当前世界环境

介绍

森林覆盖起到了缓冲作用，创造了一种与周围当地气候不同的特定林下小气候。¹监测不同生态系统不同微生境的微气候数据将为全球变化对微气候变化的长期影响提供独特的数据。²由于小气候变化的影响通常在夏季和中午在不同类型的森林更强烈。^{3 - 4}不同类型林冠层下的小气候变化对了解整个生态系统的结构和功能具有重要意义。因为它直接影响生态和生理过程，如萌发、林下植被的丰度和分布以及分解。众所周知，土壤温度和水分会影响生物和非生物过程的速率，如养分的有效性，⁵土壤碳封存/排放⁶和微生物活动。⁷

森林生态系统内的小气候变化是管理的一个重要考虑因素，因为相邻森林类型之间的各种小气候变量影响植物和动物群落组成。⁸小气候变量，特别是太阳辐射、空气温度和地表土壤温度，对林冠层的变化高度敏感，在森林内表现出较高的时空变异性。⁹由于森林冠层在垂直方向上是复杂的，在水平方向上是不均匀的，因此在原始森林中存在小气候变异。¹⁰

众所周知，森林对冠层以下的当地气候具有缓和作用，通常允许较低的最高温度和风速以及较高的最低温度和湿度。^{11 - 12}林冠对太阳辐射和温度的影响是森林与气候相互作用的主要驱动因素。^{13 - 14日}了解不同森林类型对木冠层气候的影响将使未来的果酒气氛的贝特预测能够更好地实现森林中生态系统变化的更好建模。自然再生或种植，树幼苗和树苗对局部小跨界条件最敏感。森林环境创造了与开放区域条件不同的气候条件。定义森林中热和湿度条件的刺激效果是森林生物纤维素和微跨电质潜力评估的一部分。研究假设与开放区域相比，森林环境也通过改变气候条件来改变其生物气候。¹⁵

一般的植被覆盖和特别是森林覆盖的存在改变了气候参数，创造了小气候，其特征取决于一般气候本身和定义覆盖的性质和结构的物理特征。¹⁶在研究立地条件、树种的生物生态特征和自然生态系统时，了解小气候条件是非常重要的。²小气候是了解森林中植物和野生动物分布以及了解森林生态系统过程(如光合作用和养分循环)的关键属性。¹⁷

小气候在影响植物再生和生长、土壤呼吸和养分循环等生态过程中的重要性已成为生态学研究的一个重要组成部分。小气候对于完善模型、优化森林经营、保障未来森林生态系统的经济和生态功能具有重要作用。¹⁸因此，微跨度信息对于经验研究，理论建模练习和决策至关重要。Micorclimatic研究传统上专注于日常，每月和年度变异性的统计摘要。¹⁹

方法

该研究在喜马偕尔邦索兰瑙尼大学不同的森林生态系统中进行。该调查是在2015-16年冬季和夏季期间在索兰瑙尼园艺和林业大学的Yashwant Singh Parmar博士进行的。该地区位于30.52岁之间^oN和77.10^o海拔高度为1232至1264米。研究区分为5个不同的站点:赤松林(F₁)、混交林(F₂)、班橡树林(F_3.)，农田(F₄）和裸露的区域（f₅）.研究区域位于树木丛生的林内，主要由上层叠成刺梨松，白桦栎，南方黄杉，黄杉，紫荆花，杨树，柳，并在故事之下野蔷薇，花蔷薇，花蔷薇，野蔷薇等。

采用分层随机抽样的方法对研究区进行调查。

该地区在所有五个森林生态系统中随机分为三个样地。在2015-16年冬季和夏季的2个季节(高峰时间)，每两周记录一次气温、相对湿度、太阳辐射和反照率4个小气候变量的数据。在每个生态系统中，使用印度浦那IMD指定的便携式气象站(Delta T)，在三个随机分层的样地记录数据。在海拔1.35 m高度记录气温、相对湿度、太阳辐射和反照率数据，在海拔2 m高度记录风速和风向数据。利用Kipp和Zonen日射仪记录太阳辐射和反照率。利用SYSTAT统计程序进行方差分析(ANOVA)，确定不同位点上研究参数的均值差异。

表1:场地特征

图1:不同生态系统的位置图 点击这里查看板块

结果和讨论

空气温度和相对湿度

表二描述了喜马偕尔邦中山地不同森林生态系统下气温和相对湿度的季节变化。2015-16年不同森林生态系统平均气温和相对湿度存在显著差异。空区气温最高(F₅)和班栎林的20.48ËšC最小值(F_3.）.相对湿度最高可达55.19%_3.，最低RH= 36.64%₅）.这是因为，与裸露的区域相比，森林覆盖层起到了屏障的作用，防止了阳光加热森林内部的空气。结果与几位研究者的研究结果一致。^{20日,2、18、21 and22}

2015-16年冬、夏季平均气温和相对湿度差异极显著。夏季气温(27.48ËšC)明显高于冬季(18.92 ËšC)。然而，冬季相对湿度显著高，为49.45%，而夏季为38.63%。

森林生态系统（F）X季节之间的互动揭示了在冬季和夏季季节的高度为1.35米的高度为2：00-4：00的空气温度和相对湿度的高度显着的微跨度相互作用。2015-16年。在裸露的区域中发现空气温度为30.17℃（f₅）在2016年的夏季，而且发现它是较低的（t_一个=15.81ëšc）在禁止橡树林（f_3.)。结果表明，坂栎林的相对湿度较高，为64.24%_3.在2015-16年冬季，裸地(F₅)。这可能是由于森林冠层内的高降温效应，导致与空旷裸区相比，潜势通量和感通量更少。研究结果与许多学者的研究结果一致。^{3,15,23,24,25,26,27,28和29}

表2喜马偕尔邦中山不同森林生态系统环境温度和相对湿度的季节变化

太阳辐射和反照率

表III的pral描述了喜马偕尔邦中山地不同森林生态系统下瞬时太阳辐射和反照率的季节变化。2015-16年，不同森林生态系统的平均太阳辐射和反照率存在显著差异。瞬时太阳辐射最大(51.17 Wm)^－2)在裸露区域(F₅)，在统计上与农田相当(F₄47.97) (Wm^－2)，最低3.80 Wm^－2在班橡树林(F_3.）.然而，光秃区域的反照率最高可达0.33₅)，最低为0.12_3.)，这可能是由于树冠的结构和几何形状，控制着树冠内渗透、吸收辐射和相互遮荫的数量。目前的趋势与。^{2, 17日,25日,30 and31}

2015-16年冬季和夏季的平均瞬时太阳辐射和反照率差异极显著。夏季太阳瞬时辐射为36.25 Wm^－2)显著高于冬季(25.04 Wm)^－2）.冬季反照率为0.22，显著高于夏季(0.19)。

表3喜马偕尔邦中山不同森林生态系统下瞬时太阳辐射和反照率的季节变化

森林生态系统(F) X季节(S)的相互作用分析了2015-16年冬季和夏季的太阳辐射和反照率的极显著小气候相互作用。最大瞬时太阳辐射58.41 Wm^－2(F₅)，最低0.92 Wm^－2(F_3.)，与赤松林(F₁3.15) (Wm^－2)。反照率在裸地(F₅)，冬季最低，为0.35_3.）在夏季的0.11在禁止橡树林（F._3.(0.13)₁)为0.12，主要受森林物候变化、太阳光束入射角变化和影响大气透明度的天气条件综合影响，因此森林接收的辐射存在季节性变化。结果与…的发现相一致。^{21日,32岁的33 and34}

风速和风向

表四为喜马偕尔邦中山区不同森林生态系统下风速的季节变化。2015-16年不同森林生态系统记录的平均风速存在显著差异。裸地的最大风速为4.29 km / h₅WS=1.39 km / h_3.）.结果表明，由于树木的阻挡作用，与裸地相比，树下风速减小，且风速受树木高度和密度的双重影响。结果一致。³⁵

2015-16年冬、夏季平均风速差异极显著。冬季风速2.91 km / h显著高于夏季(WS = 2.41 km / h)，这是因为冠层以下的风速受叶片存在的影响较大，夏季的风速比冬季低。

表4喜马偕尔邦中山地不同森林生态系统风速风向的季节变化

森林生态系统(F) X季节(S)之间的相互作用分析了2015-16年冬季和夏季风速在2米高度每两周记录一次的2 -4点的微气候相互作用。裸地最大风速为4.57 km / h (F₅在2015-16年冬季，班栎林的最低风速为1.26 km / h_3.)。目前的趋势可以解释为森林冠层的存在，它影响并降低了风速与生物量的大小和空间分布有关。这一结果与。^27,31和36.

图2 按此浏览firgure

图3 点击这里查看图

日观察

在2015年12月16日和2016年4月15日，对所有地点选取的森林生态系统在晴朗天气(上午08:30 -下午5:30，间隔1 h)进行日观测，探讨不同森林生态系统不同小气候参数的小时变化趋势。得到的逐点结果如下:

气温

冬季

2015年12月16日记录了选定森林群落林下林冠层的气温日变化(Fig1a)。气温在2.2-16.3之间^oC在裸露区域(F₅) 3.6 - -15.7^oC在农业领域(F₄)，则为4.5-13.5^o答案:C_3.）.而混交林的日温度变化趋势则不同₂)范围从4.5 -15.1^oC在后面是赤松林(F₁)，最高气温为13.8度^oC在下午(下午3:30)和最低的上午小时。这可能是由于森林冠层调节小气候条件的原因，取决于其冠层结构、树木密度和叶片类型和颜色。结果是在语气³⁷他研究了印度北部热带湿润落叶林不同森林生态系统在小气候变异性方面的响应。其他几位研究人员也给出了他们的发现，与。^{15日,38 and39}

夏季

气温日变化趋势(T_一个)，于2016年4月15日在海拔1.35 m的不同森林生态系统观测到(图1b)。裸地环境温度每小时变化趋势(F₅) (F₅)是19.1 - -30.7^oC其次是农业领域(F₄)的温度为16.4-30.2^oC.在Chir Pine Forest中记录了空气温度的最高波动（F.₁范围从(T_一个: 15.8 - -29.3^oC)和(T_一个: 15.3 - -28.7^oC)混交林₂)和(T_一个: 14.2 - -27.9^o故选C_3.）.所选森林社区在下午2点至4点显示高环境温度。在所有社区的08:30至10:30期间观察到最低的空气温度。因此，趋势证实，随着夜间的冷空气下沉，所以林下仍然很冷。目前研究的结果符合全球几项研究的研究结果。^{18日,22日,27日,37岁,40岁和41}

相对湿度

冬季

2015年12月16日，观测了不同森林群落在冬季的逐时RH变化趋势(图2a)。相对湿度最高的是班栎林，达88%_3.86 %在赤松林中进行跟踪调查₁）.混交林的相对湿度为83%₂）.在混交林中，相对湿度的日变化趋势在下午1时30分达到最低值45%₂)，其次是赤松林(F₁）47％，而裸露的区域范围从37-80％和40-82％（F.）₅)和农业领域(F₄),分别。

夏季

2016年4月16日记录了不同森林群落夏季相对湿度逐时变化趋势(图2b)。相对湿度最高的是班栎林，为60%_3.)，然后是混交林(F₂)(50%)。然而，在赤松林(F₁）.相对湿度的日变化趋势在下午1时30分达到最低的22%₁）.虽然，它在裸露的区域（F.）范围为14-42％和20-45％（F.₅)和农业领域(F₄),分别。

这可能是由于冬季持续的蒸发蒸腾和光合作用导致林下层水汽积累的结果。随着夏季环境温度的升高，在午后达到最大值，导致气孔关闭，叶片生理不活跃，导致林下层水汽减少。研究结果与世界范围内许多研究者的研究结果一致。^{15日,18日,37岁,40 and41}

土壤温度

冬季

在2015年12月16日在冬季（图3A）中，在2015年12月16日记录了不同森林社区之间的每小时趋势（图3A）。最高的土壤温度从5.6-16.5增加^oC在裸露区域(F₅）然后是农业领域（f₄)，范围为5.2 -15.3^oC.土壤温度_3.)的范围为7.1-14.2^oC.然而，白天的温度在7.4-14.8之间^oC .混交林₂）然后是Chir Pine Forest（F.₁）高温为14.6^o下午(1330小时)气温最低，上午最低。

夏季

2016年4月16日夏季土壤温度的昼夜趋势于2016年4月16日，在不同的森林生态系统中，在图3B中显示了5厘米的深度。裸露的昼夜土壤温度（f₅)的范围为19.5-32.7^oC其次是农业领域(F₄)，其温度为(18.5-31.4^oC).土壤温度的最高波动记录在赤松林(F₁）范围从17.5-29.4^oC，然后是(17.1-27.4^oC)混交林₂)和(15.4 - -23.7^o故选C_3.）.所有选定的森林在下午2-4点都经历了高温。夏季各群落土壤温度最低时间为上午08:30-10:30。

在所有选定的森林中，土壤温度在夏季和冬季表现出与环境温度相似的行为。由于太阳辐射的增加，土壤温度在中午12:00-01:00观测到最高。在晴朗的夜晚，由于长波辐射的热量和能量耗散，地表温度在清晨时最低。这与白天由于地球表面的热量日晒而导致的温度升高正好相反。结果与…的发现相一致。^{22日,27日,37岁的39 and41}

结论

调查发现，ban栎林对太阳辐射、环境温度、相对湿度和风速有较大的调节作用。这种影响是由生物地理林分特征、森林类型、优势树种、地形、坡向、土壤类型和土壤健康等因素造成的，这些因素直接影响土壤理化性质、养分循环、微生物生物量，从而影响本地物种的自然更新过程。因此，混合型森林群落有足够的发展空间，以保护和管理森林免受森林火灾的威胁。它还将有助于维持作物、气候和土壤的平衡。这项研究为在同一领域进行进一步调查以确定天气指标开辟了空间，这些天气指标是生态模式的关键决定因素以及森林群落生长和死亡的驱动因素。

确认

环境科学系的S K Bhardwaj教授和系主任，基础科学系的R.K.Gupta教授，Y S Parmar园艺和林业大学博士，Nauni, HP-India在本次研究中提供的协助得到高度认可。

参考文献

1. 林分和小气候的相互作用:造林的生态生理方面和后果。科学上,57、287 - 301(2000)。
   CrossRef
2. Babic V P, Krstic M R, Govedar Z V, Todoric J R, Vukovic N T,Milosevic Z g . Fruska Gora(塞尔维亚)栎林的温度和其他小气候条件。热科学， 19, 415-425，(2015)。
   CrossRef
3. Baker T P, Jordan G J, Baker S C.最近采伐森林的小气候边缘效应:残余森林斑块是否与大面积森林区域产生相同的影响。森林生态与经营， 365, 128-136，(2016)。
   CrossRef
4. 王志刚，王志刚，王志刚，等。森林生态系统小气候的时空变化:森林更新边缘的日、年和年代际变化。森林。生态和.Management，334,174-184，（2014）。
   CrossRef
5. 森林生态学:可持续管理的基础，普伦蒂斯霍尔，新泽西，第二版，(1997)。
6. 在实验室控制的湿度和温度条件下，森林土壤的二氧化碳和甲烷通量。土壤生物学与生物化学， 301591 -1597，(1998)。
   CrossRef
7. 王志强，王志强，王志强，等。森林土壤生态学研究进展。John Wiley and Sons，纽约。第四版,(2000)。
8. Grimbacher P S，Catterall C P，Kitching R L.甲虫物种的反应表明，微气门在热带澳大利亚雨林中介导碎片效果。澳大利亚生态， 31, 458-470，(2006)。
   CrossRef
9. 林志强，王志强，王志强，等。森林冠层下太阳辐射的时空分布特征。农业和森林气象学，9,21-37，（1971）。
   CrossRef
10. 王志强，王志强，王志强，等。基于温度梯度的冷杉森林日变化预测模型。生态模型， 67，(2-4)， 179-198，(1993)。
    CrossRef
11. 《近地面气候研究》。罗曼和利特菲尔德，兰哈姆，(2003)。
12. 森林树木生理与气候。森林科学百科全书，伦敦，1644-1655，(2004)。
13. 山毛榉林内的微气候-第二部分:热条件。欧洲森林研究杂志， 123, 13 - 28，(2008)。
    CrossRef
14. Renaud V和Rebetez M.在2003年异常炎热的夏天瑞士露天和树荫下气候条件的比较。农业和森林气象学， 149，(5)， 873-880，(2009)。
    CrossRef
15. DragaÅ " ska E, Panfil M, Szwejkowski Z.2016。湿度和温度对森林和开阔地带人类福祉的影响。Lesne Prace Badawcze， 77，(2)， 151-157，(2016)。
    CrossRef
16. 林分和小气候的相互作用:造林的生态生理方面和后果。科学年鉴，57,287-301，（2000）。
    CrossRef
17. 王志强，王志强，王志强，等。杉木林林隙形成的小气候和土壤湿度响应。加拿大森林研究杂志， 32, 332-343，(2002)。
    CrossRef
18. 王志强，王志强，王志强，等。林冠层对林下小气候的时空效应研究。应用生态学报，2010,29(5):591 - 598。农业和森林气象， 166-167, 144-155(2012)。
    CrossRef
19. 李志刚，李志刚。森林生态系统。约翰霍普金斯大学出版社，巴尔的摩，美国(1994)。
20. 地表温度对地表覆盖类型的影响。国际摄影测量档案，遥感与空间信息科学XLI-B3,(2016)。
21. 马树华，陈建平，陈建平，等。森林间伐和火烧处理前后小气候的空间变异特征。森林生态与经营， 259,904 - 915，(2010)。
    CrossRef
22. Merklova L和Bednarova E.在云杉和山毛榉木站中微气门，生物气候学和自然灾害， Polana nad Detvou，斯洛伐克，ISBN 978-80-228-17-60-8，(2007)。
23. 林冠小气候对内华达山脉森林间伐模式和密度的响应。森林生态与经营， 257，(2-4)， 35-42，(2009)。
    CrossRef
24. GodeFroid S，Rucquoij S，Koedam N.夏季小气候和植物物种的空间变异，山毛榉森林中ClearCuts内的横断面反应。植物生态， 185,107 -121(2006)。
    CrossRef
25. 松林、半成熟松林和阔叶松混交林下的小气候。农林气象学， 126, 175-182，(2004)。
    CrossRef
26. 坦桑尼亚森林边缘微气候梯度:动态模式。《， 33，(1)， 2-11，(2001)。
    CrossRef
27. 王志强，王志强，王志强，等。黄土丘陵沟壑区土壤微气候变化特征。水土保持学报。农林气象学，(1-2)， 56-141，(1998)。
    CrossRef
28. BREMAN H和KESSLER J J. JJ.AGRO-ECOSY系统的木质植物。Springer-Verlag，柏林，（1995）。
    CrossRef
29. 新西兰破碎的罗汉果-阔叶林的小气候和植被边缘效应。生物保护， 67，(1) 6，(1994)。
    CrossRef
30. 黄志强，王志强，王志强，等。塞内加尔热带稀树草原树木对土壤和环境因子的影响。西非应用生态学杂志7(2005)。
31. 王志强，王志强，王志强，等。中纬度落叶林小气候条件的空间变异特征。气候研究，15,137-149，（2000）。
    CrossRef
32. Bolibok L，Brach M，Drozdowski1 S，Szeligowski1 H.波兰人工林间隙中放射微气门的纬度变异 - 建模视角。LeA; ne Prace Badawcze， 77，(1)， 5-13，(2016)。
33. 《小气候:生物环境》。约翰·威利和儿子们，伦敦，(1983)。
34. 王志强，王志强，王志强，等。热带低湿林冠层结构与光的时空分布特征。《， 24, 503-511，(1992)。
    CrossRef
35. Tahir H M M和Yousif T A.城市树木在喀土穆州风速的影响。自然资源与环境研究杂志， 1-2, 1-3，(2013)。
36. Renaud V, Innes J L, Dobbertin M, Rebetes M. 2010。瑞士不同类型森林10年开阔地和冠层以下气候条件的比较(1998-2007)。理论应用Climatalogy， 105, 119-127，(2010)。
    CrossRef
37. 中国科学院热带湿润落叶林生态研究所，中国科学院热带湿润落叶林生态研究所，中国科学院热带湿润落叶林生态研究所，中国科学院热带湿润落叶林生态研究所施普林格，DOI 10.1007/s10531-012-0230-5，(2012)。
    CrossRef
38. 林林总总。森林边缘微气候梯度研究。新西兰生态学杂志， 24, 111-121，(2000)。
39. 陈建军，陈建军，陈建军，陈建军，陈建军，陈建军，陈建军，陈建军，陈建军，陈建军，陈建军，陈建军，陈建军，陈建军，陈建军，陈建军。生物科学， 49, 288-297，(1999)。
    CrossRef
40. 美国新英格兰南部木材采伐后森林地面温度和相对湿度。森林生态与经营，254,65-73，（2008）。
    CrossRef
41. 陈建军，陈建军，陈建军，等。气候研究， 8,21 -34，(1997)。
    CrossRef