森林冠层树种组成对夏季林下温度缓冲能力的影响机制研究

本研究通过连续三年监测法国中部16块样地的太阳辐射和气温数据，首次量化了欧洲赤松(Pinus sylvestris)和无梗花栎(Quercus petraea)纯林及混交林在不同密度下的温度缓冲效应。研究发现栎树林的日温差缓冲能力(-1.95°C)显著优于松树林(-0.97°C)，揭示了树种蒸腾策略和叶片反照率(albedo)差异是影响林下微气候的关键机制，为应对气候变化的森林经营提供了科学依据。

　　

随着全球气候变暖加剧，森林生态系统的温度调节功能日益受到关注。传统认知认为森林冠层能有效缓冲极端温度，但不同树种组成的调节机制差异尚不明确。在法国中部奥尔良森林开展的这项创新性研究，通过对比无梗花栎(Quercus petraea)和欧洲赤松(Pinus sylvestris)纯林及混交林的微气候特征，揭示了树种性状对温度缓冲的关键作用。

研究团队利用OPTMix实验平台的16块样地，采用标准化气象传感器网络，连续三年(2018-2020)监测了不同林分结构下的太阳辐射和气温动态。技术方法主要包括：1) 使用SP1110全辐射计每小时记录350-1100nm波段辐射；2) CS215温度探头配合防辐射罩获取林下1.65m处气温；3) 基于相对密度指数(RDI)量化林分竞争强度；4) 采用线性混合效应模型解析光热因子交互作用。

【树密度和树种组成对冠层缓冲能力的影响】
数据分析显示，中等密度林分的温度缓冲效应显著优于低密度林分。栎树纯林表现出最强的温度调节能力，其日最低温升高效应(ΔT_min +1.70°C)和日温差降低效应(ΔT_amplitude -2.45°C)均显著高于松林。混交林呈现中间状态，证实了树种组成的关键作用。

【太阳辐射与截获辐射的作用机制】
研究发现入射辐射(R_s)主导夜间保温效应：晴天(高R_s)时冠层减少地表长波辐射损失，使ΔT_min提升0.271°C/MJ·m^-2。而冠层截获辐射比例(IR_s)控制日间降温，每增加10%截获率可使ΔT_max降低0.464°C。特别值得注意的是，松林在低IR_s(<0.6)和高R_s条件下会出现林下温度反超现象。

【树种特异性调节机制】
即使控制光照条件后，栎树林仍比松林多缓冲0.914°C的日温差。这种差异源于：1) 松针较低的反照率(albedo)增加辐射吸收；2) 松树等水胁迫回避型(isohydric)树种在干旱期会关闭气孔，减少蒸腾冷却；3) 栎树较高的叶片透射率形成更密闭的冠层结构。

这项发表在《Agricultural and Forest Meteorology》的研究具有重要实践价值。首先，证实了树种选择能独立于林分密度影响温度缓冲，为气候适应性造林提供了理论支撑。其次，发现松林在极端天气下可能加剧林下高温，这对保护生物多样性和幼苗更新具有警示意义。未来研究可结合涡度协方差技术，进一步量化不同树种的能量平衡组分差异。该成果为构建气候智能型森林经营体系提供了关键参数，特别是在应对日益频繁的热浪事件方面具有指导价值。