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防护林气象因子监测

时间:2023-11-15 百科知识 版权反馈
【摘要】:森林小气候是森林生态系统功能研究的重要内容之一。第二日早上8时开始,林内温度逐渐上升,中午12时温度达到最高30.21℃,此后温度开始缓慢下降。林内湿度从17日17时起开始逐步上升,至19时湿度从62.02%上升到94.15%,整个夜间湿度90%以上。林缘湿度变化趋势在17时至早上7时与林内基本相同,也是逐渐下降,夜间湿度基本稳定在100%。总的说来,林内温、湿度变化比较平稳,林外变化剧烈。

五、防护林气象因子监测

(一)温度和湿度

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,评价森林的环境效益,为合理利用森林和营造人工生态系统提供依据。森林生态系统可以有效调节大气温度,使温度变化处于一个相对狭窄的范围内,因此森林又被称为大自然的“空调”。

1.防护林带的观测

2008年9月中旬慈溪市的气温相当高。在9月17日17时至9月18日17时,把两台智能便携式数据记录仪(RC-HT501A)分别放在林内中心部位和林缘(高度2m),监测温度、湿度的昼夜变化差异。

林内温度从9月17日17时起开始逐步下降,至19时温度从32.70℃下降到25.78℃,整个夜间(晚7点至早7点)温度在24℃至26℃之间波动。第二日早上8时开始,林内温度逐渐上升,中午12时温度达到最高30.21℃,此后温度开始缓慢下降。林缘温度变化趋势在17日17时至第二日7时与林内基本相同,也是逐渐下降,并且夜间温度在22℃-25℃之间波动。夜间林缘温度比林内稍低1℃-2℃。但从早上7时开始,温度迅速上升,至13时达到最高温度49.59℃,此后开始迅速下降。图11中,林缘温度出现的两个异常点,可能受到热风影响所致。

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图11 林内、林缘温度一昼夜变化图

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图12 林内、林缘温度一昼夜变化图

林内湿度从17日17时起开始逐步上升,至19时湿度从62.02%上升到94.15%,整个夜间湿度90%以上。第二日早上8时开始林内湿度逐渐下降,中午11时达到最低点63.15%,此后湿度开始缓慢上升。林缘湿度变化趋势在17时至早上7时与林内基本相同,也是逐渐下降,夜间湿度基本稳定在100%。但从7时开始,湿度迅速下降,至13时湿度仅为21.63%,此后开始迅速回升。

总的说来,林内温、湿度变化比较平稳,林外变化剧烈。显然,造林改变了局部小气候。在高温季节,白天林内降温保湿的效应非常明显。

2.滨海示范园区的观测

2004年初,在杭州湾滨海绿地试验区果桑林内和无林荒草地各设置一台Mornitor小型自动气象站(澳产),测量指标主要包括大气温度、空气相对湿度、降雨量、风速、风向、大气压和土壤温度等。经过一年监测,得到如下结果。

如图13所示,林内年平均气温(16.40℃)与未造林的荒地(16.24℃)相差不大。在2004年4月至11月,林内外月平均温度几乎完全相同,而是年12月至次年3月,林内温度比对照点高出0.2℃-0.3℃。由于果桑林为2003年造林,2004年上半年还未形成完整的森林系统,郁闭度较小,因此与对照相比温度没有显著差异,但在冬季还是显示出一定的保温能力。

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图13 试验林内与无林荒草对照月平均温度变化

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图14 试验林内与无林荒草对照月最高温度

尽管果桑林内月平均温度与对照点差异不大,但从月最高温度来看,森林调节大气温度的效应还是非常明显(图14)。2004年5月-10月之间,林内月最高温度低于无林荒草对照0.97℃-4. 18℃,其中温度最高的8月份效果最为明显,林内最高温度低于林外4.18℃;而是年11月至次年3月林内月最高温度明显高出对照0.76-8.63℃,在温度最低的1、2月份效果最为明显,充分说明森林在夏季可以调节降低高温,而在冬季起到保温的作用。

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图15 果桑林内与对照空气相对湿度

森林生态系统通过植物蒸腾和冠层遮荫等方式改变系统内部的温湿条件,有效调节系统内部环境。从图15可以看出,果桑林内空气相对湿度与对照点变化趋势基本相同,各月份间波动都比较小(在75%-91.38%之间)。2004年4月-10月,果桑林内空气相对湿度(平均为85.25%)明显高于对照点(平均为80. 32%),经方差分析发现两者之间存在显著差异(p﹤0.05),表明果桑林在落叶前能明显增加林内空气湿度;而是年11月份果桑林落叶后至次年长叶前,则无林荒草对照月平均空气相对湿度大于果桑林,这可能是因为冬季海涂风较大,且以西北风为主,将海中大量的水汽带入实验区,而林地内由于树木的阻挡作用降低了风速,也阻挡了部分水汽的进入。

(二)降雨量

森林冠层叶片和枝条可以有效地截留降水,从而改变降水在森林生态系统内的分配。由于未涉及到树干茎流,因此在本研究中将林外降水量和林内降水量的差值定义为冠层截留量。

表18 果桑林内与对照点降雨量

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从表18可以看出,无林荒草对照点的年降水量为1336.5mm,而林内降水量为1110.3mm,林冠层全年截留降水量为226.2mm,占全年降水量的16.92%,冠层截留效应明显。各月份内降水量也存在较大差异,11月至次年4月份是降水量较少的月份,降水量均在100mm以下;5月-10月各月份降水量都较大,基本上都在120mm以上,占全年总降水量的62.82%。

从冠层截留量来看(图16),全年的冠层截留量均比较大(均在10mm以上),这可能与本研究中未考虑树干茎流的原因有关。截留量随着降雨量的增加呈现先增加后降低的过程,即在降雨量较小时,截留量与降雨量成正比,当降雨量超过一定的阈值(约120mm)后,截留量与降雨量成反比。同时还发现5月至10月份(平均19.73mm)比11月至次年4月份(平均17.95mm)略大,但差异不显著。而从冠层截留率来看,5月份截留率小于10%,这是因为5月份的降水量最大(187.2mm),较其他月份均在10%以上;5月至10月份由于降水量大,导致其冠层截留率明显低于11月至次年4月份。

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图16 降雨量与冠层截留量的关系

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图17 果桑林内与对照大气压动态

(三)大气压

从图17中可以看出,全年月平均大气压的变化虽也呈S形,但变化趋势与大气温度的变化规律完全相反,即气温越高对应着越低的气压。通过线性拟合发现无论是林内还是对照点大气温度与大气压间存在显著的负相关(图18)。

同时还可以发现,3、4月份林内月平均大气压(1027.39、1020.45hPa)与对照点(1026.03hPa、1019.42hPa)基本相同,5-10月则明显低于对照点2.98hPa,11月两者之间又基本相同,之后3个月内则是高出对照点1.91hPa。这表明树木在生长季节内有降低大气压的作用,树木停止生长后林木有增加大气压的作用。

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图18 果桑林内与对照大气温度与大气压间的关系

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