北京平原沙荒地不同造林模式的小气候变化分析

吕婷婷，贾黎明

(1.阳城县国营林场，山西 阳城 048100； 2.北京林业大学林学院，北京 100083)

森林小气候，指由森林及林冠下灌木丛、草被和枯枝落叶层等形成的一种特殊小气候，是森林生态系统中重要的环境因子。笔者在北京市选取具有代表性的平原沙荒地造林模式，在典型天气下进行小气候变化的测定与分析，可为正确认识森林的调节功能和效益，掌握此研究对象与周围小气候因子之间的关系，从而设计出最佳造林模式提供参考与建议。

1 试验地概况

试验地设在北京市共青林场、新城滨河森林公园、顺鑫绿色度假村和六合庄林场，属暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季炎热多雨，秋季干燥寒冷。海拔20 m～60 m，年均温10 ℃～12℃，全年无霜期180 d～200 d，年平均降水量600 mm，年平均日照时数2 000 h～2 800 h.

2 试验方法

2.1 样地设置

在北京市顺义区选取了欧美107杨纯林、加杨纯林和蒙桑+刺槐+法桐混交林3种造林模式，地理坐标分别为116°42′44″E，40°06′23″N；116°42′55″E，40°06′03″N；116°43′51″E，40°05′16″N.大兴区选取了油松纯林、刺槐纯林和五角枫+刺槐+油松混交林3种造林模式，地理坐标分别为116°14′19″E，39°41′34″N；116°14′18″E，39°41′36″N；116°13′45″E，39°41′46″N.样地基本情况见表1.

表1 样地基本情况

2.2 测定方法

采用便携式手持气象站在典型天气下定点定时测定，典型天气指夏季晴天、夏季阴天、秋季大风天气，四季的划分采用气象划分法。夏季8月分别选择晴天和阴天测定林内外空气温度和湿度；秋季11月在大风天气下测定林内外风速变化。从8:00～18:00，每隔2 h测1次，各测3 d，观测和数据记录需同步整点进行，以林外空地的测定值为对照。

3 结果与分析

3.1 不同造林模式林内外空气温湿度变化

3.1.1 顺义沙荒地

顺义夏季晴天和阴天不同造林模式林内外空气温湿度变化见图1.图中小写字母表示在0.05水平下比较差异显著，大写字母表示在0.01水平下比较差异极显著，未标代表差异不显著，下同。

由图1-a所示，顺义夏季晴天12：00时，气温达到1天中最大值，加杨纯林、欧美107杨纯林和蒙桑+刺槐+法桐混交林的林内空气温度极显著低于林外空地，分别比林外空地降低4.9 ℃，4.2 ℃，2.8 ℃.14:00时2种纯林的林内空气温度极显著低于林外。16:00时加杨纯林和欧美107杨纯林的林内空气湿度极显著高于林外空地，分别提高18.1%和10.8%.该地混交林和空地的空气温湿度差异不显著，原因跟混交林造林时间较短、郁闭度较低有关。由图1-b可知，顺义夏季阴天14:00时，加杨纯林和欧美107杨纯林的林内空气温度显著低于林外空地，下降幅度分别为3.3 ℃和2.5 ℃，3种造林模式和林外空地的空气相对湿度日变化差异不显著。

图1 顺义夏季晴天和阴天不同造林模式林内外空气温湿度变化

3.1.2 大兴沙荒地

大兴夏季晴天和阴天不同造林模式林内外空气温湿度变化见第33页图2.

由图2-a所示，大兴夏季晴天14:00时，气温达到1天中最大值，刺槐纯林、五角枫+刺槐+油松混交林的林内空气温度极显著低于林外空地，分别比林外空地降低3.6 ℃和2.9 ℃；14:00时这2种林分的林内空气湿度达到28.8%和27.9%，分别比林外空地显著增加6.0%和5.1%，表明此时这2种造林模式的降温增湿效果最强。油松纯林在夏季晴天白天各时段的降温增湿效果均较差，可能是由于郁闭度低，导致林内水汽流失。由图2-b可知，大兴夏季阴天3种造林模式和林外空地温湿度日变化差异不显著。

图2 大兴夏季晴天和阴天不同造林模式林内外空气温湿度变化

3.2 不同造林模式林内外风速变化

不同造林模式在秋季风速最大值时林内外风速变化见图3.

顺义区，在3日测定期间，起风时间段分别为12:00～16:00，13:00～16:00，10:00～14:00，风速达到最大值的时间分别为14:00，14:00，12:00.由图3-a所示，第1天风速最大值为7.1 km/h，此时欧美107杨纯林、加杨纯林、蒙桑+刺槐+法桐混交林的林内风速分别比林外空地低4.5 km/h，3.9 km/h，0.4 km/h；第2天风速最大值为7.2 km/h，此时欧美107杨纯林、加杨纯林、混交林的林内风速分别比林外空地低3.9 km/h，2.5 km/h，1.4 km/h；第3天风速最大值为14.4 km/h，此时欧美107杨纯林、加杨纯林、蒙桑+刺槐+法桐混交林的林内风速分别比林外空地低9.0 km/h，5.3 km/h，4.1 km/h.

大兴区，在3日测定期间，起风时间段分别为10:00～16:00，10:00～16:00，14:00～18:00，风速达到最大值的时间分别为14:00，14:00，16:00.由图3-b所示，第1天风速最大值为9.7 km/h，此时油松纯林、刺槐纯林、五角枫+刺槐+油松混交林的林内风速分别比林外空地低6.5 km/h，6.0 km/h，4.3 km/h；第2天风速最大值为11.5 km/h，此时油松纯林、刺槐纯林、五角枫+刺槐+油松混交林的林内风速分别比林外空地低6.5 km/h，4.9 km/h，3.5 km/h；第3天风速最大值为13.6 km/h，此时油松纯林、刺槐纯林、五角枫+刺槐+油松混交林的林内风速分别比林外空地低8.9 km/h，6.7 km/h，5.8 km/h.

图3 不同造林模式在秋季风速最大值时林内外风速变化

4 结论

夏季晴天时，在顺义加杨纯林和欧美107杨纯林的降温增湿效果最优，混交林降温增湿效果和空地差异不显著；在大兴刺槐纯林、混交林的降温增湿效果最优，油松纯林的降温增湿效果最差。夏季阴天时，6种造林模式降温增湿效果与林外空地差异均不显著。秋季大风天气时，在顺义欧美107杨纯林的防风效果最优，其次是加杨纯林，最后是混交林；在大兴油松纯林的防风效果最优，其次是刺槐纯林，最后是混交林。

不同造林模式的降温增湿效果跟郁闭度有关，郁闭度<0.5的纯林或混交林降温增湿效果较差；郁闭度>0.5的纯林或混交林降温增湿效果较好。不同造林模式的防风效果跟郁闭度、树种、树种组成有关。郁闭度>0.5的阔叶纯林防风效果较好，而郁闭度<0.5的针叶纯林防风效果也较好。不论郁闭度大小，混交林的防风效果均相对较差。