广州南沙与珠海淇澳红树林湿地的温湿度效应比较

陶文琴，缪绅裕，戴文坛，黄华章，陈健辉

(广州大学生命科学学院，广东 广州 510006)

木本植物群落红树林自然分布于热带、亚热带海岸潮间带。迄今为止，国内外有关红树林的研究相当广泛，多年来每年所发表的研究论文均超过100 篇，如土壤碳库估算[1]、外来植物入侵[2]、保护服务价值[3]、新经济背景下环境破坏[4]、生态系统保护空缺[5]、遥感动态监测[6]、土壤理化特性[7]等。对广州南沙和珠海淇澳红树林湿地的研究，则涉及物种多样性与群落特征[8—9]、生态系统服务功能价值评估[10]。作者也曾分析了植物稳定碳氮同位素组成[11—13]、底泥的理化特性[14]、生态化学因子差异[15]，其中除了1 篇有关淇澳岛红树林的温湿效应与人体舒适度研究论文外[16]，很少涉及红树林的生态效应分析。本文以广州南沙湿地公园、珠海淇澳岛的红树林为例，比较研究两地红树林内外的温湿度微气候动态变化，以期为红树林湿地的生态服务综合价值评估提供基础数据。

1 研究地概况与方法

1.1 研究地概况

广州南沙湿地公园(广州市南沙区南部，22°35′05″N～22°37′28″N，113°37′10″E～113°38'52″E[8])与珠海淇澳岛(珠海市西北部，22°23′40″N～22°27′38″N，113°36′40″E～113°39′15″E[16])直线距离35 km 左右[11]。两地气候类型均为南亚热带海洋性季风气候，年均气温21.8 ℃(南沙)[8]或22.4 ℃(淇澳)[16]，年均降水量1635.6 mm(南沙)[8]或1975.1 mm(淇澳)[16]。两地红树林主要群落基本一致，均以种植的无瓣海桑Sonneratia apetala为主，伴有桐花树Aegiceras corniculatum、秋茄Kandelia obovata、拉关木Laguncularia racemosa、木榄Bruguiera gymnorrhiza、黄槿Hibiscus tiliaceus、水黄皮Pongamia pinnata、海芒果Cerbera manghas、杨叶肖槿Thespesia populnea、银叶树Heritiera littoralis、老鼠簕Acanthus ilicifolius 等10 多种真红树或半红树植物组成的自然或栽培植被。测定地点小生境中，广州南沙湿地和珠海淇澳的无瓣海桑人工林的植株密度、林冠郁闭度、叶面积指数、平均树高、平均胸径依次分别为：0.16 株·m-2、0.17 株·m-2；0.85、0.85；17.0、17.5；13.5 m、14.2 m；12.8 cm 和13.6 cm，因而两地红树林群落特征及生境整体上较一致。

1.2 大气温湿度测定方法

在南沙湿地、淇澳红树林无瓣海桑林内、林外旷地各选取1 个观测点，在每个观测点各安置1 个温湿度自动记录仪(美国Onset 公司U23-002 型号Hobo Pro v2 大气温湿度自动记录仪)，林内和林外观测点都远离林缘，红树林内盖度85%，林外盖度为0。记录仪安装在距离地面1.5 m 高处[16]，设定每天24 h 每间隔1 h 自动记录1 次温湿度数据，从2017 年1 月1 日至2017 年12 月30 日，持续测定1 年。

降温率TN(%) = (T0-Tn)/T0×100%

式中：Tn为红树林内气温年平均值；T0为林外旷地气温年平均值。若TN值＞0，说明林内气温低于旷地气温，有降温作用。TN值越大，说明降低气温作用越强；反之，则越弱[16]。

增湿率RHN(%) =(RHn-RH0)/RH0×100%

式中：RHn为红树林内湿度年平均值；RH0为林外旷地湿度年平均值。若RHn＞0，说明红树林内湿度高于林外旷地湿度，则红树林植物群落有增加湿度的作用。RHn越大，说明该植物群落增加湿度的作用越强；反之，则越弱[16]。

1.3 数据处理

根据每日自动监测的24 个数据，计算日平均值，根据日均值计算月平均值，根据每月的数据计算出年均值，用 Excel 2007 进行数据分析及制图。

2 结果与分析

2.1 红树林对大气温度的生态效应

2.1.1日均气温及其年变化所测定的极端最低温在南沙红树林内为5.356 ℃(1 月24 日)，林外旷地为4.276 ℃(1 月24 日)；在淇澳红树林内为9.826 ℃(2 月25 日)，林外旷地为10.997 ℃(2 月25 日)，可见两地旷地的极端最低温并不在同一天出现，且纬度较高的南沙温度比纬度较低的淇澳温度低(6.721 ℃)。极端最高温在南沙林内为30.016 ℃(7 月16 日)，林外旷地为31.618 ℃(6 月19 日)；在淇澳林内为31.962 ℃(7 月16 日)，林外旷地为33.773 ℃(9 月27 日)，可见两地红树林林内的极端最高温同时出现在7 月16 日，且相差仅1.946 ℃；而旷地的极端最高温并不同步，差值为1.811 ℃，夏秋季的温差明显小于冬季(1～2 月)的6.721 ℃。

南沙红树林林内年均温为22.968 ℃，林外旷地年均温为23.701 ℃，差值0.733 ℃，日降温最大值6.832 ℃，平均降温率3.092%；淇澳红树林林内年均温为22.842 ℃，林外旷地年均温为24.563 ℃，差值1.722 ℃，日降温最大值6.607 ℃，平均降温率7.011%。红树林林内年均温，南沙比淇澳高0.126 ℃，林外旷地年均温则是淇澳比南沙高0.862 ℃。

所测定的两个地点日均气温在一年内的变化情况见图1、图2。由图1、图2 可见，两地红树林林内气温均低于林外旷地，尤其是南沙在5～8 月期间，淇澳在6～11 月期间最为明显，且整体上淇澳红树林的降温幅度更大。由于南沙和淇澳相距不远，两地的气温变化曲线相似。研究表明，红树林内有较高的绿量，林冠的乔木层不仅可以遮阴，还可将大部分太阳辐射热吸收用于自身的蒸腾，从而降低生境的温度[16]。

2.1.2月均气温变化两地红树林林内、林外旷地的月均气温测定结果见图3。图3 显示，红树林内的温度一直低于林外旷地，且3～6 月南沙的较高，而1～2 月和9～12 月淇澳的明显较高。通常在晴天，日出后的林外旷地气温上升较快，红树林植物则可通过蒸腾作用，不断地从环境中吸收热量，从而降低林内生境的气温，表现出明显的降温效应[16]。

图1 广州南沙红树林林内和林外旷地日均气温年变化(2017 年)Fig.1 Annual change of Mean daily air temperature within and out space of mangroves at Nansha, Guangzhou during 2017

图2 珠海淇澳红树林林内和林外旷地日均气温年变化(2017 年)Fig.2 Annual change of Mean daily air temperature within and out space of mangroves at Qi’ao, Zhuhai during 2017

图3 广州南沙和珠海淇澳红树林林内和林外旷地月均气温(2017 年)Fig.3 Monthly mean air temperature within and out space of mangroves at Nansha, Guangzhou and Qi’ao, Zhuhai during 2017

2.2 红树林对大气相对湿度的影响

2.2.1日均湿度及其年变化所测定的最低相对湿度在南沙红树林内为68.661%(12 月30 日)，林外旷地为47.310%(2 月6 日)；在淇澳红树林内为54.261%(10 月12 日)，林外旷地为51.229%(8 月25 日)，可见两地旷地的最低湿度并不同步，但林内最低湿度均高于林外旷地。最高相对湿度在南沙林内为99.991%(1 月29 日)，林外旷地为100.000%(多日)；在淇澳林内为98.938%(8 月31 日)，林外旷地为100.000%(多日)，可见两地红树林林内的最高湿度也不同步，但林内最高湿度均未达到林外旷地最高的100%，尤其是淇澳旷地在3～6 月(春季)期间湿度几乎保持100%。

南沙红树林林内年均相对湿度为92.648%，林外旷地年均相对湿度为87.120%，差值5.528%，日增湿度最大值23.416%，平均增湿率6.345%；淇澳红树林林内年均相对湿度为88.220%，林外旷地年均相对湿度为86.539%，差值1.681%，日增湿度最大值45.044%，平均增湿率1.942%。红树林林内年均相对湿度，南沙比淇澳高4.428%，林外旷地年均相对湿度南沙比淇澳高0.581%。

两地日均相对湿度在一年内的变化情况见图4、图5。由图4、图5 可见，两地红树林林内相对湿度均高于林外旷地，尤其是南沙在干旱的1～2 月、10～12 月期间，淇澳在1～2 月、7～9 月期间较明显。整体上，南沙红树林的增湿幅度范围比淇澳的更大。由于红树林下有树木遮阴，在距离地面10 m的高空形成一隔离层，可保持林内空间有着较高的湿度；同时，红树林下通常有较多潮沟，蒸发量较大，空气中有较多水蒸气，无疑也增加了林内的湿度[16]。

图4 2017 年广州南沙红树林林内和林外旷地日均湿度年变化Fig.4 Annual change of Mean daily air humidity within and out space of mangroves at Nansha, Guangzhou during 2017

图5 2017 年珠海淇澳红树林林内和林外旷地日均湿度年变化Fig.5 Annual change of Mean daily air humidity within and out space of mangroves at Qi’ao, Zhuhai during 2017

2.2.2月均湿度变化两地红树林林内、林外旷地的月均相对湿度测定结果见图6。红树林内的湿度一直高于同一地点的林外旷地，可见红树林的增湿效果明显。其中2～6 月淇澳红树林内的湿度最高，而1 月、7～12 月南沙林内的湿度最高。红树林内有丰富的潮沟水源，水面的大量蒸发相应增加了林内的大气相对湿度，叠加上红树林内气温较低，风速小，乱流交换弱的因素，导致林内相对湿度减弱较慢[16]。

图6 广州南沙和珠海淇澳红树林林内和林外旷地月均湿度(2017 年)Fig.6 Monthly mean air humidity within and out space of mangroves at Nansha, Guangzhou and Qi’ao, Zhuhai during 2017

3 讨论

2017 年红树林林外旷地年均温，南沙23.701 ℃，淇澳24.063℃，淇澳比南沙高出0.862 ℃，测定结果比两地多年的平均气温(南沙21.8 ℃[8]、淇澳22.4 ℃[16])及其差值(0.6 ℃)均高，说明2017 年测定年的气温较常年偏高，林内的降温、增湿作用或许更加明显。

本研究中淇澳红树林日降温最大值6.607 ℃，平均降温1.722 ℃，平均增湿1.681%，与以往研究的淇澳红树林降温均值1.3 ℃、增湿8.0%[16]的结果比较，本研究的降温效应明显，而增湿效应相对较弱，这可能与测定年份不同、计算数据差异(本文为0:00～24:00 全天候数据平均值，而以往研究为每日8:00～18:00 平均值)有关。本研究结果显示，不同地点红树林均有较明显的降温、增湿效应。

研究表明，红树林在日降温、增湿的变化幅度或平均降温、增湿的幅度上要大于一般城市森林、公园绿地[16—19]，这可能与红树林处于水陆过渡地带，水汽的蒸发吸热与增湿效果相对较明显有关。例如，长春城市森林平均增湿效应为3%～7%，林冠层平均降温约1 ℃[20]。通常树木林冠、结构和组成越复杂，其调节能力越强。

本文仅选取了气温和大气相对湿度2 种气象因子，其生态效应或许不能完全反映出实际综合情况，今后比较不同地点同种红树林群落的生态效应，可考虑研究纬度、林型、种植密度、林冠郁闭度、树高、胸径、枝下高、叶面积指数、风速、太阳辐射及其强度、空气负离子浓度等多种因子[21]，以全面反映红树林群落对环境的生态效应。