陶文琴，繆紳裕，戴文壇，黃華章，陳健輝

(廣州大學生命科學學院，廣東 廣州 510006)

木本植物群落紅樹林自然分布于熱帶、亞熱帶海岸潮間帶。迄今為止，國內外有關紅樹林的研究相當廣泛，多年來每年所發(fā)表的研究論文均超過100 篇，如土壤碳庫估算[1]、外來植物入侵[2]、保護服務價值[3]、新經(jīng)濟背景下環(huán)境破壞[4]、生態(tài)系統(tǒng)保護空缺[5]、遙感動態(tài)監(jiān)測[6]、土壤理化特性[7]等。對廣州南沙和珠海淇澳紅樹林濕地的研究，則涉及物種多樣性與群落特征[8—9]、生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估[10]。作者也曾分析了植物穩(wěn)定碳氮同位素組成[11—13]、底泥的理化特性[14]、生態(tài)化學因子差異[15]，其中除了1 篇有關淇澳島紅樹林的溫濕效應與人體舒適度研究論文外[16]，很少涉及紅樹林的生態(tài)效應分析。本文以廣州南沙濕地公園、珠海淇澳島的紅樹林為例，比較研究兩地紅樹林內外的溫濕度微氣候動態(tài)變化，以期為紅樹林濕地的生態(tài)服務綜合價值評估提供基礎數(shù)據(jù)。

1 研究地概況與方法

1.1 研究地概況

廣州南沙濕地公園(廣州市南沙區(qū)南部，22°35′05″N～22°37′28″N，113°37′10″E～113°38'52″E[8])與珠海淇澳島(珠海市西北部，22°23′40″N～22°27′38″N，113°36′40″E～113°39′15″E[16])直線距離35 km 左右[11]。兩地氣候類型均為南亞熱帶海洋性季風氣候，年均氣溫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]。兩地紅樹林主要群落基本一致，均以種植的無瓣海桑Sonneratia apetala為主，伴有桐花樹Aegiceras corniculatum、秋茄Kandelia obovata、拉關木Laguncularia racemosa、木欖Bruguiera gymnorrhiza、黃槿Hibiscus tiliaceus、水黃皮Pongamia pinnata、海芒果Cerbera manghas、楊葉肖槿Thespesia populnea、銀葉樹Heritiera littoralis、老鼠簕Acanthus ilicifolius 等10 多種真紅樹或半紅樹植物組成的自然或栽培植被。測定地點小生境中，廣州南沙濕地和珠海淇澳的無瓣海桑人工林的植株密度、林冠郁閉度、葉面積指數(shù)、平均樹高、平均胸徑依次分別為：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，因而兩地紅樹林群落特征及生境整體上較一致。

1.2 大氣溫濕度測定方法

在南沙濕地、淇澳紅樹林無瓣海桑林內、林外曠地各選取1 個觀測點，在每個觀測點各安置1 個溫濕度自動記錄儀(美國Onset 公司U23-002 型號Hobo Pro v2 大氣溫濕度自動記錄儀)，林內和林外觀測點都遠離林緣，紅樹林內蓋度85%，林外蓋度為0。記錄儀安裝在距離地面1.5 m 高處[16]，設定每天24 h 每間隔1 h 自動記錄1 次溫濕度數(shù)據(jù)，從2017 年1 月1 日至2017 年12 月30 日，持續(xù)測定1 年。

降溫率TN(%) = (T0-Tn)/T0×100%

式中：Tn為紅樹林內氣溫年平均值；T0為林外曠地氣溫年平均值。若TN值＞0，說明林內氣溫低于曠地氣溫，有降溫作用。TN值越大，說明降低氣溫作用越強；反之，則越弱[16]。

增濕率RHN(%) =(RHn-RH0)/RH0×100%

式中：RHn為紅樹林內濕度年平均值；RH0為林外曠地濕度年平均值。若RHn＞0，說明紅樹林內濕度高于林外曠地濕度，則紅樹林植物群落有增加濕度的作用。RHn越大，說明該植物群落增加濕度的作用越強；反之，則越弱[16]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)每日自動監(jiān)測的24 個數(shù)據(jù)，計算日平均值，根據(jù)日均值計算月平均值，根據(jù)每月的數(shù)據(jù)計算出年均值，用 Excel 2007 進行數(shù)據(jù)分析及制圖。

2 結果與分析

2.1 紅樹林對大氣溫度的生態(tài)效應

2.1.1日均氣溫及其年變化所測定的極端最低溫在南沙紅樹林內為5.356 ℃(1 月24 日)，林外曠地為4.276 ℃(1 月24 日)；在淇澳紅樹林內為9.826 ℃(2 月25 日)，林外曠地為10.997 ℃(2 月25 日)，可見兩地曠地的極端最低溫并不在同一天出現(xiàn)，且緯度較高的南沙溫度比緯度較低的淇澳溫度低(6.721 ℃)。極端最高溫在南沙林內為30.016 ℃(7 月16 日)，林外曠地為31.618 ℃(6 月19 日)；在淇澳林內為31.962 ℃(7 月16 日)，林外曠地為33.773 ℃(9 月27 日)，可見兩地紅樹林林內的極端最高溫同時出現(xiàn)在7 月16 日，且相差僅1.946 ℃；而曠地的極端最高溫并不同步，差值為1.811 ℃，夏秋季的溫差明顯小于冬季(1～2 月)的6.721 ℃。

南沙紅樹林林內年均溫為22.968 ℃，林外曠地年均溫為23.701 ℃，差值0.733 ℃，日降溫最大值6.832 ℃，平均降溫率3.092%；淇澳紅樹林林內年均溫為22.842 ℃，林外曠地年均溫為24.563 ℃，差值1.722 ℃，日降溫最大值6.607 ℃，平均降溫率7.011%。紅樹林林內年均溫，南沙比淇澳高0.126 ℃，林外曠地年均溫則是淇澳比南沙高0.862 ℃。

所測定的兩個地點日均氣溫在一年內的變化情況見圖1、圖2。由圖1、圖2 可見，兩地紅樹林林內氣溫均低于林外曠地，尤其是南沙在5～8 月期間，淇澳在6～11 月期間最為明顯，且整體上淇澳紅樹林的降溫幅度更大。由于南沙和淇澳相距不遠，兩地的氣溫變化曲線相似。研究表明，紅樹林內有較高的綠量，林冠的喬木層不僅可以遮陰，還可將大部分太陽輻射熱吸收用于自身的蒸騰，從而降低生境的溫度[16]。

2.1.2月均氣溫變化兩地紅樹林林內、林外曠地的月均氣溫測定結果見圖3。圖3 顯示，紅樹林內的溫度一直低于林外曠地，且3～6 月南沙的較高，而1～2 月和9～12 月淇澳的明顯較高。通常在晴天，日出后的林外曠地氣溫上升較快，紅樹林植物則可通過蒸騰作用，不斷地從環(huán)境中吸收熱量，從而降低林內生境的氣溫，表現(xiàn)出明顯的降溫效應[16]。

圖1 廣州南沙紅樹林林內和林外曠地日均氣溫年變化(2017 年)Fig.1 Annual change of Mean daily air temperature within and out space of mangroves at Nansha, Guangzhou during 2017

圖2 珠海淇澳紅樹林林內和林外曠地日均氣溫年變化(2017 年)Fig.2 Annual change of Mean daily air temperature within and out space of mangroves at Qi’ao, Zhuhai during 2017

圖3 廣州南沙和珠海淇澳紅樹林林內和林外曠地月均氣溫(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 紅樹林對大氣相對濕度的影響

2.2.1日均濕度及其年變化所測定的最低相對濕度在南沙紅樹林內為68.661%(12 月30 日)，林外曠地為47.310%(2 月6 日)；在淇澳紅樹林內為54.261%(10 月12 日)，林外曠地為51.229%(8 月25 日)，可見兩地曠地的最低濕度并不同步，但林內最低濕度均高于林外曠地。最高相對濕度在南沙林內為99.991%(1 月29 日)，林外曠地為100.000%(多日)；在淇澳林內為98.938%(8 月31 日)，林外曠地為100.000%(多日)，可見兩地紅樹林林內的最高濕度也不同步，但林內最高濕度均未達到林外曠地最高的100%，尤其是淇澳曠地在3～6 月(春季)期間濕度幾乎保持100%。

南沙紅樹林林內年均相對濕度為92.648%，林外曠地年均相對濕度為87.120%，差值5.528%，日增濕度最大值23.416%，平均增濕率6.345%；淇澳紅樹林林內年均相對濕度為88.220%，林外曠地年均相對濕度為86.539%，差值1.681%，日增濕度最大值45.044%，平均增濕率1.942%。紅樹林林內年均相對濕度，南沙比淇澳高4.428%，林外曠地年均相對濕度南沙比淇澳高0.581%。

兩地日均相對濕度在一年內的變化情況見圖4、圖5。由圖4、圖5 可見，兩地紅樹林林內相對濕度均高于林外曠地，尤其是南沙在干旱的1～2 月、10～12 月期間，淇澳在1～2 月、7～9 月期間較明顯。整體上，南沙紅樹林的增濕幅度范圍比淇澳的更大。由于紅樹林下有樹木遮陰，在距離地面10 m的高空形成一隔離層，可保持林內空間有著較高的濕度；同時，紅樹林下通常有較多潮溝，蒸發(fā)量較大，空氣中有較多水蒸氣，無疑也增加了林內的濕度[16]。

圖4 2017 年廣州南沙紅樹林林內和林外曠地日均濕度年變化Fig.4 Annual change of Mean daily air humidity within and out space of mangroves at Nansha, Guangzhou during 2017

圖5 2017 年珠海淇澳紅樹林林內和林外曠地日均濕度年變化Fig.5 Annual change of Mean daily air humidity within and out space of mangroves at Qi’ao, Zhuhai during 2017

2.2.2月均濕度變化兩地紅樹林林內、林外曠地的月均相對濕度測定結果見圖6。紅樹林內的濕度一直高于同一地點的林外曠地，可見紅樹林的增濕效果明顯。其中2～6 月淇澳紅樹林內的濕度最高，而1 月、7～12 月南沙林內的濕度最高。紅樹林內有豐富的潮溝水源，水面的大量蒸發(fā)相應增加了林內的大氣相對濕度，疊加上紅樹林內氣溫較低，風速小，亂流交換弱的因素，導致林內相對濕度減弱較慢[16]。

圖6 廣州南沙和珠海淇澳紅樹林林內和林外曠地月均濕度(2017 年)Fig.6 Monthly mean air humidity within and out space of mangroves at Nansha, Guangzhou and Qi’ao, Zhuhai during 2017

3 討論

2017 年紅樹林林外曠地年均溫，南沙23.701 ℃，淇澳24.063℃，淇澳比南沙高出0.862 ℃，測定結果比兩地多年的平均氣溫(南沙21.8 ℃[8]、淇澳22.4 ℃[16])及其差值(0.6 ℃)均高，說明2017 年測定年的氣溫較常年偏高，林內的降溫、增濕作用或許更加明顯。

本研究中淇澳紅樹林日降溫最大值6.607 ℃，平均降溫1.722 ℃，平均增濕1.681%，與以往研究的淇澳紅樹林降溫均值1.3 ℃、增濕8.0%[16]的結果比較，本研究的降溫效應明顯，而增濕效應相對較弱，這可能與測定年份不同、計算數(shù)據(jù)差異(本文為0:00～24:00 全天候數(shù)據(jù)平均值，而以往研究為每日8:00～18:00 平均值)有關。本研究結果顯示，不同地點紅樹林均有較明顯的降溫、增濕效應。

研究表明，紅樹林在日降溫、增濕的變化幅度或平均降溫、增濕的幅度上要大于一般城市森林、公園綠地[16—19]，這可能與紅樹林處于水陸過渡地帶，水汽的蒸發(fā)吸熱與增濕效果相對較明顯有關。例如，長春城市森林平均增濕效應為3%～7%，林冠層平均降溫約1 ℃[20]。通常樹木林冠、結構和組成越復雜，其調節(jié)能力越強。

本文僅選取了氣溫和大氣相對濕度2 種氣象因子，其生態(tài)效應或許不能完全反映出實際綜合情況，今后比較不同地點同種紅樹林群落的生態(tài)效應，可考慮研究緯度、林型、種植密度、林冠郁閉度、樹高、胸徑、枝下高、葉面積指數(shù)、風速、太陽輻射及其強度、空氣負離子濃度等多種因子[21]，以全面反映紅樹林群落對環(huán)境的生態(tài)效應。