摘要：红壤丘陵区森林植被恢复后，对水分和热量均有明显的调节作用，尽管林内穿透雨只占林外降水量的 90% 左右，但相对湿度始终高于林外，森林可以增湿、调湿，提高水分利用效率。同时，林内气温、地温始终低于林外，随着林龄的增长，这种作用愈加明显。

关键词：红壤丘陵；森林植被恢复；水分；热量

中图分类号：S716

文献标识码：A

文章编号：1000-3037(2001)05-0457-05

　　我国南方红壤丘陵区是世界上一个特殊的生态类型区，与其同纬度的大部分地区现今多为干旱草原或沙漠所据，受东南季风之惠，本区打破了这一规律，形成温暖湿润的自然环境，水热资源丰富，生物种类繁多，生物循环再生和土地更新能力强，土地利用方式多种多样，是我国自然生产潜力最高的地区之一。但由于人口众多，加之管理不善，在 20 世纪 70 年代末 80 年代初，这里曾一度成为我国仅次于黄土高原的水土流失严重区。80 年代中后期，我国开展了大规模的红壤丘陵综合开发治理，目前已经初见成效，许多丘陵坡地森林植被得到恢复，土地利用和土地覆被发生很大变化，特别是东南红壤丘陵区常绿覆被大幅度增加，江西、广东、广西、福建等省（区）森林覆盖率已经超过 50%。而森林植被的变化对小气候、水文状况和土壤性质都产生很大影响，尤其是森林植被的小气候效应最为明显^[1,2]。本文以中国科学院千烟洲试验站为例，应用林内、外多年定位观测资料，对红壤丘陵区森林植被的小气候效应作一分析。

1　研究区概况

　　千烟洲试验站位于江西省泰和县境内，始建于 1983 年，地处北纬 26°44′48″，东经 115°04′13″，土地总面积 204hm²，含 3 个小流域，81 个小山丘，海拔多在 100m 左右，相对高差 20～50m，属中典型红壤丘陵区。试区年平均气温 17.8℃，≥0℃活动积温 6523℃，≥10℃活动积温 6015℃；年平均降水量 1443.1mm，年蒸发量 1316.5mm；年日照时数 1785h，年日照百分率 44%，太阳总辐射量 4349MJ/m²；无霜期 290 天，具有典型的亚热带季风气候特征。主要土壤类型有红壤、水稻土、潮土、草甸土等，成土母质多为红色砂岩、砂砾岩或泥岩，以及河流冲积物。水文系赣江二级支流架竹河流域，年径流量 5609万m³，多年平均流量 1.78m³/s。

　　试区的地带性植被应为亚热带常绿阔叶林，但由于多年的乱砍滥伐和过度樵采，千烟洲开发前已退化为草丛和灌丛，有林地面积只有 0.67hm²，森林覆被率
0.3%^[3]；荒丘荒坡占土地总面积的 84%；土地覆被主要是以草灌丛为主的季节性绿色覆被，占土地总面积的 92%，常绿覆被不足 2%。到 1997 年，以湿地松和柑桔为主的常绿覆被上升为 76%，而季节性绿色覆被则下降到占土地总面积的 17%。现有林分基本为 1985 年营造的人工纯林，主要树种有湿地松 (Pinus elliottii)、马尾松 (Pinus massoniana)、杉木、木荷 (Schina superba)等。据 1999 年调查，湿地松活立木平均高度为 10.1m，胸径 15.6cm，密度 1736 株/hm²。马尾松活。立木平均高为 8.0m，胸径 11.5cm，密度 2187 株/hm²。由于林分基本郁闭，林下植被很少，基本上是一些发育不良的植物，如山芝麻 (Holicter ssangulifolia)、算盘子 (Glochidionpuberun)、刺芒野古草 (Arundineselosa)、细毛鸭嘴草 (Lschaemumindicum)、金茅 (Eulaliaspecicsa) 等，亦有少量的美丽胡枝子 (Lespedezaformosa)、映山红 (Hododendronsinsii) 等小灌木在林间零星分布。

2　研究资料

　　在千烟洲试验站低丘缓坡，按地面气象观测规范建有地面观测场，观测自 1985 年开始；1997 年又增添了 AMRS-I 气象辐射自动观测系统。气象站西湿地松林内设有林内地面观测场，观测自 1988 年起。气象站西南湿地松林内安装有森林 MAOS-I 小气候梯度自动观测系统（塔高 22m，地上 5 层，地下 7 层）。站区农田试验场安装有农田 MAOS-I 小气候自动观测系统（高 6m，地上 5 层，地下 7 层）。自动观测系统均为长春气象仪器研究所研制，分别于 1997 年 6 月（农田小气候和气象与辐射）和 1998 年 12 月（森林小气候）开始运行。观测项目包括地面气象要素和辐射要素。地面观测每天 08:00、14:00、20:00 人工观测记录，02:00 数据由自记记录订正。自动观测系统由 DT-500 数据采集器控制，24h 连续观测，每小时自动将结果存储在磁卡内，定期用笔记本电脑卸载。系统全部仪器在出厂时均经严格标定与检定，使用期间定期检定。并在林内进行穿透雨及树干茎流的测定。本文使用的资料包括了自千烟洲试验站 1985 年以来的人工观测与自动观测数据，文中所述“林外”数据指由气象站和农田试验场观测所得数据；“林内”数据则指由森林小气候梯度观测塔和林内地面观测场以及穿透雨及树干茎流测定所得数据。

3　结果与分析

3.1 林内外降水量的比较

　　大气降水是陆地水分的主要来源。多年的观测结果表明，林冠对降水的截留造成林内外降水量差异显著（图 1)，林外降水与林内穿透雨之差月平均为 33.5mm，6 月份差值最高达 125.6mm，穿透雨平均占林外降水量的 89%，并与林外降水量呈极显著的线性相关，其关系式可表达为：

　　

Y＝0.6687X＋9.7308 (1)

R＝0.8074，P＜0.001

式中，Y 为穿透雨，X 为林外降水。

图 1 林外降水与林内穿透雨差值
Fig..The difference of precipitation between the inside and outside of forest

　　进一步分析林内降水量（表 1)，可以看出，不同林型降水在林内的分配特征不同。杉木林的穿透雨量达 1　311.3mm，占整个降水量的 92%；两种松树的穿透雨量比较接近，都在 1270mm 多，约占降水量的 90%；而木荷林的穿透雨量比较少，约占降水量的 85%；这种差异主要是随树冠外形和郁闭度不同而变化。但是，木荷等常绿阔叶林的树干流比杉木的树干流要大得多，大约是杉木的 7.5 倍，这可能与杉木树皮具有很强的吸水能力有关。据观察，木荷等常绿阔叶冠拦截的雨水较多，分别为 179.3mm，约占降水量的 12%；两个松类要小一些，约占降水量的 9.5%；杉木林最小，只占降水量的 7.5%。此外，不同林型保持水分的作用和效果还与日降水量及一次降水时长有关，这些问题还有待深入研究。

表 1 1999年千烟洲试区林内降水 (mm) 的分配
Table.The distribution of precipitation in the
forest in Qianyanzhou experiment station in 1999

（单位：mm）

监测地 降水量 穿透量 树干流 截流量 湿地松 1430.2 1287.2 7.2 135.8 马尾松 1416.2 1274.6 7.1 134.7 杉木林 1420.8 1311.3 4.0 106.5 木荷林 1420.8 1210.6 30.9 179.3

注：降水量为样地外邻近开阔地实测数据，受地形和风速等因素影响，各点间略有差异。

3.2 林内外相对湿度的变化

　　尽管林冠截留减少了降水，但林内相对湿度明显改善，林内各月相对湿度均高于林外，明显提高了降水利用率。考虑到四季以及与同类其他工作的可比性，本文选择各次观测中晴天条件的结果进行分析，即在四季的代表月份分别选取 1 个晴天，分析林内外相对湿度的变化（图 2)。

图 2 不同季节林内外相对湿度日变化
Fig.2 Daily variation of relative moisture inside and outside of forest in different seasons

　　林内外相对湿度有较明显的日变化规律，林内夜间相对湿度很高，近达 100%，日出前常出现一较高值，日出后湿度迅速下降，在气温最高、太阳辐射最强时，相对湿度最低，日落时湿度又迅速上升。冬季在 9：00-20：00、夏季在 4：00-16：00、春季和秋季几乎全天林内相对湿度高于林外，表明森林具有调节湿度增加水汽的作用，这一点尤其是在日内水分容易亏缺的中午前后更有意义。

　　计算林内外相对湿度差值百分率（图 3）进一步表明，林内相对湿度全年高于林外，尤其是在伏旱严重的 7、　8 月份和干旱的 11 月，其差值百分率均在 2.7% 以上，越是干旱时段森林的增湿作用越为明显。

图 3 全年林内外相对湿度差值百分率比较
Fig.3 Comparison with the percentage of annual relative
moisture difference between the inside and outside of forest

3.3 森林对热量条件的影响

　　从各个季节看，林内气温均低于林外，尤其在午后的高温时段表现更为明显，起到调节温度的作用，从而影响到林内湿度的变化。

　　计算林内外气温差值表明，一般林内外气温差可达 0.1～0.3℃，1～5 月和 10～12 月林内外气温差别相对小，6～9 月差别相对较大，即在林木生长旺季，林内温度比林外低约 1%，其它月份差别一般在 1% 以下。11～3 月林内气温高于林外，即在低温条件下森林可以提高热效应；而 4～9 月林内低于林外，高温时段森林可进行温度调节，利用这一特点可在林内种植不耐高温的牧草或经济作物（图 4）。对历年林内外气温比较还可以看出，近年来在生长旺季，林内比林外温度低的趋势增大：由低 0.27% 增大到低 1.16%。原因是随着树木长大，森林对温度的调节效应增强，即随着林木成长，林内气温越来越低于林外，表明成龄林对温度具有更大的调节作用。

图 4 林内外气温差值
Fig.4 The temperature difference between the inside and outside of forest

4 结论

　　红壤丘陵区森林植被恢复后，对水分有明显的调节作用。尽管穿透雨只占林外降水量的 75% 以上，但林内相对湿度始终高于林外，森林可以增湿、调湿，提高水分利用效率。与增湿直接相关的是林内气温、地温始终低于林外值，随着林龄的增长，这种作用愈加明显。森林的这种增湿降温作用说明，发展复合农林业有利于减轻伏秋旱威胁，并能充分利用亚热带地区水热资源。

参考文献

[返回上一页] [打 印]