南瓮河自然保护区杜鹃落叶松林土壤温度变化分析

赵希宽，李慧仁，刘霞

(大兴安岭农林科学院，黑龙江嫩江源森林生态系统国家定位观测研究站，黑龙江 大兴安岭 165000)



南瓮河自然保护区杜鹃落叶松林土壤温度变化分析

赵希宽，李慧仁，刘霞

(大兴安岭农林科学院，黑龙江嫩江源森林生态系统国家定位观测研究站，黑龙江 大兴安岭 165000)

通过对南瓮河自然保护区内杜鹃落叶松林不同层次土壤温度的对比分析，研究了各层土壤温度随时间变化规律及其垂直梯度变化特征。结果表明：杜鹃落叶松林5～10 cm、30～40 cm之间的土壤温差变化较小，10～20 cm、20～30 cm之间的土壤温差变化较大；夏季时土壤最高温度出现在5 cm层，冬季时最高温度出现在40 cm层；土壤各层的年温差随深度的加深而逐渐减小，最高温度出现在7月，最低温度出现在2月。

杜鹃落叶松林；土壤温度；变化规律

林地土壤温度的变化影响着种子的萌发、幼苗和根系的生长发育，还影响着植物对水分、养分的运输和吸收及土壤中有效养分的变化[1]。近年来，关于西双版纳人工雨林区[2]、三江平原湿地区[3]等地的土壤温度变化规律的研究相对较多，而对大兴安岭林区的森林土壤温度变化规律的研究则较少。本文通过对南瓮河自然保护区杜鹃落叶松林地土壤温度变化规律分析，旨在为大兴安岭地区杜鹃落叶松林的生长提供科学依据。

1 试验地概况

南瓮河国家级自然保护区，位于黑龙江省大兴安岭地区，地处大兴安岭支脉伊勒呼里山的南麓。地理坐标51°05′07″—51°39′24″ N，125°07′55″—125°50′05″ E。

该区属低山丘陵地貌，地形起伏不大，地势北高南低，西高东低，海拔500～800 m，最低海拔370 m，最高海拔1 044 m。气候属寒温带大陆性季风气候，冬季受西伯利亚寒流的影响，异常寒冷，晴燥少雪而漫长，长达9个月，年平均气温-3 ℃，极端最低温度-48 ℃。相反，温暖季节甚短，夏季最长不超过1个月，极端最高气温36°，无霜期90～100 d。初霜始于9月中旬，晚霜到翌年五月中旬，年降雨量500 mm左右。

2 试验内容

通过2014年8月到2015年7月，对南瓮河自然保护区内杜鹃落叶松林土壤5、10、20、 30、40 cm温度的测定，研究分析土壤温度在垂直方向的变化特征和同一土壤层温度在不同时间的变化情况，以及各土壤层温度极值和出现时间。由于该地区处于高寒地带，土壤的融冻影响林地内土壤水分的变化，进而对森林和林内植被产生一定影响，而土壤温度则是影响融冻的一个重要因素。通过对杜鹃落叶松林内各层土壤温度的测定，分析土壤温度在垂直方向的变化特征和土壤随时间的变化规律，以期为杜鹃落叶松林的其他研究提供理论依据。

3 试验方法

在试验地内选取一固定位置，挖一深40 cm坑，选取一面垂直剖平，在该剖面5、10、20、 30、40 cm处安装探头后回填，通过数据线连接固定采集器。连续测定该剖面各层温度。

通过对2014年8月到2015年7月每天土壤温度的测定，按时间先后，以时间为横坐标(t)，土壤温度为纵坐标(T)，绘制土壤温度随时间的变化曲线(图1)。T=T(t),T为土壤温度，t为时间[4]。

图1 各层土壤温度变化

通过对各层土壤温度在不同时间的差异的测定，选取这一年内土壤各层温度的最大值(max)和最小值(min)出现的时间。

图2 各层土壤温差

比较土壤温度在深度变化时，土壤温度的差异。温差是上层土壤温度减下层土壤温度。取每月平均温度进行计算(图2)。

T差=T上-T下，T差表示温差，T上表示上层温度，T下表示下层温度。

4 结果与分析

4.1 从图1可以看出，在2014年8月到2015年7月，各土壤层温度的变化趋势。土壤温度变化与气候变化规律有一致性，随着气温的年变化，土壤温度也出现相应的变化，在5、10、20、 30、40 cm深度的土壤温度峰值对应的是气候在年变中的峰值。在3月末 、4月初和9月末各层土壤温度变化较接近。土壤传递热量的功能弱，影响土壤上下层的温度变化。在3月末 4月初气温开始回升，而在9月末时气温则开始下降。气温对上层土壤温度影响较大，深层变小，上层回升速度快，下层回升速度慢，3月末4月初时出现各层温度相差较小；同样，在温度下降时，上层变化快，下层土壤温度变化慢，在9月末时出现温度较接近。

4.2 5 cm层土壤温度年变最大，40 cm层土壤温度年变化最小。土壤温度最大值出现在7月， 5、10、20、 30、40 cm各层土壤温度最大值分别为19.67、18.66、16.54、14.99、14.14℃，最小值出现在2月，5、10、20、 30、40 cm各层土壤温度最小值分别为-7.48、-7.13、-6.36、-5.44、-4.89 ℃。

4.3 夏季各层土壤温度随深度的加深逐渐降低，土层越深温度越低，而土壤温度在冬季时，各层土壤温度随深度的加深逐渐升高，土层越深温度越高。土壤温度在夏季时，最高温度出现在5 cm层，冬季时，最高温度出现在40 cm层。在土壤未冻结时，因气温对土壤温度影响较显著，因而出现近地面温度高于深层温度，在土壤冻结时，因冻结影响温度传递，所以出现深层温度高于近地面温度。

4.4 土壤温度大于0 ℃时，随着温度下降，5 cm层土壤温度最先达到0 ℃；土壤温度小于0 ℃时，随着温度升高，5 cm层土壤温度最先达到0 ℃。其他各层温度相应滞后。说明在气温变化时对上层温度影响最为显著，而土壤越深，温度对其影响出现滞后。所以土壤对热量的传递随土壤深度的加深而减缓。

4.5 5～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm各层的温差变化，5～10 cm、30～40 cm处温差变化相对平稳，10～20 cm、20～30 cm处的温差波动较大。

5 结论

5.1 杜鹃落叶松林5～10 cm、30～40 cm之间的土壤温差变化较小，10～20 cm、20～30 cm之间的土壤温差变化较大，且在11月出现极大波动。

5.2 杜鹃落叶松林土壤温度在夏季时，最高温度出现在5 cm层；冬季时，最高温度出现在40 cm层。

5.3 5 cm和40 cm层之间的温差最大为7.09 ℃，最小为0.11 ℃。

5.4 杜鹃落叶松林土壤各层的年温差随深度的加深，逐渐减小。最高温度出现在7月，最低温度出现在2月，且深层的最低、最高温度滞后于上层。

[1] 王凤,宋春雨,韩晓增.东北黑土区土壤温度变化特征[J].黑龙江农业科学，2006(6)：31-33

[2] 刘文学,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，1977,20(1)：16-20

[3] 王世岩,杨波.三江平原典型湿地土壤温度变化及其影响因子分析[J].地理研究，2003,22(3):389-396

[4] 刘士军.高寒冻土区土壤温度垂向变化特征分析[J].黑龙江水利学报，2007,34(3)：36-38

Variation of Soil Temperature of mixed forest ofRhododendrondauricumandLarixgmeliniiin Nanwenghe Nature Reserve

Zhao Xikuan,Li Huiren,Liu Xia

(Daxing’anling Academy of Agriculture and Forestry,Heilongjiang Nenjiang Source of Forest Ecosystems National Observation Station,Jiagedaqi 165000,China)

Soil temperature ofRhododendrondauricumandLarixgmeliniiplantation in Nanwenghe Nature Reserve were analyzed. Variation rules and variation characteristics of its vertical gradient in each layer were studied through analyzing data in soil layer. Result shows that the variation of soil temperature is little in the soil layer (5-10 cm & 30-40 cm) and that is large in the soil layer (10-20 cm & 20-30 cm);the highest temperature appeared in 5cm layer in summer and that appear in 40cm layer in winter; the annual temperature difference of the soil layers decrease with the increase of the depth;the maximum temperature appear in July and the lowest temperature appear in February.

RhododendrondauricumandLarixgmeliniiplantation; variation of soil temperature; variation rules

1005-5215(2016)10-0008-02

2016-09-06

赵希宽(1980-)，男，大学，工程师，从事森林生态学研究，Email:350340207@qq.com

S152.8;S791.22;Q949.772.3

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.10.003