四川盆地北部湿地松人工林小气候特征研究

收稿日期 :2006-03-31 基金项目 :国家“ 十五” 科技攻关项目 , 长江上游低山丘陵区水源 涵养型值被建 设设技计 术研究与 示范(2001BA510B02-03)四川盆 周低山区 水 土流失综合治理技术与示范(2001BA 606A-06-3), 四川省森林培育重点学科建设项目 。 作者简介 :龚 伟(19-), 男 , 在读博士 , 主要从事生态林业工程 、水土保持方面教学与科研工作 。
6
四 川 林 业 科 技
27 卷
湿地松原产美国东南部 , 由于适应性强 , 早期生 长快 , 木材质量好 , 松脂产量高 , 所以世界上亚热带 和部分热带地区广为引种 。我国南方已有十多个省 (区)进行了较 大面积的造林 , 取得了良好效 果[ 1] 。 湿地松在我国大面积引种造林后对区域小气候的影 响和环境改善 方面和研究已 有报道 。 刘永 金等[ 2] 对广东省海康县 5 a 湿地松 +大叶相思混交林内光 照强度 、空气温度和相对湿度 、土壤温度和蒸发量与 同龄湿地松纯林 进行了比较研 究 。 林红军等[ 3] 对 广东省湛江地区的湿地松幼林内光照强度 、空气温 度和相对湿度 、土 壤温度与空旷地 进行比较研究 。 林永标等[ 4] 对广东省鹤山的 14 a 湿地松林内气温 和相对湿度 、土壤温度及其空气温度和相对湿度的 垂直变化进行了研究 。目前对湿地松林小气候的研 究主要集中在广东省范围内 , 而且主要针对湿地松 林对光照强度 、空气温度和相对湿度 、土壤温度和蒸 发量进行研究 。 鉴于此 , 本文以四川盆地北部湿地 松人工林为研究对象 , 在前人观测研究的基础上将 湿地松林对土壤 湿度 、风速 、降水 和 CO2 浓 度等的 影响一并进行观测 , 旨在进一步系统地揭示湿地松 林对小气候的影响作用和湿地松林对研究区环境的 改善作用 , 从而为湿地松的引种造林和研究区域附 近进一步实施退耕还林提供科学依据 。
根据“曲型性 、代表性和一致性” 的原则选择标 准地 , 观测林内距地表 1 .5 m 高度处空气温度和相 对湿度和风速 , 70 cm 高度处自由水面蒸发量和降 雨量 , 以及地表(0 cm)温度 、地表以下 5 cm 、10 cm 、 15 cm 、20 cm 深处土壤温度 、地表以下 0 ～ 20 cm 、20 ～ 40 cm 土层土壤湿度 。 使用仪器包括 T R-71 自计 温湿计 、曲管式地温表 、三杯轻便风速仪 、小型蒸发 皿 、JDZ-1 型数字雨量计 、口径为 30 cm ×100 cm 的 集雨槽 、环 形树 干茎 流雨量 接收 器 。 土 壤湿 度用 105 ℃烘干法进行测定 , 林冠截留雨量为林外降雨量 减去穿透林冠雨量和 树干茎流雨量 得到[ 5] 。 观测 工作在 2003 年 10 月和 2004 年 1 月 、4 月和 7 月进 行 。在每个月份观测降雨 , 并选择 3 d 晴天对除降 雨外的小气候 观测项目进行连续 24 h 观测 , 每 2 h 测定 1 次 。在距林缘 200 m 的空旷地上设置对照进 行比较 , 并在此收集林外降雨量 。2004 年 7 月在标 准地内建立一座 8 .5 m 高的临时气象观测塔 , 从距 地表 1 .5 m 高处每隔 2 m 到林冠层顶安置仪器和大 气采样口 , 观测空气温度和相对湿度 、风速 、CO2 浓 度的垂直变化 , CO2 浓度采 用 Li-6400 红外气体分 析仪进行测定 。
(1 .四川农业大学生态林业工程省级重点实验室 , 雅安 625014 ;2 .四川省林业科学研究院 , 成都 610081)
摘 要 :对四川盆地北部湿地松人工林小气候特征进 行了定 位观测 研究 , 并以空 旷地为 对照揭示 湿地松 林四季 对 小气 候的影响效应 。 研究结果表明 :(1)林内平均气温和 最高气 温均低 于林外 , 最低 温则相 反高于 林外 , 林内一 天 中大部分时间都存在逆温现象 ;(2)林内空气相对湿度高 于林外 , 白 天空气相 对湿度 自林冠 层顶部 向下递 增 , 而 夜 间冠层顶部和 林内下部高 、中部低 ;(3)林内土壤温度 低于林 外 , 而 林内表 层土壤 湿度高 于林外 ;(4)林内 风速小 于 林外 , 且自林冠层顶部向下递减 ;(5)林内蒸发量和降 水量小 于林外 , 林冠 层对降 水的截 留率随降 雨量的 增大而 减 小 ;(6)林内 CO2 浓度白天自林冠层顶部向下递增 , 而夜间则是林内下部和冠层顶部高 、林内中部低 。 关键词 :湿地松 ;小气候 ;人工林 中图分类号 :S716 文献标识码 :A 文章编号 :1003-5508(2006)03 -0005 -05
第 27 卷 第 3 期 2006 年 6 月
四 川 林 业 科 技 Journal of Sichuan Forestry Science and T echnology
Vo1 .27, No .3 Jun., 2006
四川盆地北部湿地松人 工林小气候特征研究 ＊
龚 伟1 , 宫渊波1 , 胡庭兴1 , 陈林武2 , 张发会2 , 王景燕Leabharlann , 朱志芳22 结果与分析
2 .1 林内气温的时空动态 2 .1 .1 气温的垂直变化
种是湿地松(Pi nus el liott ii ), 并有极少量的马尾松 (Pinus massoniana)、柏木(Cupressus f unebris)、桤 木(Al nus crenastogyne )、刺 槐 (Robiuia pseudoacacia)成小块状在林缘附近分布 。 林分密度 1100 ～ 1600 株·hm -2 , 平均树高 8 .2 m , 平均胸径 9 .7 cm , 郁闭度为 0 .85 。 1 .2 研究方法
(1 .Sichuan Proovincial Key Laborat ory of Ecologi cal Forest ry Engineering , Sichuan Agricult ural U niversit y , Ya' an 625014 ; 2 .S ichuan Academy of Forest ry , C hengdu 610081)
1 材料与方法
1 .1 研究区概况 实验研究点设在广元市城东 3 km 的碗厂沟 。
碗厂沟是 嘉陵江 左岸的 1 条一 级支流 , 位 于东 经 105。 54′24″ -105。 58′48″, 北 纬 32。 27′51″ -32。 31′39″。地处四川盆地北缘 , 米仓山南麓 , 属于秦巴 山余脉低山暴雨区 , 海拔 515 ～ 835 m , 地势由东北 向西南倾斜 , 为 单面山 , 坡 度 15。 左右 。 气候 受秦 岭和大巴山的影响 , 属北亚热带湿润季风气候 , 多年 平均气温 16 .1 ℃, 极端最高气温 41 .5 ℃, 极端最低 气温 -3 .5 ℃, ≥10 ℃积温 5056 .4 ℃, 无霜期 263 d , 年平均降雨量达 937 .2 mm , 年内降雨分配不均 , 主 要集中在 6 ～ 9 月 , 占全年降雨量的 72 .5 %。 由于 降雨集中 , 常出现冬干 、春旱 、初夏旱 、盛夏暴雨等自 然灾害 。 岩层为侏罗纪砂页岩 , 风化成土速度快 , 土 壤以山地黄壤为主 , pH 值为 4 .5 ～ 7 .0 , 土壤干燥紧 实 , 有机质含量低 , 属重粘土 , 部分地区有紫色土 、冲 积土和山地黄棕壤 。试验地林分是 1986 年 ～ 1989 年营造的水源涵养示范林 , 现存林分乔林层主要树
A Study of Microclimate Characteristics of Pinus elliottii Plantations in Northern Sichusan Basin
GONG Wei1 , GONG Yuan-bo1 , H U T ing-xing1 , CH EN Lin-wu2 , ZHANG F a-hui2 , WANG Jing-yan1 , ZH U Z hi-fang2
Abstract :Posit ioning w ere conducted on microclimate characteristics of Pi nuus elliott ii plantations located in northern Sichuan Basin and compared w ith t he bare land to reveal t he effects of pinus el liotti i plantations on microclimate in all seasons .T he result s showed that :(1)T he average air tem perature and maximum air temperature in forest <those on bare land but the minimum air tem perature in fo rest > that on bare land , f urt hermo re t he inversion phenomenon of ai r temperature existed obviously most of the time in a day .(2)T he ai r relative humidit y in f orest >that on bare land , and it gradually increased w it h t he descending height in the daytime in t he forest , but in the nig ht , it w as high on the canopy layer and at t he bot tom of fo rest , and low in t he middle of f orest .(3)The soil temperature in fo rest <that on bare land , and t he w ater content of surf ace soil layer in forest >that on bare land .(4)The wind speed in forest <t hat on bare land and it g radually decreased w ith t he heig ht descending in the forest . (5)The evaporation and precipitation in f orest <those on bare land , and the percentage of rain interceptio n of fo rest canopy decreased wit h the increased at mospheric precipit ation .(6)T he CO2 concentrat ion increased wit h the height descending f rom the canopy layer to the bot tom of forest in t he day time , and in t he night , it was hig h at t he bot tom and on the canopy layer of fo rest , and low in the middle of f orrest . Keywords :Pi nuus elliot tii , M icroclimate , Plantation