσιχαλ χηαραχτεριστιχσ οφ σοιλλαψερσ οφ ωατερσηεδ
因素
ƒ¤¦·²µ
s ∗ x¦°
密度
≥⁄Πkª#¦°pvl
孔隙度
×°Πh
x ∗ ts¦°
密度
≥⁄Πkª#¦°pvl
孔隙度
×°Πh
ts ∗ tx¦°
密度
≥⁄Πkª#¦°pvl
孔隙度
×°Πh
tx ∗ us¦°
密度
≥⁄Πkª#¦°pvl
孔隙度
×°Πh
皆伐前 …≤ s1|yw x yv1v t1sw{ v ys1t t1tzs w xz1z t1t|z v xw1w
皆伐后 „≤ t1syu x x|1y t1tty u xz1x t1t{x u xw1| t1utu v xv1|
≠ ≥⁄}≥²¬¯ §¨ ±¶¬·¼o×° }ײ·¤¯ ³²µ²¶¬·¼o…≤ }…¨ ©²µ¨ ¦¯ ¤¨µ¦∏·¬±ªo„≤ }„©·¨µ¦¯ ¤¨µ¦∏·¬±ªq各层颗粒密度均为 u1yu{ sª#¦°pv q׫¨ ¶²¬¯ ³¤µ·¬¦¯¨
§¨±¶¬·¬¨¶²©§¬©©¨µ¨±·§¨³·«¶¤µ¨ u1yu{ s ª#¦°pv ¥¨©²µ¨ ¤±§¤©·¨µ§¨¤µ¦∏·¬±ªq
表 2 集水区采伐前后各层土壤固 !液 !气三相各月组合比 ≠
Ταβ . 2 Τηε ϖολυµε προπορτιον οφ τηε σολιδ , ωατερ ανδ ϖαπορ ιν τηε σοιλ βεφορε ανδ
αφτερ χλεαρχυττινγ ατ διφφερεντ δεπτησιν τηε ωατερσηεδ h
项目
Œ·¨°
月份
²±·«
s ∗ x¦° x ∗ ts¦° ts ∗ tx¦° tx ∗ us¦°
固体
体积比
≥∂°
水分
体积比
• ∂°
气体
体积比
∂ ∂°
固体
体积比
≥∂°
水分
体积比
• ∂°
气体
体积比
∂ ∂°
固体
体积比
≥∂°
水分
体积比
• ∂°
气体
体积比
∂ ∂°
固体
体积比
≥∂°
水分
体积比
• ∂°
气体
体积比
∂ ∂°
t vy1z ux1z vz1y v|1| u{1s vu1t wu1v u|1y u{1t wx1y vs1v uw1t
u vy1z ux1v v{1s v|1| uz1y vu1x wu1v u|1u u{1x wx1y u|1| uw1x
v vy1z ux1z vz1y v|1| u{1s vu1t wu1v u|1y u{1t wx1y u|1| uw1x
w vy1z uy1s vz1v v|1| u{1v vt1{ wu1v u|1y u{1t wx1y u|1| uw1x
x vy1z ux1s v{1{ v|1| uz1v vu1{ wu1v u{1{ u{1| wx1y u|1t ux1v
皆伐
前 v年
平均值
 ¤¨±
√¤¯∏¨
²©
v¼¨ ¤µ¶
¥¨©²µ¨
¦¯ ¤¨µp
¦∏·¬±ª
y vy1z ux1t v{1u v|1| uz1v vu1{ wu1v u{1| u{1{ wx1y u|1t ux1v
z vy1z uv1t ws1u v|1| ux1u vw1| wu1v uy1x vt1u wx1y uz1x uy1|
{ vy1z uu1x ws1{ v|1| uw1x vx1y wu1v ux1| vt1{ wx1y uy1z uz1z
| vy1z us1| wu1w v|1| uu1z vz1w wu1v uw1y vv1t wx1y ux1t u|1t
ts vy1z uw1w v{1| v|1| uy1y vv1x wu1v u{1t u|1y wx1y uz1x uy1|
tt vy1z ux1s v{1v v|1| uy1| vv1u wu1v u{1x u|1u wx1y u{1v uy1t
tu vy1z uw1{ v{1x v|1| uy1| vv1u wu1v u{1x u|1u wx1y u{1z ux1z
t ws1w u{1| vs1z wu1x vu1z uw1{ wx1t vv1{ t|1t wy1t vy1t tz1{
u ws1w uz1v vu1v wu1x vt1{ ux1z wx1t vv1s t|1| wy1t vx1{ t{1t
v ws1w u|1v vs1u wu1x vv1{ uv1z wx1t vw1u t{1z wy1t vy1w tz1x
w ws1w vs1s u|1y wu1x vv1w uw1t wx1t vw1x t{1w wy1t vx1{ t{1t
x ws1w u|1u vs1w wu1x vw1u uv1v wx1t vv1v t|1y wy1t vv1z us1u
皆伐
后 v年
平均值
 ¤¨±
√¤¯∏¨
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v¼¨ ¤µ¶
¤©·¨µ
¦¯ ¤¨µp
¦∏·¬±ª
y ws1w uz1v vu1v wu1x u|1y uz1| wx1t vu1w us1x wy1t vu1w ut1x
z ws1w uy1w vv1u wu1x uz1y u|1| wx1t u|1z uv1u wy1t vs1x uv1w
{ ws1w uw1{ vw1{ wu1x uz1v vs1u wx1t u|1u uv1z wy1t vs1v uv1y
| ws1w uv1| vx1z wu1x uy1v vt1u wx1t u{1x uw1w wy1t u|1t uw1{
ts ws1w uz1y vu1s wu1x u|1{ uz1z wx1t vt1s ut1| wy1t vt1u uu1z
tt ws1w u{1v vt1v wu1x vs1w uz1t wx1t vt1z ut1t wy1t vv1u us1z
tu ws1w u{1u vt1w wu1x vs1y uy1| wx1t vu1z us1t wy1t vv1{ us1t
≠ ≥∂° }≥²¯¬§√²¯∏°¨ ³µ²³²µ·¬²±o • ∂° }º¤·¨µ√²¯∏°¨³µ²³²µ·¬²±o ∂ ∂° }√¤³²µ√²¯∏°¨ ³µ²³²µ·¬²±q
zxt 第 x期 康文星等 }杉木采伐对集水区土壤热状况的影响
u1x 土壤容积热容量 由于易变多相物质组合的不均一性 o因此 o要想得到土壤恒定的比热是不可能
的 ∀为了研究这个问题 o一般都是以土壤各组分构成性质为基础 o求得整个土壤容积热容量 o即 }
Π¦ € Ε Ηι # Π¦ι ktl
式中 } Π¦为土壤容积热容量 oΗι为土壤 ι组合量 o Π¦ι 为 ι组分容积热容量 ∀
根据 ⁄¨ qºµ¬¨¶kt|yvl提供的土壤各组份容积热容量数据 o结合ktl式就有kul式计算各层土壤的容积
热容量 o结果如表 v所示 ∀
Π¦ € uς¶ n w1u ς¦ n s1sst uς¤ n ∃σ kul
式中 } ∃σ为土壤有机质容积热容量修正值 ∀
u1y 土壤热扩散率 至今为止 o测定土壤热扩散率的方法是从热传导的物理过程中 o将热扩散率推导
出来 ∀当介体吸收热量时 o随着热量的通过 o在任一给定点上的温度都随时间而变 ∀不难证明 o介体温
度上升速率可以由以下微分方程给定 }
§ΗΠ§τ € Α§u ΗΠ§Ζu kvl
式中 §ΗΠ§τ为介体温度的上升速率 oΗ为温度值 oτ为时间 oΑ为热扩散率 oΖ为土壤深度 ∀
对方程kvl有很多可能的解 o选用哪一个需视所要解决的特殊问题而定k≤¤µ¶¯¤º ετ αλqot|x|l ∀假
定介体是半无限的 o并有均匀的热扩散率 o则从方程kvl解出的在土壤深度 Ζ处 o在时间刻 τ时的温度
Ηζ#τ的适宜解是 }
Ηζ#τ € Η¤ n Αεp Χ
u ≥¬±kuΠφ p Χul kwl
式中 Η¤为日平均温度 oΑ为温度波动的上下振幅 oφ为每天温度波动的周次 oΧ € kΠφΠΑlptΠu
用每天测得的地表及土深 x !ts !tx和 us ¦°的日平均温度和平均日变振幅 o并假定每厚度为 x ¦°
土层内的热扩散率是均匀的 o可根据kwl式求出实验集水区各层土壤的热扩散率 o结果列于表 w中 ∀
u1z 土壤导热率 这里仍采用热传导方程 o推算出土壤的导热率 Κ}
§ΗΠ§τ € kΚΠΠ¦l # δu ΗΠ§Ζu kxl
kwl式与kxl式都是热传导方程 o只不过其中的参数因子不同 ∀对照kwl式与kxl式 o不难发现 }
Α € ΚΠΠ¦ kyl
根据已计算得到的 Π¦和 Αo通过kyl式可得出各层土壤的导热率k见表 xl ∀
表 3 集水区不同土层土壤容积热容量 ≠
Ταβ . 3 Τηε ϖολυµε τηερµαλ χαπαχιτψ ατ διφφερεντ δεπτησιν τηε ωατερσηεδ ktsy #°pv ε p tl
因素
ƒ¤¦·²µ
土层深度
⁄¨ ³·«Π¦°
月份 ²±·«
t u v w x y z { | ts tt tu 平均„√¨ µ¤ª¨
s ∗ x u1tz| u1tyy u1tz| u1t|u u1txu u1t{t u1s{s u1syt u1suz u1twu u1txx u1txx u1tv|
皆伐前 x ∗ ts u1uy| u1uxx u1uzu u1u{z u1uwv u1uwu u1txx u1tuy u1sxu u1utw u1uu{ u1uux u1utw
…≤ ts ∗ tx u1vvz u1vwu u1vxz u1vxv u1vsy u1vsy u1utv u1t{u u1tsx u1uzv u1u|t u1uw{ u1uzy
tx ∗ us u1v|w u1vzz u1vyz u1vy{ u1vvx u1vvw u1uy{ u1uvw u1tvv u1vt{ u1v{z u1vt{ u1vtt
s ∗ x u1u{t u1uw| u1vvy u1vxs u1vvw u1uw| u1uz{ u1uwy u1uu{ u1vsu u1vty u1vtw u1u|s
皆伐后 x ∗ ts u1w|w u1wzy u1xty u1xs{ u1xuw u1wvu u1v|u u1v{y u1vyy u1wvy u1ww{ u1wxu u1wxv
„≤ ts ∗ tx u1yvy u1yus u1yww u1yxs u1yuy u1ys{ u1xxw u1xww u1xvs u1x{s u1x|w u1ytw u1yss
tx ∗ us u1y{u u1yzy u1y{{ u1yzy u1yvw u1ys{ u1xzs u1xyy u1xwu u1x{w u1yuw u1yvy u1yuw
≠表中的数据 皆伐前为 t|{w ) t|{y三年平均值 o皆伐后为 t|{{ ) t||s三年平均值 o下同 ∀ ⁄¤·¤¬±·«¨ ·¤¥¯¨¤µ¨ ·«¨ ¤√¨ µ¤ª¨¶©²µt|{w ·² t|{y
¥¨©²µ¨ ¦¯ ¤¨µ¦∏·¬±ªo²µ©²µt|{{·²t||s ¤©·¨µ¦∏·¬±ªo׫¨ ¶¤°¨ ¥¨ ²¯º q
{xt 林 业 科 学 v|卷
表 4 集水区各土层土壤热扩散率
Ταβ . 4 Τηε τηερµαλ διφφυσιϖιτψ ατ διφφερεντ δεπτησιν ωατερσηεδ ktspy#°pu¶ptl
因素
ƒ¤¦·²µ
土层深度
⁄¨ ³·«Π¦°
月份 ²±·«
t u v w x y z { | ts tt tu 平均„√¨ µ¤ª¨
s ∗ x s1sy s1sy s1sy s1s{ s1s{ s1s{ s1s{ s1sz s1sy s1sy s1sy s1s{ s1sz
皆伐前 x ∗ ts s1ww s1ws s1wu s1w{ s1wy s1wx s1xv s1wz s1xs s1w| s1wx s1x{ s1wz
…≤ ts ∗ tx s1v{ s1wy s1wx s1xx s1xt s1xt s1xu s1xs s1xt s1xw s1w| s1v{ s1w{
tx ∗ us s1vz s1ww s1wy s1ys s1xt s1w| s1xy s1xu s1w{ s1xy s1w| s1ws s1w|
s ∗ x s1tu s1tv s1tv s1tx s1tx s1ty s1ty s1ty s1tx s1tw s1tw s1tw s1tx
皆伐后 x ∗ ts s1w{ s1w| s1xs s1xt s1xt s1xu s1xt s1xs s1w| s1w| s1w{ s1xs s1xs
„≤ ts ∗ tx s1xt s1xt s1xu s1xu s1xv s1xu s1xu s1xt s1xs s1xs s1xt s1xt s1xt
tx ∗ us s1xu s1xt s1xv s1xw s1xw s1xv s1xv s1xu s1xt s1xt s1xu s1xu s1xu
表 5 集水区各土层土壤导热率
Ταβ . 5 Τηε τηερµαλ χονδυχτιϖιτψ ατ διφφερεντ δεπτησιν ωατερσηεδ k#°pt ε p t¶ptl
因素
ƒ¤¦·²µ
土层深度
⁄¨ ³·«Π¦°
月份 ²±·«
t u v w x y z { | ts tt tu 平均„√¨ µ¤ª¨
s ∗ x s1tv| s1tuv s1tvt s1tzx s1tyx s1tyy s1tzv s1txt s1tut s1tvs s1tvs s1tv| s1twx
皆伐前 x ∗ ts t1ssw s1|xs s1|xt t1s{| t1svw t1ss| t1tvx s1||y t1stz t1syy t1sst t1t{w t1svy
…≤ ts ∗ tx s1zzw t1sy{ t1sxv t1u|u t1ty| t1tzw t1txt t1s{y t1s{| t1uvy t1tvw s1{y| t1s|t
tx ∗ us s1{|v t1svw t1s{v t1wtv t1usx t1tvx t1uzv t1tyx t1svs t1u{u t1tuz s1|vv t1tvt
s ∗ x s1uzw s1u|u s1vsw s1vxv s1vxs s1vys s1vyw s1vx| s1vvw s1vuu s1vuw s1vuw s1vvs
皆伐后 x ∗ ts t1t|z t1utv t1ux{ t1uz| t1u{z t1uyx t1uus t1t|v t1tx| t1t|w t1tzx t1uuy t1uuu
„≤ ts ∗ tx t1vww t1vvy t1vzx t1vz{ t1v|u t1vxy t1vu{ t1u|z t1uyx t1u|s t1vuu t1vvv t1vvx
tx ∗ us t1v|x t1vyx t1wux t1wwx t1wuu t1v{u t1vyu t1vvw t1u|y t1vtz t1vyw t1vzt t1vzv
3 结果与分析
v1t 土壤组合 从表 u看出 o集水区土壤的三相组合中 o固相是最为稳定的 o土壤水分因气候等其它因
素变化而最易波动 o而它占土壤孔隙的变化 o又改变着土壤空气组合的比例 ∀土壤水分的年变化与大气
降水的年分布密切相关 o因此 o土壤水分和空气的互变 o也与降水的年分布一致 ∀表 t !u还表明 o无论杉
木林采伐与否 o集水区 s ∗ us ¦°土层的三相组合 o即随土层深度增加 o固液态组分比依次递增 o气态比
逐渐下降 ∀从表 u还看出 o杉木林采伐后的迹地土壤中固相组合比采伐前增大 ∀林木采伐时 o树木的倒
下 o搬运林木的拖运以及人为践踏等使表土层更加紧实 o即土壤密度增大 o总孔隙度减少 ∀但是 o采伐过
程对土壤的挤压作用 o只能影响到 us ∗ vs¦°深土层 o如表 u中 otx ∗ us¦°土层 o采伐后的固态百分比只
比伐前增加 s1x h ∀此外 ∀由于林木采伐后 o减少了因林木蒸腾对土壤水分的消耗 o土壤液相组合比也
增大 o土壤的气相组合比 os ∗ x !x ∗ ts !tx ∗ us¦°土层则分别减少了 tz1z h !t|1{ h !us1s h o表明采伐后
土壤的通气条件比采伐前差 ∀
v1u 土壤容积热容量 土壤的容积热容量取决各组份的组合状况 ∀表 v表明 o集水区 s ∗ us¦°深土壤
容积热容量的年变化与土壤组合液相比的年变化相符 ∀这显然是因为同一土层内固相的组合比在短期
内是不会发生变化的 o该组分的容积热容量也不会发生变化 ∀液相组合比随降水量的多少而变动 o其组
分的容积热容量也随之波动 ∀可见 o在同一土层内对土壤容积热容量影响最大的是土壤含水量 ∀
随着土层深度的增加 o土壤容积热容量逐渐增大 ∀显然 o土壤容积热容量这种空间分布规律与土壤
水分有关 o更多的是不同层次土壤密度的变化 ∀这表明在对土壤容积热容量的贡献上 o固态物质的作用
是不容忽略的 ∀相对而言 o气态物质对土壤容积热容量贡献非常小 o可把气相比排除 o其误差不会很大 ∀
从表 v看出 o林木采伐后 o集水区 s ∗ x !x ∗ ts !ts ∗ tx和 tx ∗ us ¦°各土层的容积热容量比采伐前分别
|xt 第 x期 康文星等 }杉木采伐对集水区土壤热状况的影响
增加了 z1t h !ts1{ h !tw1u h和 tv1x h ∀采伐过程中对表土层的压实作用 o增大了土壤固相组合比 ~失
去了植物蒸腾对土壤水分的消耗 o土壤中的液相比也增大 o因此 o土壤的容积热容量也增加 ∀可以推断 o
采伐后集水区各层体积相等的土壤温度每升高 t ε 所需的热量比采伐前多 ∀
v1v 土壤热扩散率 从表 w看出 o集水区土壤热扩散的年变化中 o雨季几个月热扩散率较大 ~干旱季
节 o热扩散率较小 o表明了土壤含水量对热扩散率的影响作用 ∀各层土壤热扩散率以 s ∗ x ¦°土层为最
低 o随着土层深度增加 o扩散率呈增大趋势 ∀因为表土层有机质含量较多 o土壤微生物活动频繁 o使表层
土壤颗粒变小 o结构疏松 o气态组分增大 o其绝缘效应 o极大地降低了热扩散效率 ∀随着土层加深 o土壤
容重增大 o固液相组合比增大 o孔隙度变小 o绝缘效应减少 o因而使热扩散率上升 ∀林木采伐后 o集水区
s ∗ x¦°土层的土壤热扩散率显著增大 o由伐前平均 s1sz ≅ tsp y#°pu¶p t增加到 s1tx ≅ tspy#°pu¶p t o增
加了 t倍多 ∀其它层次的热扩散率也都有增加 o但相对 s ∗ x ¦°土层 o增加的幅度很小 ∀采伐过程中 o
使 s ∗ x ¦°土层更加紧实 o土壤容重增加 o土壤孔隙度减少 o其绝缘效应也减少 ∀可见 o林木伐倒 !搬运
及人为的践踏作用 o对 s ∗ x¦°土层的热状况的影响是深刻的 ∀热扩散率是考虑了热容量的一个参数 o
也是决定温度衰减速率的重要指标 ∀从集水区土壤扩散率可以看出 os ∗ x ¦°土层温度振幅衰减迅速 ∀
其它层次缓慢许多 ∀这意味着表土层的年 !日温度波动甚为激烈 ox¦°以下土温变化平稳 ∀
v1w 土壤导热率 从表 x看出 o集水区土壤导热率在雨季较高 o旱季的月份较小 ∀当大气降水进入土
壤 o土壤水分代替空气时 o提供了土壤颗粒之间的桥梁 ∀尽管水的导热率较低 o但是比空气的导热率还
是要大 o这就是土壤在雨季中导热率升高的原因 ∀集水区土壤导热率的空间变化是随着土层深度增加 !
导热率逐渐增大 ∀在土壤的三相组合中 o以固相导热率为最高 ∀因此 o导热率随容重增大而增大 ∀在 s
∗ x¦°土层中 o孔隙度比其它土层大 o存在于孔隙中的空气也就多 o空气这种不良导体 o大大地降低了导
热效应 o使得 s ∗ x¦°土层的导热率比其它层次低许多 ∀杉木林采伐后 o各层土壤的导热率相应比采伐
前增加 ∀导热率决定着热量传递的速率 o因此 o热量在 s ∗ x ¦°土层传递缓慢 ox ¦°以下土层传递加快
这种性质 o不仅缓冲了地表温度对下层土壤的影响 o而且也限制了土壤热量向地表传递的速率 o从而缓
冲了外界环境对土壤系统的干扰 o保证了土壤系统内的平衡 ∀
综上所述 o土壤结构和土壤各组成成分深刻地影响着土壤热状况 o但对土壤热状况的某一因子而
言 o各组份的影响效应不同 o尤其各组分之间的相互作用 o使热扩散率和导热率变化更为复杂 o因此 o要
估价任何一种土壤结构或组分的单一效应是困难的 ∀
4 结语
杉木林集水区土壤容积热容量在时间上的变化为土壤含水量所制约 o随着土层深度增加 o热容量增
大 o在热状况各因子中 o热容量是较稳定的因子 ∀集水区土壤热扩散率和导热率在时间上的变化是不稳
定的 o且 s ∗ x¦°土层比其它土层少许多 ∀这是由于该层土壤微生物的作用使气态组分增大所致 ∀杉
木林采伐后 o集水区各层土壤的热状况发生变化 o尤其是 s ∗ x ¦°土层 ∀林木的倒下 !搬运及人为的践
踏作用 o改变了表土层的三相组合比 o导致了土壤热状况的变化 ∀土壤结构和土壤组分深刻地影响着土
壤热状况 o但对土壤热状况某一因子而言 o各组分间的相互作用 o使热状况和导热率变化更为复杂 ∀集
水区 s ∗ x¦°土层导热率比其它土层低得多 o热量在 s ∗ x¦°土层传递缓慢 ox¦°以下土层传递加快 o这
样不仅缓冲了地表温对下层土壤的影响 o而且也限制了土壤热量向地表传递的速率 o保证了土壤系统内
的平衡与稳定 ∀
参 考 文 献
康文星 o潘维俦 o田大伦 q杉木人工林生态系统环境的研究 Œ}小集水区土壤热性质 q中南林学院学报 qt|{| o|k增刊l }|u p tst
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王政权 o王庆成 o张彦东 q森林土壤物理性质的空间异质性的研究 q生态学报 ousss ouskyl }|wx p |xs
张合平 o田大伦 q杉木林生态系统人为干扰下土壤水分动态特征研究 q林业科学 ot||z ovvk¶³qul }zw p {v
syt 林 业 科 学 v|卷