热带季节雨林林窗小气候要素时空分布特征

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福建林学院学报2002,22(1):42 ̄46 Journal of Fujian College of Forestry 

热带季节雨林林窗小气候要素时空分布特征 张一平,窦军霞,马友鑫,刘玉洪,郭 萍 (中国科学院西双版蚋热带植物团,云南昆明650223) 

摘要:在雾凉季和干热季,对西双版纳热带季节雨林林窗进行了小气候垂直观测,通过对观测资 料的统计舟析.得出热带季节雨#林窗区域昼间树表温、气温、水汽压及相对湿度的时空分布 和变化规律,发现热带季节雨林林宙边缘壁面不仅具有显著的热力效应,而且具有明显的水汽 效应,并以琳窗北侧边缘效应最为明显.如此的热力、水汽效应势必对林窗区域立体空间的环 境异质性产生深到影响. 关键词:季节雨林;林窗边缘;热力效应;水汽效应;时空分布 中固分类号:¥71 8 512 文献标识码:A 文章编号:1001—389X(2002)01・0042—05 

Characteristics of Tridimensional Distribution of Microclimate in Tropical Seasonal Rain Forest Canopy Gap ZHANG Yi ping,1"9(3U Jun—xia,MA You—xin,LIU Yu—hong,GUO Ping (Xishuanghanna Tropical Botanical Garden.CAS,Kunming 050223.China) Abstract:Vertical measurements of microclimatic elements of canopy gap in tropical seasonal rain forest were conducted in fog—cool and dry—hot season in Xishuangbanna.Making use of these data,the daytime characteristics of temporal—spatial dis— trihution and variation of trunk surface temperature,air temperature,water vapor pressure and re[ative humidity in canopy gap were discussed.The finding showed that at the edge of canopy gap,there had not only remarkable thermal effect but also significant water vapor effect,in particularly at the north edge,which would greatly influence environmental hetero— geneity in tridimensional space of canopy gap. Key words:canopy gap;edge of canopy gap;thermal effect{water vapor effect}temporal—spatial distribution 

当今对森林更新、演替起着重要作用的林窗环境异质性研究已被广泛关 ].但是目前绝大多数 环境异质性研究,仅在水平空间上对环境要素变化规律进行探讨,忽略了林窗作为一个立体空间,其垂 直方向上也存在环境异质性这一问题.张一平等曾利用林窗边缘树干表面温度观测资料对林窗边缘热力 特征进行了初步研究,指出林窗边缘林墙面是一个不可忽视的热力作用面口Ⅲ, 为了进一步探讨热带季节雨林林窗立体空间的环境异质性,在雾凉季和干热季对西双版纳热带季节 雨林林窗不同方位小气候要素(气温、水汽压、湿度)的进行了垂直观测,通过对资料的统计分析,试探讨 热带季节雨林林窗边缘小气候要素的立体空间分布特征和变化规律. 

1 研究地概况和研究方法 1.1研究地概况 西双版纳位于云南省南部,终年受西南季风控制,属热带季风气候,1 a中有雾凉季(¨~2月)、干 热季(3~4月)和湿热季(5~10月)之分 j 在雾凉季晴天,雾浓且维持时间长,一般夜间22时后逐渐起 雾,到次日中午12时后才逐渐消散.干热季与雾凉季相比,雾生成时刻较迟,维持时间也较短,一般雾 在夜间z3时之后形成,而在上午10时左右就逐渐消散, 观测的样地位于云南省西双版纳州勐腊县勐仑镇的热带季节雨林自然保护区内(21。57 N、101。12 E,海拔 756 m).雨林群落高度40 m左右,结构复杂,分层现象明显 乔术层按高度即可分为3层:上层高30 m以 上,优势种主要为千果榄仁(Terminalia myriocarpa)、番龙眼(Pometia tomentosa);中层高度在16~30 m之 

基金项耳;云南省自然科学摹盘资助项目(98C098M);中国自挞科学基金资助项目09770141)}中国科学院 九五 重大科学基金资 助项目(KZ951-A1—104・01). 第1怍者俺升:张一平(1957).男.云南昆明^,研究员.博士.从事生态气候研究. 收稿日期t 2001—06一l4{修回日期:2001・07・09 

维普资讯 http://www.cqvip.com 第l期 张一平等:热带季节雨幸l=林窗小气候要素时空丹布特征43 问,常见种有云南玉蕊(Barringtonia macrostacqlya)、大叶自颜树(Gironnlera subaequaZis)、山焦(Mitrephora 7n口ingayi)等;下层高16 m以下,主要种包括云树(Garcinia cowa1)、假广子(Knema erratica)、细罗伞(Ar di i“lene )、蚁花(Me ettiopsis c d ii)及毒鼠子(Dichmpetalum gelonioides)等 ,灌木层除上层乔木 的幼苗幼树外,常见种有染木(Saprosma ‘nature)、狭叶巴戟(. ̄[orinda angustifi ̄lia)、玉叶金花(mussaenda )等,草本层与灌木层处于同一层次,种类不多,常见种有海芋(Alowasis,H口fmm d)、盈江南星(Arisae— “inkiangense)等.藤本及附生植物丰富,板根及茎花现象显著,是典型的季节雨林, 1.2研究方法 所选择的林窗是1997年掘根倒木形成.该林窗东北~西南向 长(约34 m),东南~西北向短(约18 m).近似纺锤形,轮廓图 (图1)的内圈线为实际林窗边缘(林窗边缘树冠垂线处),外圈线为 扩展林窗边缘(林窗边缘树干处).实际林窗的面积约l16 1TI ,扩展 林窗面积约449 in。. 在林窗中沿s~N、E~w设置2条观测样线,每条样线设置7 个观测点,考虑到边缘效应的作用,观测点设为不等距分布,分别位 于林窗中央、实际林窗边缘、扩展林窗边缘和林内.观测要素为地上 1.5 m高处最高、最低气温和气温、光照、地面温度及植物叶表面温 度;在林窗的东、南、西、北侧边缘(以林窗中央为基准,下同)和林 内观测了树干的不同高度(o、0.5、1.5、4、8、12、16、24、28 m)的表面 温度(红外辐射温度计,COMPAC3,日本Minol ca株式会社).另外 

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围1热带季节林林窗轮廓 l实际林窗边缘 2扩展林窗边缘 Figure 1 The 0ut line of tropical seas rain forem canopy gap 

在林窗中央、西侧和北侧实际林窗边缘及林内,利用树本身或当地生长竹子架设简易吊杆,悬挂内部放 有自记温度仪(TR一71型,日本T and D株式会社)的小型百页箱,用来测量不同高度的干湿球温度t进而 计算得到永汽压和相对湿度.由于林窗东侧和南佃I边缘的树木过于粗大,无法爬上树悬挂仪器,故东侧 和南侧实际林窗边缘的干湿球温度观测未能进行.而林窗中央观测高度仅有16 m,为了增加可比性,各 观测点的所用的资料高度统一订为0.5、1.5、4、8、12、16m.观测在2000年12月24~26日及2001年 4月5~7日的9~18时进行.观测期间天气晴好. 

2结果与分析 由于西双版纳地区雾凉季和干热季的气候状况有较大差异,所以将观测资料分为雾凉季(2000年1 2 月)和干热季(2001年4月)进行分析. 2.1 林窗边缘爱林内树干表面温度的时空分布 以往在对西双版纳热带次生林和季节雨 林林窗区域热力特征的分析研究中发现,林窗 不仅近地层水平空间存在热力差异,而且立体 空间同样也存在表面温度的显著差异.初步 认定在林窗区域除公认的3类热力作用面(林 冠面、林内地表面和林窗地表面)之外.还存在 第4类新的热力作用面,即林窗边缘林墙壁 面.4类热力作用面通过温度差异使热量平移 或垂直运动,影响林窗的热力状况,对林窗小 气候形成具有重要作用_8 . 季节雨林雾凉季和干热季林窗边缘及林内 树干表面温度时空变化,见图2.其结果与以往 研究结论相一致,不论是雾凉季,还是干热季, 林缘壁面均存在表温的高值区.因此可进一步确认林窗边缘林墙面具有不可忽视的热力作用.林窗边缘不 同方位、不同高度的树表温分布差异势必影响林窗边缘植物的生理生长活动,最终影响林窗的更新 

维普资讯 http://www.cqvip.com 福建林学院学报 第22卷 2.2气温的时空分布 2.2.1林窗边缘和中央及林内气温 雾凉季13时之前(图3a),西侧 和北侧林窗边缘、林窗中央及林内的 气温随时间的推移逐渐升高,但随高 度变化不大.13~17时之问,受林冠 面和林窗地表面放热的影响,以16 m 和地面为中心形成了气温高值区.1 7 时后气温值逐渐减小,并随高度变化 不明显. 干热季气温时空分布规律(图 )与雾凉季相似,但由于干热季雾散 日出时刻较早,且太阳高度角较大,因 此空气除本身可以吸收更多的太阳辐 射之外,还受其它热力作用面放热的 影响,促使其增温速度较快,温度值较 高,并且气温高值区出现和结束的时 间比雾凉季早. 

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时间/l- 图3林窗边缘、中央及林内气温时空分布 a雾凉季b干热季w西侧N北侧c中央In林内 Figu re 3 [ ̄emporaI and spatial distribution of a【f empefatu[-e at the edge and central 0f gap and【nterior of{orest;rl fog—coo]and dzy hot se ̄son