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若干生态因子的时空变化李嘉智20122500026（华南师范大学生命科学学院，广东广州510631）摘要光照强度、温度及湿度是自然群落中较为重要的三个生态因子，综合三者的数值及其变化可以较好地分析某一群落的生态环境。本次实验通过连续测量的方法，分别收集了华南师范大学内典型森林和草坪群落中的三个生态因子变化情况。根据结果显示，光照强度和温度皆随时间先递增后递减，而湿度则是不断递减。此外，通过变化趋势对比，发现森林群落对光照强度的削弱作用和保温、保湿作用。关键词温度；湿度；照度；时空变化TemporalChangesofSomeEcologicalFactorsJiazhiLee20122500026(CollegeofLifeScience，SouthChinaNormalUniversity，Guangzhou510631，China)AbstractLightintensity,temperatureandhumidityismoreimportantnaturalcommunitiesinthreeecologicalfactors,andchangesinthevalueofthethreecanbebetterintegratedanalysisoftheecologicalenvironmentofacommunity.TheexperimentbythemethodofcontinuousmeasurementswerecollectedwithintheSouthChinaNormalUniversity,thetypicalcommunityforestandlawnthreeecologicalfactorschanges.Accordingtotheresultsshowthatbothlightintensityandtemperatureovertimeafterthefirstincrementdecrement,andthehumidityisdiminishing.Inaddition,bycontrasttrends,discoverandweakentheroleofinsulation,moisturizingeffectonthelightintensityofforestcommunities.KeywordsTemperature;Humidity;Illuminance;Temporalchanges1材料与方法1.1材料照度计、温湿度计1.2原理方法1.2.1群落内外光照强度及其变化由于太阳和地球相对位置的不断变化，以及地球表面大气层吸收、反射和散射介质的差异，太阳辐射具有时空上的显著差异。植物群落由于叶子对光的吸收、反射和散射，植物群落内外的太阳辐射也有显著的不同。为减少偶然误差、提高实验结果严谨性，测定时，群落内和群落外分别随机确定10个测点，从早到晚每隔1h测定各点的光照强度。1.2.2群落内外温度及其变化地球表面由于太阳辐射的变化，气温也存在时空变化。植物群落由于植物枝叶的作用，气温不完全相同，具有本身的特点和规律。为减少偶然误差、提高实验结果严谨性，测定时，随机确定4个测定，从早到晚每隔1h测定。1.2.3群落内外空气湿度及其变化相对湿度是指一定的温度下，空气中的实际水汽压（e）与该温度下空气的饱和水汽压（E）的比率（以百分比表示），饱和水汽压随温度的变化而变化，温度升高，E值增大。因而，相对湿度具有时间和空间的变化。群落由于形成独特的群落环境，其相对湿度的大小随时空变化具有显著的差异。为减少偶然误差、提高实验结果严谨性，测定时，确定4个测点，从早到晚每隔1h测定。2结果2.1群落内外光照强度及其变化表1不同时空的照度时间地点湿度值/%平均6:00草坪811824856733638500768751777665732.3森林32.242.530.345.645.433.571.372.876.384.753.467:00草坪71508300750082608790841088906850740077507930森林4302002505906403506406502905804628:00草坪1158014280165601320011980137401527016390123301242013775森林4003409006906609406809806004406639:00草坪1050017900194602250023700206001880026700229002200020506森林3800159065587161012391369189110607101379.510:00草坪2840026500261002120021300277002760023600209001790024120森林1481626555120713551055107610411018508992.211:00草坪5190048400521005010067000545005250051700500004530052350森林28300713020607942690253002110074219016819069.812:00草坪5110049400539004890046000460004970051400422004560048420森林2450094417665970490014809252990963041205722.513:00草坪2590026700269002400025700275002830028900322004370028980森林1300120014001200130014001800100010001100127014:00草坪2690024000296002870028600366003350039200316003460031330森林23401790148011801660114509920679099405750523015:00草坪2170023900193001180022400244002520029600310003290024220森林41001000700430015002400110021005800900239016:00草坪1990020800183001980019200179001970018800179002110019340森林3020158015402660156013501270110013401850172717:00草坪87008400740071006000620053004600450050006320森林5006003004001002004004001800220069018:00草坪22001690218018402220231028802690262026302326森林1901303001805012027011020120149图1草坪和森林的照度变化表1中详细罗列出各个时间段草坪、森林的每一个测量点光照值，从数据可以看到，同一时间段的同一环境下，光照强度会根据测量点的不同存在一定的差异，但差异程度较小，组内方差远远小于组间方差，说明此数据可研究性较强，可用各时间段的光照强度平均值作为代表数据进行分析。通过将原始数据转化为图1的折线图，更直观地展现了草坪、森林中光照强度随时间的变化。可以看到，两折线的走势基本相同，光照强度由清晨接近0lux一直攀升，在中午11：30时达到最大值，随后再不断下降，在傍晚18:30时重新降至接近0lux。清晨代表了太阳刚升起，光照强度实现0的突破的过程；而傍晚则代表了太阳恰落山，光照强度重新降到0点的过程。而期间光照强度先增后减的过程，与太阳与地面所成夹角有关。当夹角较小时，光线在大气层中穿越的时间较长，折射效果亦更明显，因而光照强度较低；当夹角变大，光线在大气层中的路径大大缩短，受到的折射亦较少，光线更直接地照射到地面，因而光照强度较高。其中，在12:30至15:30的过程中，光照强度并没有规律性下降，期间出现了一次较大幅度的起伏。这与当时的天气条件有关，在13:30时间段进行测量时，出现了短暂的阴天天气，阳光受到阻挡，因而13:30对应的光照强度相对于正常情况（晴天）要偏低。因而总体折线依旧符合之前的分析规律。另一个很重要的数据特点，是森林群落的光照强度虽然与草坪群落的变化趋势相近，但其各个时间段的光照强度均远远低于草坪群落。这一结果的原因是显而易见的，森林群落中茂密枝条的遮挡作用，使得落到地面的光照大大削弱，因而光度计测得的光照强度也大大下降。2.2群落内外温度、湿度及其变化表2不同时空的温度、干湿度时间项目草地1草地2平均值森林1（阳）森林2（阴）平均值6:00温度/℃252525252525湿度/%9086888686867:00温度/℃25.52525.2525.52525.25湿度/%909391.58090858:00温度/℃26.52726.752625.525.75湿度/%828583.57781799:00温度/℃27.52827.7526.52626.25湿度/%74767577817910:00温度/℃28.529.529272727湿度/%74747477777711:00温度/℃30.530.830.6528.52828.25湿度/%686968.5717472.512:00温度/℃3434.834.4292929湿度/%39534667676713:00温度/℃35.534.434.95302929.5湿度/%35.54841.75606763.514:00温度/℃3333.733.353029.529.75湿度/%475249.564686615:00温度/℃3234.933.4530.530.530.5湿度/%594451.561656316:00温度/℃32.533.933.2313131湿度/%564550.5515452.517:00温度/℃3131.431.230.530.530.5湿度/%615658.565656518:00温度/℃3130.730.8529.83029.9湿度/%6155586060602.1群落内外空气湿度及其变化图2草坪和森林的温度变化将源数据转化为更直观的折线图，可以发现，群落内温度随时间变化的趋势与之前分析的光照强度随时间变化的趋势基本吻合，清晨时数值较低，随后不断攀升，接近中午时达到峰值，随后逐渐下滑。原因很显然，光照强度影响地面热能获得量的最主要因素，随着光照强度的上升，地面累计热量不断增加，对应的环境温度也不断上升。但温度变化和光照强度变化亦有一定不同，其一，温度变化情况较为缓和，最大值与最低值的比值仅为1.4，而光照强度的最大值和最低值比值近500，相差甚远。其二，光照强度变化折线的上升段和下降段变化幅度相当，而温度变化折线的下降段则要比上升段平缓许多。这两点都是由地表温度变化的滞后性引起的，即地表温度并不会随着光照强度的变化而即时性改变，温度的变化依赖于热量的累积效应，需要光照长时期作用才能逐渐发生改变。因而温度变化和光照强度变化不同步。而当傍晚时光照接近消失，而地表热量散失需要一定的时间，因而即便光照强度临界于0值，温度亦不会剧烈下降。此外，从总体上说，森林群落的温度差较小，温度变化亦更为平缓，这与之前分析中得到的森林群落中光照强度较低是直接相关的。一般而言，较低的光照强度必然导致较低的地表温度。2.2群落内外空气湿度及其变化图3草坪和森林的湿度变化由湿度变化的折线可以看到，从总体上分析，群落湿度随时间变化是呈下降趋势。主要是由于当天没有下雨，地表水分不断蒸发，因而湿度不断下降。而在接近12:00时折线发生较大幅度的下降，这与之前分析得到的中午期间温度较高时直接相关的，大大增强了水分蒸腾的作用，使湿度下降速度增快。而从整体来看，森林群落的湿度普遍高于草坪群落，尤其是中午时草坪群落的湿度剧烈下降的过程中，森林群落的湿度并没有发生明显变化，仅仅是较为平缓地下降。一方面与森林群落中