摘要
杉木(Cunninghamia lanceolata)是中国南方的主要造林树种，其水文、生态效益也越来越受到人们的广泛关注，而土壤温度是森林气候的重要因子之一，其变化特征直接影响着林分的生长速度、枯枝落叶分解速率和土壤微生物活动，目前针对杉木对土壤温度调节效应的研究较少。本文利用湖南会同杉木林生态系统国家野外科学观测研究站1988年8月至2022年12月的土壤温度、空气温湿度和降水量等定位观测数据，以林外与林内的土壤温度差表征杉木林对土壤温度的调节效应，以林外的气温和降水量确定气象干旱等级，以杉木的年龄确定其年龄段(5年为一个年龄段)，研究了各年龄段杉木林对土壤温度调节效应的日年变化和垂直分布，干旱程度对各年龄段杉木林对土壤温度调节效应的影响及各年龄段杉木林对土壤温度调节效应与主要气象因子的关系，获得的主要结果如下: (1)各年龄段杉木林对土壤温度的调节效应均呈现为明显的单峰型日、年变化特征。杉木林对地表温度的调节效应的平均日变化常表现为午后14时最强,其它观测时次(02、08、20时)数值较小，整体呈现午后强、夜间弱的格局。随土壤深度增加，杉木林对土壤温度的调节效应最强和最弱出现的时间而延后，到20 cm处最强出现在20时;平均日较差的大小随土壤深度、季节和杉木林年龄段而变，随深度增加而降低，随季节变化表现为夏季＞春、秋季＞冬季，随年龄段的增加而增大，到11-15a年龄段及以后，趋于稳定。杉木林对地表温度的调节效应的平均年变化常表现为:各年龄最大值一般出现在7-9月，如1-5a、6-10a、11-15a、16-20a年龄段出现在7月，21-25a和26-30a年龄段出现在8月，＞30a年龄段出现在9月，最小值一般出现在1月;在0-10cm范围内随深度的增加出现时间有延后的趋势，至10cm深度以下则保持一致，平均年较差随着深度的增加而降低，在1-5a、6-10a、10-15a年龄段随年龄段的增加而增加，到10-15a年龄段及以后达到相对的稳定，也就是说杉木对土壤温度的调节效应是随着年龄的增加而增强，当林冠郁蔽后，则达到稳定。 (2)各年龄段杉木林对上壤温度的调节效应在同一时间的垂直分布表现为4种型式:“日射型”是指杉木林对土壤温度的调节效应随深度增加降低，常出现在午后，各年龄段1、4、7、10月的14时表现为这种形式;“辐射型”是指杉木林对土壤温度的调节效应随深度增加升高，常出现在深夜至日出前;杉木林在10a以上各年龄阶段02时以及在1、4、10月08时土壤的调节效应表现为这种形式;“早上过渡型”是指杉木林对土壤温度的调节效应随深度增加而降低至某深度达到最低，而后随深度增加而升高，常出现在日出后几小时内;杉木林在1-5a年龄段1、4、7、10月的08时表现为这种形式。“傍晚过渡型”是指杉木林对土壤温度的调节效应随深度增加而升高,至某深度达到最高,而后随深度增加而降低,常出现在日落后几小时内;杉木林在6-10a年龄段1、4、7、10月的08时表现为这种形式。各年龄段杉木林对土壤温度的调节效应在同一月份的垂直分布表现为3种型式:“恒定型”是指杉木林对土壤温度的调节效应随深度变化不明显，如4月和10月;“日射型”出现在7月;“辐射型”出现在1月。1-5a、6-10a和11-15a三个年龄段间的垂直分布差异明显，11-15a及以上年龄段之间的垂直分布差异较小。 (3)各年龄段杉木林对土壤温度的调节效应随干旱程度的加重而表现为4种型式:“稳定型”指的是随干旱等级的升高调节效应无明显的升降，主要出现在冬季;如冬季各年龄段10、15cm以及1-5a年龄段5、20cm对土壤温度的调节效应。B、“递增型”指的是随干旱等级的升高调节效应逐步增强，主要出现在秋季;如在秋季各年龄段5、10、15、20cm对土壤温度的调节。C、“递降型”指的是随干旱等级的升高调节效应逐步减弱，主要出现在秋、冬季体现在对最低温度的调节;如6-10a、11-15a对20cm林内外土壤温度的影响。D、“先增后降型”指的是随干旱等级的升高逐步增强，至某一干旱等级达到最强，然后随干旱等级的增大而逐步降低，主要出现在夏季对平均温度和最高温度的调节，如干旱在11-15a年龄段及以上对5cm和10-15a对10cm林内外土壤温度差的调节作用。1-5a、6-10a和11-15a杉木林对土壤温度的调节效应随干旱程度的变化分异明显,11-15a及以上年龄段之间的分异较小。 (4)各年龄段杉木林对土壤温度的调节效应与温度(林外气温和土温)间呈显著的指数函数关系;即随着温度的升高，杉木林对地表温度的降温效应越强,并且呈现出1-5a年龄段最弱，其次是6-10a年龄段，11-15a及以上年龄段趋于稳定态势。在月尺度上，5cm、10cm、15cm、20cm深度各年龄阶段杉木林林外与林内土温差与相对湿度间呈显著的负线性函数关系;在同一深度，随着年龄段的增加，杉木林的降温效果减小;同一年龄段随着深度的增加，杉木林的降温效果先增加后降低。只在10-15a及以上的年龄段的夏季与降水量之间呈显著的负线性函数关系，其他季节线性关系不显著。 这些研究结果可为杉木林的生态效应研究和杉木林的经营管理提供了数据支撑和技术支持。
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