黑河森林生态站林内外主要气象因子月变化规律研究

骆媛媛，李明文，王慧，杜鹏飞*

(1.黑河市林业科学院，黑龙江 黑河 164300；2.黑龙江黑河森林生态系统国家定位观测研究站，黑龙江 黑河 164300；3.中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所，北京 100091)

森林是陆地生态系统的主体，是人类赖以生存和发展的基础资源，具有维护地球生命、改善人类生存空间的生态价值[1]。森林能够防风固沙、涵养水源、净化空气、吸尘去噪、冬暖夏凉、减免灾害[2]，同时还可以削弱林内太阳辐射强度，降低林内温度，增加林内空气湿度，降低林内风速，截留大气降水，降低林内CO2浓度[3]。森林小气候是诸多生物因素和非生物因素之间相互长期作用积累而成，森林植被在小气候的形成过程中起着举足轻重的作用[4]。气象因子研究是森林生态系统定位研究的主要内容之一,对揭示和发现森林小气候的动态变化规律具有重要意义[5]。本文通过对景区分站林内、林外主要气象因子月变化规律进行分析和研究，揭示森林与环境因子之间的相互关系，旨在为合理经营利用森林资源和维护黑河森林生态系统的健康稳定提供理论依据[6]。

1 研究区概况

研究地位于景区分站龙门石寨试验区内，海拔412 m。48°41′N，126°19′E。属温带大陆性季风气候带，该区冬长夏短，夏季气候宜人，降雨主要集中在6月至9月，年降水量500～550 mm。年平均气温为-1.5 ℃，积温1800～2000 ℃，无霜期100～110 d。林分类型主要以蒙古栎林、落叶阔叶林为主，主要有蒙古栎、白桦、黑桦、山杨、紫椴、水曲柳、黄波萝、山槐等几十种乔木树种，还伴有珍珠梅、绣线菊、刺玫果、刺五加等十余种灌木树种，石寨内熔岩被地衣苔藓所覆盖，土壤以暗棕壤，草甸土和沼泽土为主。

2 研究方法

2.1 气象站点布设

根据中央气象局编定的《地面气象观测规范》,在景区分站观测场内建立林内、林外(21 m高塔上)两个完全相同的自动气象站作为对照观测，气象仪器的布设按照《地面气象观测规范》的要求进行，本研究选用的气象站为美国Vantage Pro2型号自动气象站，本研究重点对林内、林外温度、湿度、风速、太阳辐射4个气象因子进行分析。

2.2 监测数据的选择

选择2018年1月、5月、8月和11月观测的气象要素数据，整理并分析数据，以每个观测月的日均数据进行其月动态变化分析。

2.3 数据分析方法

采用林内、林外气象要素的对比分析方法，对2018年1月、5月、8月和11月连续观测的气象数据进行统计计算，用同期林内、林外气象因子的差值(气象因子差值=林外气象因子值-林内气象因子值)来分析小气候特征的差异[7-8]，研究林内外气象因子月动态变化差异及规律。

3 结果与分析

3.1 林内外空气温度月动态变化

林内外月均气温变化趋势基本一致，林外空气温度月均值均高于林内，见图1。1月林内温度日均值平均在-26.5～-18.8 ℃之间(占50%)，林外温度日均值平均在-25.1～-18.0 ℃之间(占50%)。5月林内温度日均值平均在10.2～15.1 ℃之间(占50%)，林外温度日均值平均在10.8～17.0 ℃之间(占50%)。8月林内温度日均值平均在17.3～19.4 ℃之间(占50%)，林外温度日均值平均在18.7～21.1 ℃之间(占50%)。11月林内温度日均值平均在-13.9～-3.0 ℃之间(占50%)，林外温度日均值平均在-12.7～-2.6 ℃之间(占50%)。空气温度8月达到最高，1月达到最低，林内空气温度全年平均值低于林外。

图1 林内、林外空气温度月动态变化

3.2 林内外空气湿度月动态变化

1月林内湿度日均值平均在71.2%～80.7%之间(占50%)，林外湿度日均值平均在68.8%～80.1%之间(占50%)。5月林内湿度日均值平均在44.5%～68.7%之间(占50%)，林外湿度日均值平均为35.4%～67.3%之间(占50%)。8月林内湿度日均值平均在83.1%～90.8%之间(占50%)，林外湿度日均值平均在73.2%～83.5%之间(占50%)。11月林内湿度日均值平均在68.8%～83.8%之间(占50%)，林外湿度日均值平均在62.2%～78.1%之间(占50%)，见图2。

图2 林内、林外空气湿度月动态变化

1月林内太阳辐射日均值平均在7.5～12.2 W/m2之间(占50%)，林外太阳辐射日均值平均在51.8～67.3 W/m2之间(占50%)。5月林内太阳辐射日均值平均在83.3～145.0 W/m2之间(占50%)，林外太阳辐射日均值平均在213.3～316.5 W/m2之间(占50%)。8月林内太阳辐射日均值平均在41.0～71.1 W/m2之间(占50%)，林外太阳辐射日均值平均在165.4～292.3 W/m2之间(占50%)。11月林内太阳辐射日均值平均在17.5～40.8 W/m2之间(占50%)，林外太阳辐射日均值平均在57.7～77.3 W/m2之间(占50%)。林外太阳辐射强度月平均值始终高于林内，见图3。

图3 林内、林外太阳辐射月动态变化

3.3 林内外风速月动态变化

1月林内风速日均值平均在0.1～0.3 m/s之间(占50%)，林外风速日均值平均在1.9～3.9 m/s之间(占50%)。5月林内风速日均值平均在0.3～1.0 m/s之间(占50%)，林外风速日均值平均在4.0～6.5 m/s之间(占50%)。8月林内风速日均值平均在0.0～0.2 m/s之间(占50%)，林外风速日均值平均在1.8～4.5 m/s之间(占50%)。11月林内风速日均值平均在0.3～0.6 m/s之间(占50%)，林外风速日均值平均在2.3～5.0 m/s之间(占50%)。林外风速月平均值均远高于林内，见图4。

图4 林内、林外风速月动态变化

4 结论

不同月份林内、林外的4个气象因子总体表现规律基本保持一致，林外温度、太阳辐射、风速均高于林内，而林内湿度显著高于林外。森林树木树冠对太阳辐射的吸收作用，导致林内空气温度月平均值均低于林外；森林林冠层对地面进行覆盖，使林内比林外保持了较高的湿度，因而林内空气湿度月均值均高于林外；太阳辐射穿透树木冠层进入林内，冠层的枝条和叶片对太阳辐射都有一定程度的阻挡，致使林内太阳辐射月均值远小于林外；森林树冠对风能够起到显著的阻挡作用，使得林外风速月平均值均远高于林内。