当前世界环境

介绍

森林覆盖起到缓冲作用，创造了不同于周围气候的特定林下小气候。¹监测不同生态系统各种微生境的小气候数据将提供关于全球变化对小气候变化的长期影响的独特数据。²由于小气候变化，不同类型的森林在夏季和白天的影响通常更强。^{3 - 4}不同类型森林冠层下的小气候变化对理解生态系统的整体结构和功能至关重要。因为它直接影响着林下植被的萌发、丰度、分布和分解等生态生理过程。众所周知，土壤温度和湿度会影响生物和非生物过程的速率，如养分的可用性，⁵土壤固碳/碳排放⁶微生物活动。⁷

森林生态系统内的小气候变化是管理中一个重要的考虑因素，因为相邻森林类型之间的各种小气候变量会影响植物和动物群落的组成。⁸小气候变量，特别是太阳辐射、地表气温和土壤温度对林冠层的变化高度敏感，在森林内部表现出较高的时空变异性。⁹由于森林冠层在垂直方向上的复杂性和水平方向上的异质性，原生林内部存在小气候变异。¹⁰

众所周知，森林对冠层以下的局部气候具有调节作用，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}林冠对太阳辐射的影响以及对温度的影响是森林气候相互作用的主要驱动力。^{13 - 14日}了解不同森林类型对冠层下气候的影响将使我们能够更好地预测未来的冠层下气候，进而使我们能够更好地模拟森林生态系统的变化。自然再生或人工种植的树苗和树苗对当地的小气候条件最为敏感。森林环境创造了不同于开阔地区的气候条件。确定热和湿度条件对森林的刺激作用是评价森林生物气候和小气候潜力的一部分。研究假设认为，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

植被覆盖，特别是森林覆盖的存在改变了气候参数，并创造了一种小气候，其特征取决于一般气候本身和确定覆盖的性质和结构的物理特征。¹⁶了解小气候条件对研究立地条件、树种生物生态特性和自然生态系统具有重要意义。²小气候是了解森林中植物和野生动物分布的关键属性，也是了解光合作用和养分循环等森林生态系统过程的关键属性。¹⁷

小气候在影响植物更新和生长、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重要组成部分。小气候对改进模式、优化森林经营、最终保障森林生态系统未来的经济和生态功能具有重要作用。¹⁸因此，小气候信息对于实地实证研究、理论建模练习和决策至关重要。小气候研究传统上侧重于日、月和年变化的统计摘要。¹⁹

方法

这项研究是在喜马偕尔邦索兰纳乌尼大学校园的不同森林生态系统中进行的。该调查于2015-16年冬季和夏季在索兰诺乌尼的Yashwant Singh Parmar博士园艺和林业大学进行。该地区位于30.52^oN和77.10^o海拔1232 - 1264m。研究区被划分为5个不同的样点，如:赤松林(F .₁)，混交林(F₂)，禁橡树林(F_3.)，农业领域(F₄)和裸露面积(F₅）.研究区位于以林分为主的林分中红松、白骨松、南毛柏、青藤、紫荆花、杨树、柳树，并在故事之下毛毛拜登，短叶树，花楸，花楸等。

采用分层随机抽样的方法对研究区进行调查。

该区域在5个森林生态系统中随机分为3个样地。在2015-16年冬季和夏季两个季节，每两周记录一次森林生态系统中气温、相对湿度、太阳辐射和反照率4个小气候变量(高峰时段)的数据。采用印度浦那IMD指定的便携式气象站(Delta T)，在每个生态系统的三个随机分层样地记录数据。气温、相对湿度、太阳辐射和反照率数据在距地面1.35 m处记录，风速和风向数据在距地面2 m处记录。用Kipp和Zonen热辐射计记录太阳辐射和反照率。采用SYSTAT统计程序进行方差分析(ANOVA)，确定研究参数的平均值在不同部位的差异。

表1:场地特征

森林的网站	生态系统	坡 (% &o）	方面 (方向)	纬度 (N)	经度 (E)	高度 (m)
网站我	中国松林(F .1）	50% (26.6o）	不	30.52o	77.10o	1245
网站二世	混交林(F2）	45% (24.2o）	不	30.51o	77.10o	1249
网站第三	禁橡树林(F .3.）	75% (36.9o）	不	30.52o	77.09o	1264
网站四世	农业领域(F4）	-	-	30.52o	77.09o	1222
网站V	裸区(F5）	-	-	30.52o	77.09o	1232

图1:不同生态系统的位置图 点击这里查看车牌

结果与讨论

空气温度和相对湿度

表2描述了喜马偕尔邦中山不同森林生态系统下空气温度和相对湿度的季节变化。2015-16年不同森林生态系统间平均气温和相对湿度差异显著。光秃处气温最高，为25.42ËšC (F₅)，最小值为20.48ËšC_3.）.然而，相对湿度55.19%的最大发现在禁橡树林(F_3.)和最小(RH= 36.64%)在裸露区域(F₅）.这一结果是由于与光秃秃的地区相比，森林覆盖起到了屏蔽的作用，阻止了阳光加热森林内的空气。这一结果与几位研究人员的发现相一致。^{20日,2、18、21 and22}

2015-16年冬、夏两季平均气温和相对湿度差异显著。夏季气温(27.48ËšC)显著高于冬季气温(18.92 ËšC)。而冬季的相对湿度为49.45%，而夏季的相对湿度为38.63%。

森林生态系统(F) X季节间的相互作用(S)显示，2015-16年冬、夏两季在1.35 m高度上每两周2:00-4:00的气温和相对湿度的小气候相互作用非常显著。光秃秃地区的气温为30.17 ËšC (F₅)，而发现其较低(T_一个=15.81ËšC)在禁橡树林(F_3.)在2015-16冬季。相对湿度为64.24%的红木栎林(F_3.)，而光秃区(F₅)在2016年夏季。这可能是由于林冠层内的高冷却效应导致潜在通量和感通量比开放裸地少。这一结果与许多研究学者的发现一致。^{3、15日,23日,24日,25日,26日,27日28 and29}

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

森林生态系统	气温(ËšC)				相对湿度%
	冬天	夏天	的意思是	冬天		夏天	的意思是
中国松林1）	18.52	27.28	22.90	50.38		37.18	43.78
混交林(F)2）	19.21	26.73	22.97	47.66		41.47	44.56
禁橡树林(F .3.）	15.81	25.14	20.48	64.24		46.14	55.19
农业领域(F)4）	20.38	28.10	24.24	44.67		35.38	40.02
裸露面积(F)5）	20.67	30.17	25.42	40.29		32.99	36.64
的意思是	18.92	27.48		49.45		38.63
CD0.05	森林生态系统(F): 0.24 季节(S): 0.15 森林x季节(Fx S): 0.34			森林生态系统(F): 1.20 季节(S): 0.76 森林x季节(Fx S): 1.69

太阳辐射和反照率

表III的Prusal描述了喜马偕尔邦中山不同森林生态系统下太阳瞬时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)，在统计上与农业领域相当(F₄(47.97 w^－2)，最低为3.80 Wm^－2在禁果栎林(F_3.）.裸地反照率最高，为0.33₅)，最小值为0.12 (F_3.)，这可能是由于树冠的建筑和几何形状控制着穿透量、辐射捕获量和树冠内的相互遮阳。目前的趋势与……的调查结果一致。^{2, 17日,25日,30 and31}

2015-16年冬、夏两季平均瞬时太阳辐射和反照率差异极显著。在夏季，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太阳瞬时辐射和反照率的季节变化

森林生态系统	瞬时太阳辐射 （Wm－2）			反照率(单位少)
	冬天	夏天	的意思是	冬天	夏天	的意思是
中国松林1）	3.15	21.44	12.30	0.18	0.12	0．15
混交林(F)2）	33.76	42.18	37.97	0.21	0.14	0.18
禁橡树林(F .3.）	0.92	6.69	3.80	0.13	0.11	0.12
农业领域(F)4）	43.41	52.54	47.97	0.24	0.29	0.26
裸露面积(F)5）	43.94	58.41	51.17	0．35	0.31	0.33
的意思是	25.04	36.25		0.22	0.19
CD0.05	森林生态系统(F): 3.75 季节:2.37 森林x季节(Fx S): 5.31			森林生态系统(F): 0.02 季节(S): 0.01森林x季节(Fx S): 0.02

森林生态系统(F) X季节之间的相互作用(S)分析了2015-16年冬、夏两季在1.35 m高度每两周2:00-4:00的太阳辐射和反照率的高度显著的小气候相互作用。最大瞬时太阳辐射58.41 Wm^－2在光秃秃的区域(F₅)，而最低0.92 Wm^－2是在禁橡树林中发现的(F_3.)，在统计上与赤松林相当(F₁)(3.15分钟^－2)。裸地反照率最大(F₅)在冬季为0.35，在黑栎林最小_3.) 0.11，在统计上与禁橡树林相当(F_3.冬季为0.13₁)在夏季为0.12，这是由于森林物候变化、太阳光束入射角变化和影响大气透明度的天气条件的综合影响，因此森林接收的辐射存在季节变化。结果与…的发现一致。^{21日,32岁的33 and34}

风速和风向

表4为喜马偕尔邦中山区不同森林生态系统风速的季节变化。2015-16年不同森林生态系统的平均风速存在显著差异。裸地最大风速为4.29公里/小时(F₅)，最小值为1.39 kmph (F_3.）.我们注意到，由于树木的阻挡作用，树木下的风速比光秃秃的地区要小，风速也受到树木高度和密度的影响。结果是一致的。³⁵

2015-16年冬、夏两季平均风速差异极显著。冬季的风速为2.91 kmph，显著高于夏季(WS = 2.41 kmph)，这是由于冠层以下风速受叶片的影响较大，夏季的风速比例低于冬季。

表4喜马偕尔邦中山不同森林生态系统风速和风向的季节变化

森林生态系统	风速(千米/小时）			风向(degËš)）
	冬天	夏天	的意思是	冬天	夏天	的意思是
中国松林1）	1.61	1.56	1.59	218.57	157.39	187.98
混交林(F)2）	2.59	1.39	1.99	216.74	155.40	186.07
禁橡树林(F .3.）	1.52	1.26	1.39	213.57	154.10	183.84
农业领域(F)4）	4.27	3.84	4.06	220.02	159.31	189.66
裸露面积(F)5）	4.57	4.00	4.29	221.30	159.65	190.47
的意思是	2.91	2.41		218.04 (量)	157.17 (SE)
CD0.05	森林生态系统(F): 0.08 季节(S): 0.05 森林x季节(Fx S): 0.11			森林生态系统(F): NS 季节:7.75 森林x季节(Fx S): NS

森林生态系统(F) X季节间的相互作用(S)分析了2015-16年冬、夏两周2 PM 2:00-4:00 2 m高度风速的显著小气候相互作用。裸地录得最高风速为每小时4.57公里(F₅)，在2015-16年冬季，禁橡树林的最低风速为1.26公里/小时(F_3.)在2016年夏季。目前的趋势可以解释为森林冠层的存在，影响和降低了风速与生物量的大小和空间分布有关。研究结果与。^{27日,31日and36}

图2 按此浏览firgure

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日观察

2015年12月16日和2016年4月15日，在晴朗的日子，各地点选定的森林生态系统上午08:30 ~下午5:30，每隔1 h进行逐日观测，探讨不同森林生态系统不同小气候参数的逐时变化趋势。得到的逐点结果如下:

空气温度

冬季

2015年12月16日，在选定的森林群落林下冠层记录了气温的日变化(图1a)。气温在2.2-16.3度之间^oC在裸露区域(F₅)，其次是3.6-15.7^o解析:选C₄)，而在4.5-13.5之间^oC在禁橡树林中_3.）.混交林日温度变化趋势(F₂)范围为4.5 -15.1^oC在其次是chir松树林(F₁)，气温最高达13.8度^oC在下午(下午3:30)，最低在上午。这可能是由于森林冠层根据其冠层结构、树木密度、树叶类型和颜色调节小气候条件的原因。结果是³⁷他研究了不同森林生态系统对北印度热带潮湿落叶森林小气候变异的响应。其他几位研究人员也给出了他们的发现，与……^{15日,38 and39}

夏季

气温的日变化趋势(T_一个)，于2016年4月15日在不同森林生态系统离地高度1.35 m处测得夏季降水(图1b)。裸地环境温度逐小时变化趋势(F₅)是(F)₅)为19.1-30.7^oC“农业领域”₄)，气温为16.4至30.2度^oC.气温波动幅度最大的是赤松林(F₁)范围从(T_一个: 15.8 -29.3^o选C_一个: 15.3 - -28.7^oC)在混交林中₂)及(T_一个: 14.2 - -27.9^oC .在禁橡树林中_3.）.所选森林群落下午2 ~ 4时环境温度最高，上午08:30 ~ 10:30气温最低。因此，这一趋势证实，由于夜间冷空气向下下沉，所以林下植被保持寒冷。本研究的结果与世界各地进行的几项研究的结果是一致的。^{18日,22日,27日,37岁,40岁和41}

相对湿度

冬季

2015年12月16日冬季不同森林群落间RH逐时变化趋势(图2a)。其中相对湿度最高的是红木栎林(F_3.)，其次是赤松林(F₁）.然而，混交林的相对湿度为83% (F₂）.混交林相对湿度的日变化趋势在下午1时30分达到最低，为45%₂)，其次是赤松林(F₁)为47%，而在光秃秃的地区则为37%至80%和40%至82% (F₅)和农业领域(F₄),分别。

夏季

2016年4月16日记录了夏季不同森林群落相对湿度逐时变化趋势(图2b)。其中相对湿度最高的是红木栎林(F_3.)，然后是混交林(F₂)(50%)。然而，记录的相对湿度为47%的赤松林(F₁）.相对湿度的日变化趋势在下午1时30分在赤松林(F₁）.而在光秃秃的地区，这一比例从14- 42%到20- 45%不等₅)和农业领域(F₄),分别。

这一结果可能是由于冬季持续的蒸发蒸腾和光合作用使林下层水汽积累所致。由于夏季环境温度升高，在下午达到最大值，导致气孔关闭，叶片处于生理不活跃状态，导致林下水汽减少。这一结果与世界各地许多研究人员的研究结果一致。^{15日,18日,37岁,40 and41}

土壤温度

冬季

2015年12月16日记录了冬季不同森林群落土壤温度逐时变化趋势(图3a)。最高土壤温度日变化范围为5.6 ~ 16.5^oC在裸露区域(F₅)，其次是农业领域(F₄)，其范围为5.2 -15.3^oC.然而，禁果栎林的土壤温度(F_3.)的范围为7.1-14.2^oC.然而，日温度在7.4-14.8之间^oC .混交林₂)，其次是赤松林(F₁)，气温高达14.6度^oC在下午(1330小时)，最低在上午。

夏季

2016年4月16日不同森林生态系统5 cm深度夏季土壤温度日变化趋势如图3b所示。裸地日土壤温度(F₅)在19.5-32.7之间^oC“农业领域”₄)，温度为(18.5-31.4)^oC)。土壤温度波动最大的是赤松林(F₁)在17.5-29.4之间^oC，其次是(17.1-27.4)^oC)在混交林中₂)和(15.4-23.7)^oC .在禁橡树林中_3.）.所有选择的森林在下午2-4点都经历了高温。夏季各群落在08:30 ~ 10:30 AM土壤温度最低。

土壤温度在夏季和冬季表现出与环境温度相似的特征。由于太阳辐射增加，土壤温度在12:00 ~ 01:00 PM最高。在晴朗的夜晚，由于热量和能量以长波辐射的形式散失，清晨的地表温度最低。这与白天由于地球表面的热量日晒而引起的温度升高正好相反。结果与…的发现一致。^{22日,27日,37岁的39 and41}

结论

调查发现，禁橡树林对太阳辐射、环境温度、相对湿度和风速有较大的调节作用。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直接影响了土壤理化性质、养分循环、微生物量，从而影响了原生物种的自然更新过程。因此，在保护和管理森林免受森林火灾威胁方面，混合型森林群落有很大的增长空间。它也将有助于保持作物天气土壤平衡。这项研究为同一领域的进一步调查开辟了空间，以确定天气指标，这些指标是生态模式的关键决定因素和森林群落生长和死亡的驱动因素。

确认

在本研究中，环境科学系教授兼系主任S K Bhardwaj博士和基础科学系教授(统计学)R.K.Gupta博士在印度hp - Nauni Parmar园艺和林业大学所提供的帮助得到了高度的认可。

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