黄土丘陵区人工刺槐林温湿度缓冲效应.pdf
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1、第3 0卷第5期2 0 2 3年1 0月水土保持研究R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.3 0,N o.5O c t.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-0 4-1 8 修回日期:2 0 2 2-0 6-0 8 资助项目:西部青年学者项目(X A B 2 0 2 0 YN 0 4);中国科学院战略性先导科技专项(X D A 2 0 0 4 0 2 0 2);国家自然科学基金项目(4 1 5 0 1 0 5 5);国家科技基础条件平台建设项目(2 0 0 5 D KA 3 2 3 0 0
2、)第一作者:高原(1 9 9 7),男,山东济南人,硕士生,主要从事水土保持监测和植被恢复的研究。E-m a i l:g a o y u a n 2 0 1m a i l s.u c a s.a c.c n 通信作者:史海静(1 9 8 3),女,陕西扶风人,博士,副研究员,主要从事水土保持与科研信息化的研究。E-m a i l:s h i h a i j i n g c n n w a f u.e d u.c nh t t p:s t b c y j.p a p e r o n c e.o r gD O I:1 0.1 3 8 6 9/j.c n k i.r s w c.2 0 2 3.0
3、5.0 2 5.高原,史海静,丁成琴,等.黄土丘陵区人工刺槐林温湿度缓冲效应J.水土保持研究,2 0 2 3,3 0(5):1 7 5-1 8 3.GAOY u a n,S H IH a i j i n g,D I N GC h e n g q i n,e t a l.B u f f e r i n gE f f e c t o fA r t i f i c i a lR o b i n i ap s e u d o a c a c i aF o r e s t o nT e m p e r a t u r e a n dH u m i d i t y i nL o-e s sH i l l
4、yR e g i o nJ.R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,3 0(5):1 7 5-1 8 3.黄土丘陵区人工刺槐林温湿度缓冲效应高 原1,2,3,史海静1,2,丁成琴4,郑 诚5,姜艳敏1,2,张 艳1,2,3(1.中国科学院 教育部 水土保持与生态环境研究中心,陕西 杨凌7 1 2 1 0 0;2.中国科学院 水利部 水土保持研究所,陕西 杨凌7 1 2 1 0 0;3.中国科学院大学,北京1 0 0 0 4 9;4.西北农林科技大学 水土保持研究所,陕西 杨凌7 1 2 1
5、0 0;5.西北农林科技大学 草业与草原学院,陕西 杨凌7 1 2 1 0 0)摘 要:目的 研究黄土丘陵区人工刺槐林对环境温湿度的缓冲效应,探究不同时间尺度林带对环境气候的缓冲特点以及森林小气候效应与环境因素之间的关系,为黄土丘陵区的群落构建和植被恢复提供参考依据。方法 选取该区域同年建立的人工刺槐林和林外空旷地为研究对象,对气温、地表温度、土壤温度和空气相对湿度进行为期一年的连续监测,量化不同时间尺度人工刺槐林的温湿度缓冲效应。结果 林内气温、地表温度、土壤温度和相对湿度年均值分别低于林外0.1 3,0.9 9,0.9 2和0.1 6%。在一天中的1 4:0 01 6:0 0时段,林内气温
6、、地表温度和土壤温度分别低于林外1.0 8,4.1 7和1.8 8,相对湿度高于林外2.7 2%;在5:0 07:0 0时段,林内气温和地表温度分别高于林外0.4 5和0.5 8,相对湿度低于林外1.8 0%。最热月(7月)林内气温、地表温度和土壤温度分别低于林外0.7 6,2.1 7和3.2 9,相对湿度高于林外1.6 7%;最冷月(1月)林内气温和土壤温度分别高于林外0.2 8和0.8 7,地表温度低于林外0.2 0,相对湿度低于林外1.1 6%。人工刺槐林的缓冲效应随环境气候变化表现不同,当林外气温、地表温度、土壤温度分别高于1 6.7 0,9.8 9和1.4 3时,人工刺槐林表现为降温
7、作用,低于该温度则表现为升温作用;温度和缓冲值之间为一元三次方程关系,随着温度升高或降低,缓冲值的绝对值增大速率加快。结论 在人工刺槐林温湿度缓冲效应影响下,林内温湿度比林外更加稳定,形成了优于林外环境气候的独特小气候。关键词:温度;湿度;人工刺槐林;温湿度缓冲效应中图分类号:S 7 1 6 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 5-3 4 0 9(2 0 2 3)0 5-0 1 7 5-0 9B u f f e r i n gE f f e c t o fA r t i f i c i a lR o b i n i ap s e u d o a c a c i aF o r e s t o
8、nT e m p e r a t u r ea n dH u m i d i t y i nL o e s sH i l l yR e g i o nGAOY u a n1,2,3,S H IH a i j i n g1,2,D I NGC h e n g q i n4,Z HE NGC h e n g5,J I ANGY a n m i n1,2,Z HANGY a n1,2,3(1.R e s e a r c hC e n t e ro fS o i la n dW a t e rC o n s e r v a t i o na n dE c o l o g i c a lE n v i
9、r o n m e n t,C h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e sa n dM i n i s t r yo fE d u c a t i o n,Y a n g l i n g,S h a a n x i7 1 2 1 0 0,C h i n a;2.I n s t i t u t eo fS o i la n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,C h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e sa n dM i n i s t r yo f W a t e rR e s
10、o u r c e s,Y a n g l i n g,S h a a n x i7 1 2 1 0 0,C h i n a;3.U n i v e r s i t yo fC h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e s,B e i j i n g1 0 0 0 4 9,C h i n a;4.I n s t i t u t eo fS o i la n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,N o r t h w e s tA&FU n i v e r s i t y,Y a n g l i n g,S h a a n
11、x i7 1 2 1 0 0,C h i n a;5.C o l l e g e o fG r a s s l a n dA g r i c u l t u r e,N o r t h w e s tA&FU n i v e r s i t y,Y a n g l i n g,S h a a n x i7 1 2 1 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h eb u f f e r i n ge f f e c to fa r t i f i c i a lR.p s e u d o a c a c i af o r e s to
12、ne n v i r o n m e n t a l t e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t y i nt h e l o e s sh i l l ya r e aw a ss t u d i e d,a n dt h eb u f f e r i n gc h a r a c t e r i s t i c so f f o r e s tb e l t so ne n v i r o n-m e n t a l c l i m a t ea td i f f e r e n tt i m es c a l e sa n dt h er e l a
13、t i o n s h i pb e t w e e nf o r e s tm i c r o c l i m a t ee f f e c ta n de n v i r o n-m e n t a l f a c t o r sw e r ee x p l o r e d,s oa s t op r o v i d er e f e r e n c e f o rc o mm u n i t yc o n s t r u c t i o na n dv e g e t a t i o nr e s t o r a-t i o n i nt h e l o e s sh i l l ya
14、r e a.M e t h o d sT h ea r t i f i c i a lR.p s e u d o a c a c i af o r e s tp l a n t e d i nt h es a m ey e a r i nt h i sa r e aw a s t a k e na sa ne x a m p l e,a n da i r t e m p e r a t u r e(Ta),n e a rs u r f a c et e m p e r a t u r e(Tn s),s o i l t e m p e r a t u r e(Ts)a n da i rr e
15、l a t i v eh u m i d i t y(RH)i n s i d ea n do u t s i d eo ft h ef o r e s tc o n t i n u o u s l yf o raw h o l ey e a rw e r em e a s u r e d.T h ec l i m a t eb u f f e r i n ge f f e c t so fa r t i f i c i a lR.p s e u d o a c a c i af o r e s t sa td i f f e r e n tt i m es c a l e sw e r eq
16、 u a n t i f i e d.R e s u l t sT h ea n n u a l a v e r a g eTa,Tn s,Tsa n dRHi nt h ef o r e s tw e r e l o w e rb y0.1 3,0.9 9,0.9 2a n d0.1 6%,r e s p e c t i v e l y,t h a nt h o s eo u t s i d eo f t h ef o r e s t.D u r i n g1 4:0 0t o1 6:0 0o fad a y,t h eTa,Tn sa n dTsi n s i d eo f t h e f
17、 o r e s tw e r e1.0 8,4.1 7a n d1.8 8l o w e r,r e s p e c t i v e l y,t h a nt h o s eo u t s i d eo f t h ef o r e s t,w h i l e t h eRHo fa i rw a s2.7 2%h i g h e r.D u r i n g5:0 0t o7:0 0,t h eTaa n dTn si n s i d eo f f o r e s tw e r e0.4 5a n d0.5 8 h i g h e r t h a nt h o s eo u t s i d
18、eo f f o r e s t,r e s p e c t i v e l y,a n dt h eRH w a s1.8 0%l o w e r t h a nt h a to u t s i d eo f f o r e s t.T h eTa,Tn sa n dTsi n s i d eo f f o r e s tw e r el o w e rb y0.7 6,2.1 7 a n d3.2 9t h a nt h o s eo u t s i d eo f t h e f o r e s t i nJ u l y,r e s p e c t i v e l y,a n dt h e
19、RH w a sh i g h e rb y1.6 7%,t h a nt h a to u t s i d eo f t h e f o r e s ti nJ u l y.I nJ a n u a r y,w h e ne x t r e m el o wt e m p e r a t u r eo c c u r r e d,t h eTaa n dTsi nt h ef o r e s tw e r e0.2 8 a n d0.8 7 h i g h e r,Tn sw a s0.2 0l o w e rt h a nt h o s eo u t s i d et h ef o r e
20、 s t,r e s p e c t i v e l y,a n dRH w a s1.1 6%l o w e rt h a n t h a t o u t s i d e t h e f o r e s t.T h eb u f f e r i n ge f f e c to f a r t i f i c i a lR.p s e u d o a c a c i af o r e s tv a r i e dw i t hc h a n g eo f e n v i r o n-m e n t a l c l i m a t e.W h e n t h eTa,Tn sa n dTso u
21、 t s i d e t h e f o r e s tw e r eh i g h e r t h a n1 6.7 0,9.8 9 a n d 1.4 3 r e s p e c t i v e-l y,t h eb u f f e r i n gv a l u ew a sp o s i t i v e(i n s i d e t h e f o r e s tw a sw a r m e r t h a no u t s i d e),w h i l et h e yw e r e l o w e r t h a nt h o s e,t h eb u f f e r i n gv a
22、 l u ew a sn e g a t i v e.T h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e n t e m p e r a t u r e a n db u f f e r i n gv a l u ew a s c u b i c.W i t ht h e i n c r e a s eo rd e c r e a s eo f t e m p e r a t u r e,t h ea b s o l u t ev a l u eo fb u f f e r i n gv a l u e i n c r e a s e da t a f a s t
23、 e r r a t e.C o n c l u s i o nT h e t e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t y i nt h e f o r e s tw e r em o r e s t a b l e t h a nt h a t t h o s eo u t s i d e t h e f o r e s tw i t ht h eb u f f e r i n ge f f e c to f a r t i f i c i a lR.p s e u d o a c a c i af o r e s t,f o r m i n gau n
24、i q u em i c r o c l i m a t es u p e r i o rt ot h ee n v i r o n m e n t a l c l i m a t eo u t s i d e t h e f o r e s t.K e y w o r d s:t e m p e r a t u r e;h u m i d i t y;a r t i f i c i a lR.p s e u d o a c a c i af o r e s t;b u f f e r i n ge f f e c to nt e m p e r a t u r ea n dh u m i d
25、 i t y 气候在微观尺度的变化受地形和植被覆盖影响1。由植被对环境气候缓冲形成的特殊局部林下气候称为森林小气候2。由于森林的存在,下垫面的特征发生改变,太阳辐射、水热等重新分配,因此林地内的温度和湿度与林外空旷地具有明显的差异3-4。主要表现为林内冬暖夏凉、夜暖昼凉、温度日较差较小、日间湿度增大、风速减小、辐射降低等特点5-7。小气候作为影响植被群落的主要环境特征之一,是植物群落与环境相互作用的结果8,其本身也会影响生态系统的结构与功能。研究森林小气候的形成机制以及特征,对于进一步实现群落构建和生态恢复具有重要意义。森林小气候系统性研究的快速发展时期始于2 0世纪中叶,各国建立了长期定位观
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- 黄土 丘陵 人工 刺槐 温湿度 缓冲 效应
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