森林生態(tài)學講稿第一章緒論一、森林生態(tài)學的概念.森林（Forestry）：一個以喬木和其他木本植物占優(yōu)勢的生物群落。.生態(tài)學（氏ology）是研究在一定環(huán)境下所有有機體與它們的整個環(huán)境之間的相互關(guān)系的科學。.森林生態(tài)學：把森林當作生物群落研究組成這個群落的各種樹木與其他有機體之間的相互關(guān)系，也要研究有機體與它們所在自然環(huán)境之間的相互關(guān)系。二、森林生態(tài)學的發(fā)展簡史生態(tài)學的發(fā)展可以分為四個時期：（一）史前時期指自有人類歷史以來到1869年生態(tài)學一詞正式提出之前的一段漫長的歷史時期。二千年前的中國古人就注意到土壤、氣候?qū)淠旧L的影響等生態(tài)現(xiàn)象：如《淮南子》（公元前2世紀）“欲知地道，物其樹”（意思要了解某一地區(qū)的土地性質(zhì)，先觀察那里的樹木。外國也有許多學者論述植物、動物與環(huán)境之間的關(guān)系。植物地理創(chuàng)始人德國人洪堡德（A.Humboldt,1769—1895）《植物地理學知識》）和偉大的生物學家英國達爾文（C.Darwin,1809—1882）《物種起源》等許多科學家為生態(tài)學的建立發(fā)表過重要論述。（二）生態(tài)學的建立時期指從“生態(tài)學”的提出到“生態(tài)系統(tǒng)”的提出（1869—1935年）1、1869年德國動物學家?？藸枺‥?Haechel）在他的《生物體普通形念學》一書中提出“生態(tài)學”一詞，并定義為：生態(tài)學是研究動物與其有機環(huán)境和無機環(huán)境之間相互關(guān)系的學科。2、丹麥學者瓦爾明（E?Warming）1895年出版《植物生態(tài)學》一書，從此生態(tài)學便成為一門獨立的學科。他定義為：研究生物有機體與周圍環(huán)境之間的相互關(guān)系的科學（至今仍用，堪稱經(jīng)典生態(tài)學定義）（三）生態(tài)學的發(fā)展時期從1935年英國人坦期利提出“生態(tài)系統(tǒng)”（Ecosystem）一詞到1969年聯(lián)合國科教文組織提出“國際生物學計劃”（IBP）。坦斯利突破經(jīng)典生態(tài)學的局限，把系統(tǒng)工程學中的“系統(tǒng)”（系統(tǒng)是指相互影響、相互依賴的若干成分組成的具有特定結(jié)構(gòu)、功能的統(tǒng)一體）引用到生態(tài)學上。 他認為有機體與其所處的環(huán)境條件是不可分割的，彼此相互形成一個統(tǒng)一的復合體一一生態(tài)系統(tǒng)，也是具有一定結(jié)構(gòu)和功能的自然生態(tài)系統(tǒng)。這一階段的研究為現(xiàn)代生態(tài)學的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。（四）現(xiàn)代生態(tài)學發(fā)展時期從“國際生態(tài)學計劃”IBP成立之后至今國際上本世紀50-60年代出現(xiàn)五大社會問題：（1）人口劇增（2）能源短缺（3）資源破壞⑷糧食不足（5）環(huán)境污染這些均與生態(tài)學有關(guān)，引起廣大學者對生態(tài)學的重視。70年代的的電子計算機、遙感、新系統(tǒng)論的發(fā)展及其在生態(tài)學的應(yīng)用，使生態(tài)學在深度和廣度方面迅速。發(fā)展方向：研究生物圈的各個生態(tài)系統(tǒng)之間相互作用與聯(lián)系的方向發(fā)展，尤其是向著以人類活動為主導作用的人與生物圈各個生態(tài)系統(tǒng)的相互作用與聯(lián)系的跨學科（包括自然科學與人文科學）的生態(tài)學方向發(fā)展。森林生態(tài)學近代1981年我國第一部《森林生態(tài)學》森林生態(tài)系統(tǒng)的定位（1）熱帶林區(qū)云南西雙版納、海南尖峰嶺一熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)定位站；（2）亞熱帶：廣東鼎湖山南亞熱帶常綠闊葉林與季雨林，廣東鶴山南來熱帶人工常綠闊葉林和針闊混交林，湖南會同杉木人工林；（3）暖溫帶：北京西郊東靈山森林生態(tài)系統(tǒng)定位系統(tǒng)；（4）溫帶林區(qū)：吉林長白山森林生態(tài)系統(tǒng)定位系統(tǒng)定位系統(tǒng)，黑龍江涼水和帽兒山森林生態(tài)系統(tǒng)；國外：由植物生態(tài)學分支而來1807年德國人洪德堡、《植物地理學》；1859年英國達爾文《物種起源》兩位最早的生態(tài)學家。1895年瑞典人瓦爾明warming《以植物生態(tài)地理為基礎(chǔ)的植物分布學》；1898年德國人辛柏爾schimper《以生理學為基礎(chǔ)的植物地理學》；三、森林生態(tài)學的內(nèi)容和任務(wù)1、內(nèi)容：樹木個休生態(tài)學、林木種群生態(tài)學、森林群落生態(tài)學、森林生念系統(tǒng)學(1)樹木個休生態(tài)學：研究環(huán)境因?qū)α帜镜纳鷳B(tài)作用，著重介紹光、溫度、水分、大氣、土壤生物及火等因子在時間和空間上的變化對其生態(tài)作用，同時研究林木對各因子的耐性、適應(yīng)性及其分布。(2)林木種群生態(tài)學：研究林木種群在自然或人工栽培條件下種群數(shù)量動態(tài)等自我調(diào)節(jié)規(guī)律、種群動態(tài)過程對個體生長發(fā)育的影響及環(huán)境因子影響等。(3)森林群落學：研究分為兩方面的內(nèi)容，一是靜態(tài)方面，如森林群落的組成、結(jié)構(gòu)數(shù)量、外貌特征的描述，以及森林類型、地理分布等，另一方面是動態(tài)方面，著重森林的發(fā)生、形成和發(fā)展規(guī)律。(4)森林生態(tài)系統(tǒng)學：把森林作為森林生物群落與環(huán)境條件相互作用的統(tǒng)一體來研究，研究一個森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和演變，研究系統(tǒng)內(nèi)能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)循環(huán)過程,系統(tǒng)輸入和輸出的動態(tài)平衡等。重點講述樹木個體生態(tài)學的內(nèi)容即非生物因子如太陽輻射、溫度、水分、土壤、風和火等因子對樹木個體以有群落的影響，同時森林群落對這些因子的適應(yīng)性。過去的傳統(tǒng)林業(yè)幾科完全是從經(jīng)濟學觀點出發(fā)，森林的經(jīng)營在走“人工林林業(yè)”(Plantationforestry)采伐用皆伐、漸伐等方式及其集材和清林方法?，F(xiàn)在林業(yè)新提法如持續(xù)林業(yè)(Sustainableforestry)、環(huán)境林業(yè)(Environmentalforestry)>整體林業(yè)(Holisticforestry)>接近自然林業(yè)(Close-to-natureforestry)>多效益林業(yè)(Multiple-useforestry)和新林業(yè)(Newforestry),以及我國的生態(tài)林業(yè)(Ecologicalforestry)等。這些概念都是以生態(tài)學為基礎(chǔ)，以維護和創(chuàng)造人類高質(zhì)量的生活環(huán)境為目標，防止用經(jīng)濟法代替生物法則所帶來的不良后果，對森林所進行的各種經(jīng)營管理活動要盡量保護生物的多樣性和結(jié)構(gòu)的復雜性，保證森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)任一資源的持續(xù)性發(fā)展。了解森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、穩(wěn)定性以及隨時間變化的綜合動態(tài)等。四、生態(tài)學的分支學科1、按生物學研究的層次劃分:一般劃分為：分子、細胞、器官、組織、個體、種群、群落、生物圈我國馬世駿教授將生態(tài)學定義為：研究生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)之間相互作用的規(guī)律及其機理的科學。生命系統(tǒng)：基因細胞器官個體種群群落生物圈生態(tài)學：基因生態(tài)學 生物圈生態(tài)學2、按生物學的不同學科可劃分為：植物生態(tài)學、動物生態(tài)學、微生物生態(tài)學及普通生態(tài)學等。3、按棲息場所可劃分為：陸地生態(tài)學（森林生態(tài)學、草原生態(tài)學、沙漠生態(tài)學、山地生態(tài)學、島嶼生態(tài)學）水域生態(tài)學（包括淡水生態(tài)學、海洋生態(tài)學、內(nèi)陸咸水湖生態(tài)學等）。4、按生態(tài)學與其它學科的結(jié)合：系統(tǒng)生態(tài)學（生態(tài)學與數(shù)學相結(jié)合）能量生態(tài)學（生態(tài)學與物理相結(jié)合，用第一、第二定律解釋生態(tài)學系統(tǒng)的功能動念學）、化學（生態(tài)學與化學相結(jié)合）、景觀（生態(tài)學與地理相結(jié)合）、城市場園林生態(tài)學（生態(tài)學與城市場園林綠化相結(jié)合）。5、按生態(tài)學研究的性質(zhì)可劃分為：基礎(chǔ)理論生態(tài)學和應(yīng)用生態(tài)學。應(yīng)用生態(tài)學按生態(tài)學原理在人類活動各個方面的應(yīng)用情況可劃為：森林生態(tài)學、農(nóng)田生態(tài)學、漁業(yè)生態(tài)學、城市生態(tài)學、城市場園林生態(tài)學。五、森林生態(tài)與可持續(xù)發(fā)展隨著我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，越來越重視林業(yè)可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用，不僅能給社會帶來一定程度上的經(jīng)濟效益，還能有效保護我國生態(tài)環(huán)境，促進我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展。森林生態(tài)旅游對林業(yè)可持續(xù)發(fā)展有著積極促進作用，需要各級政府加強對森林生態(tài)旅游的重視，提高林業(yè)生態(tài)效益。第二章森林與環(huán)境一、森林環(huán)境與生態(tài)因子.環(huán)境的概念某一特定生物個體或生物群體周圍的空間，以及直接或間接影響該生物個體或生物群體生存的一切事物的總和。生物科學中，生物是主體，環(huán)境是指生物的棲息地以及直接或間接影響生物生存和發(fā)展的各種因素的總和。環(huán)境科學中，人類是主體，環(huán)境是指圍繞著人群的空間以及其中可以直接或間接影響人類生存、生活和發(fā)展的各種因素的總體。環(huán)境是一個相對的概念，要包含特定的主體。主體的不同，環(huán)境的概念會有所差異,環(huán)境分類及環(huán)境因素分類也會有所不同。例如：對太陽系中的地球而言，整個太陽系就是地球生存和運動的環(huán)境。.環(huán)境的類型1）依據(jù)環(huán)境的主體分類?以人為主體，其他的生命物質(zhì)和非生命物質(zhì)都被視為環(huán)境要素，這類環(huán)境稱為人類環(huán)境；?以生物為主體，生物體以外的所有自然條件稱為環(huán)境，這是一般生態(tài)學所采用的分類方法。如針對農(nóng)作物主體，稱為農(nóng)田環(huán)境；針對森林來講，稱為森林環(huán)境。2）依據(jù)人類影響程度分類自然環(huán)境半自然環(huán)境人工環(huán)境社會環(huán)境（人類聚集而形成的影響人類本身和自然界的環(huán)境，由社會的政治、經(jīng)濟和文化等要素組成）3）依據(jù)環(huán)境的范圍分類宇宙環(huán)境（星際環(huán)境）地球環(huán)境（全球環(huán)境）區(qū)域環(huán)境（五個自然圈層組合而成）微環(huán)境（如群落環(huán)境、森林環(huán)境）內(nèi)環(huán)境（生物體內(nèi)組織或細胞間的環(huán)境）.生態(tài)因子的概念生態(tài)因子（氏ologicalfactor）是指對生物生長、發(fā)育、生殖、行為和分布有直接或間接影響的環(huán)境要素。如光照、溫度、濕度、氧氣和其他相關(guān)生物等。生境（Habitat）是指具體生物個體和群體生活地段上的環(huán)境，一般是指個體或種群的棲息地。.生態(tài)因子的分類1）根據(jù)生態(tài)因子的性質(zhì)、特征及作用方式氣候因子（Climaticfactor）地形因子（Edaphicfactor）.生物因子（Bioticfactor）火因子（Firefactor）人為因子（Anthropogenicfactor）2）根據(jù)生態(tài)因子的穩(wěn)定性穩(wěn)定因子（如地心引力、地磁力、太陽輻射）變動因子：隨時間變化的因子（如季節(jié)變化、潮汐漲落、刮風、降水、捕食及寄生等）.生態(tài)因子作用規(guī)律綜合作用直接和間接作用階段性作用不可替代性和補償作用主導因子二、生物與環(huán)境的關(guān)系1.環(huán)境對生物的限制作用.Liebig最小定律（Lawoftheminimum）?1840年，德國化學家李比希通過分析土壤營養(yǎng)元素與植物生長的關(guān)系，認為在植物生長所必需的元素中，供給量最少的元素決定著植物的產(chǎn)量某一營養(yǎng)物質(zhì)減少量某一營養(yǎng)物質(zhì)減少量國2-1Liebig最小因子曲線示意圖?Shelford耐性定律1913年，美國生態(tài)學家Shelford提出：任何一種環(huán)境因子對每一種生物都有一個耐受性范圍，范圍有最大限度和最小限度，一種生物的機能在最適點或接近最適點時發(fā)生作用，趨向這兩端時就減弱，然后被抑制J L0J L0低死.最適區(qū)亡限一適宜區(qū)高死環(huán)境梯度亡限圖2-2生物對生態(tài)因子的耐受曲線

(弓I自Putmanetal.,1984)2.生物對環(huán)境的適應(yīng)適應(yīng)(Adaptation)是生物在環(huán)境中，經(jīng)過生存競爭而形成的一種適合環(huán)境條件的特性，它是自然選擇的結(jié)果。適應(yīng)性是指生物適應(yīng)環(huán)境的程度。生物對環(huán)境的適應(yīng)趨同適應(yīng)(Convergentadaptation)：不同種類的生物由于生活在相同環(huán)境中，受到某種主導因子的長期作用，產(chǎn)生相同或相似的適應(yīng)方式;趨異適應(yīng)（Divergentadaptation）：同一種生物在不同環(huán)境條件下長期生活，產(chǎn)生了不同的適應(yīng)方式，而形成的多種多樣的生態(tài)類型。生物對環(huán)境變化的適應(yīng)機制穩(wěn)態(tài)（Homeostasis）及其保持機制：生物控制體內(nèi)環(huán)境使其保持相對穩(wěn)定的機制，它能減少生物對外界條件的依賴性，從而大大提高生物對外界環(huán)境的適應(yīng)能力。耐性及其馴化：人為馴化可以改變生物的耐性限度。生物對環(huán)境的適應(yīng)類型形態(tài)構(gòu)造的適應(yīng)（保護色、警戒色、擬態(tài)）行為適應(yīng)（遷移和遷徙）生理適應(yīng)（生物鐘、休眠）營養(yǎng)適應(yīng)（保護色、警戒色、擬態(tài)）3.森林對環(huán)境的反作用森林利用光能，固定CO2,制造02,維持大氣圈的氧碳平衡行為適應(yīng)森林對氣候的調(diào)節(jié)作用森林改變低空氣流和防風固沙森林的保持水土和涵養(yǎng)水源的作用森林吸收毒物、殺滅病菌，具有凈化空氣和自然防疫作用森林是天然的消聲器森林可以除塵和過濾污水第三章森林能量環(huán)境太陽輻射一、太陽輻射特性及時空變化太陽輻射的兩種特性：(1)光子質(zhì)流，所帶能量叫量子(2)以電磁波形式傳播按波長自短至長構(gòu)成了x射線，r射線，紫外線，可見光、紅外線的連續(xù)光譜。可見光占總能量45%,波長400-700納米，其中：400-450紫光，450—500藍光,500-570綠光，570-590黃光，590-610橙光，610—700紅光，紅外光：760-3000納米近紅外光，3000納米外遠紅外光占總輻射能的45%左右，主要具有增熱效應(yīng)。太陽輻射能量(太陽常數(shù))是1.94cal/cm2min其中：47%到達地面(包括直射光24%和云層散射17%以及天空的散射光6%)25%被云層反射。9%大氣中顆粒散射并回到外層空間，10%以上云層吸收，9%為水氣吸收。臭氧吸收紫外線，大氣中的二氧化碳和水吸收紅外線，達到地面主要是可見光。.云和水氣對可見光的反射、散射和吸收大致相同-一陰天和天空中的云(白色).大氣塵埃更多散射可見光較長波段，-一污染區(qū)天空呈褐色或淡紅色。(3)大氣分子更多散射可見光較短波段-天空呈藍色天空呈蘭色，低緯度地區(qū)全年變幅較小，中緯度地區(qū)全變幅大，但年生產(chǎn)總量并不低，坡向也會對太陽輻射有影響。入射輻射被反射的百分數(shù)稱反射率，干凈的雪可達95%,森林最大達3%。二、太陽輻射強度的生態(tài)效應(yīng)太陽輻射強度：即垂直于太陽光的單位面積，單位時問內(nèi)黑體所獲得的太陽總熱量。單位：J/m。min表示，也可用勒克斯(Lux)表示1卡/厘米。=7.8Lux,(一)光合作用光合作用效率的環(huán)境因子，主要決定于光照強度，二氧化碳濃度和溫度等。光補償點(cP)：當光合作用固定的二氧化碳恰與呼吸作用釋放的二氧化碳相等時的光照強度。光飽和點(sP)：隨著光照強度的進一步增加，凈光合速率又減慢，直到光合產(chǎn)物不再增加時的光照強度。影響光合作用的植物因子是：葉齡、葉的光環(huán)境或樹冠中葉的位置。如陽葉和陰葉。北美黃杉天然林中，最有生產(chǎn)力的葉子位于樹冠上部從向陽條件逐漸過度到遮蔭條件交界處。下部蔭蔽，長期處于光補償點以下的葉子，通常呼吸率高，光合產(chǎn)物少。影響光合作用的環(huán)境因子：光照強度、養(yǎng)分狀況（尤其是N/P）光合作用的溫度范圍是-5-35（40）度，最適溫度是18-25度，另外晝夜溫度、葉溫和土溫也很重要。（二）形態(tài)同種植物在全光下和庇蔭下生長其形態(tài)特征有明顯差異。同種個體間表現(xiàn)型的差異經(jīng)常是由所處光條件的不同所引起的。光對植物的形態(tài)的影響可以通過植物在黑暗條件下生長加以證明。植物在暗處生長時所產(chǎn)生的特殊形態(tài)稱黃花，表現(xiàn)為節(jié)間特別長，葉子不發(fā)達、很小。側(cè)枝不發(fā)育，植物體水分含量很高，細胞壁很薄，機械組織和維管束分化很差。被子植物、裸子植物、蕨類植物中均有黃化象限。黃化正是由于受光不足，不能形成葉綠素的現(xiàn)象。葉是樹木進行光合作用的主要器官，葉形態(tài)明顯受光強度的影響，處在不同光條件下的葉子，其形態(tài)結(jié)構(gòu)往往產(chǎn)生適光變態(tài)。喜光樹種和耐蔭樹種葉子的形態(tài)和解剖結(jié)構(gòu),蒸騰作用和呼吸作用較強，光的補償點和飽和點較高。當陰生葉突然暴露在全光下，它們往往不能存活而死亡脫落。（三）耐蔭性.喜光樹種：只能在全光照條件下正常生長發(fā)育、不能忍耐蔭蔽，林冠下不能完成更新過程。生長快，尤其是幼齡林階段更為明顯，開花結(jié)實早，壽命短。喜光樹種有：落葉松、油松、馬尾松、樟子松、白樺、楊、柳樹枝樹、相思樹、刺槐、臭椿等。.耐蔭樹種：能忍受麻蔭、林冠下可以正常更新。引起強耐蔭樹種，只在林冠下才能完成更新過程。云杉、冷杉、杜英、甜楮、白楠、建柏：竹柏、紫杉、紅豆杉等。.中性樹種介于上二者之間的樹種。紅松、概樹、榆、水曲柳、杉木、毛竹、側(cè)柏、香樟、榕樹等。樹種的耐蔭性受年齡、氣候、土壤的影響。.年齡：幼齡林，特別是幼苗階段，耐蔭性較強，隨著年齡的增加，耐蔭性逐漸減弱，特別在壯齡以后，耐蔭性明顯降低，需要更強的光照。.氣候：在氣候適宜的條件下，例如溫暖地區(qū)，耐蔭性能力比較強，而在干旱瘠薄和寒冷條件下，則趨向喜光。在低緯度溫暖濕潤地區(qū)往往比較耐蔭，而在高緯度高海拔地區(qū)趨向喜光。.土壤：同一樹種生長在濕潤肥沃土壤中耐蔭性較強，而在干旱瘠薄土壤上耐蔭性較差。三、太陽輻射時間的生態(tài)效應(yīng)植物和動物對晝夜長短日變化和年變化的反應(yīng)稱光周期性。（一）植物的光周期的反應(yīng)主要是誘導花芽的形成和開始休眠。動物對反應(yīng)主要是高速代謝活動和進入繁殖期。.長日照植物較長日照條件下促進開花的植物，同照短于一定長度不能開花或推遲開花。通常需要14hr以上的光照才能開花。用人工方法處長光照時數(shù)可提前開花。如菠菜是長日照植物，在春季短日照條件下生長營養(yǎng)體，經(jīng)濟和食用價值高，一到春末夏初日照時數(shù)漸長就開花結(jié)實不宜食用。.短日照植物較短日照條件下促進開花的植物，日照超過一定長度不能開花或明顯推遲開花。通常需要14以上的黑暗才能開花。深秋或早春開花的植物多屬于此類，用人工縮短光照時間，可使這類植物提前開花。.中日照植物花芽形成需要中日照時間的植物。例如甘蔗開花需要12.5的日照。.日中囹直物臉好陶嗔他命野介段與日照骸無知雅物，女喻徽。植物對光周期的反應(yīng)與體內(nèi)的光敏素有關(guān)，它有兩種存在形式：植物的光周期，具有控制生長、誘導休眠、調(diào)節(jié)開花和打破休眠的作用。但木本植物的開花結(jié)實不僅受光周期控制，而且還受其它因素的影響如營養(yǎng)的積累和光照強度等。（二）光周期現(xiàn)象對植物引種的影響大多數(shù)短日照植物原產(chǎn)熱帶或亞熱帶，其原產(chǎn)地生長季日照時間時數(shù)較長和誘導休H民所需要的短同照直到晚夏或秋季才出現(xiàn)。因為休眠因此使植物的自然分布和人工栽培受到限制。光能是森林生活的重要因子。在林業(yè)生產(chǎn)實踐中，調(diào)節(jié)和提高光能利用率的措施很多。在育種工作中，可根據(jù)樹種特性，利用光照來促進某些樹種種子的發(fā)芽。如架設(shè)蔭棚和有色塑料薄膜，以調(diào)節(jié)光照條件，提高苗木的產(chǎn)量和質(zhì)量。在高溫、干旱地區(qū)，對一些樹種，特別是喜光樹種進行全光育苗，則更為有利。在有條件的地方，可通過欠工延長光照時間，促進苗木生長，也可取得顯著效果。適地適樹是提高光能利用率的有效辦法。根據(jù)樹種的生態(tài)不同特性，以及立地條件的特點，合理選擇造成林樹種，能充分利用自然條件，提高光作用的強度。合理的密度，可以充分利用光能。在森林培育過程中，根據(jù)林木在不同生長發(fā)育階段需光量的不同，進行撫育、修枝，調(diào)整林分密度以調(diào)節(jié)光照，改善環(huán)境條件。在造林初期，幼林尚未郁閉前，為了充分地利用地力和太陽光能，進行林農(nóng)間作也會得到同樣效果。培育針闊葉混交林或喜光樹種與耐蔭樹種的混交林，形成合理的林冠結(jié)構(gòu)，既能發(fā)揮森林的多種效益，又能有效地利用光能以提高森林的生產(chǎn)力。林木對光能的利用率與樹種的特性有密切的關(guān)系。目前在林業(yè)生產(chǎn)上開始注意選擇與培育高光效的優(yōu)良樹種及品種，對提高森林生產(chǎn)力很重要的實踐意義。今后隨著林業(yè)科學的不斷發(fā)展，選育高光能利率的林木品種，模擬最合理的林分結(jié)構(gòu)及制訂全套科學的經(jīng)濟管理措施將成為有效地提高森林對光利用率的方向。四、太陽輻射光譜的生態(tài)效應(yīng)太陽光譜主要由三部分組成：紫外線、可見光和紅外線：.紫外線透入或組織、破壞分子的化學鍵，破壞作用并可以引起突變；.近紅外線，葉子吸收很少，大部分被反射和透過，對遠紅外線吸收較多：紅外線促進植物莖的延長生長，有利于種子和抱子萌發(fā)，提高植物體的溫度。生理有效輻射，植物光合作用利用和色素吸收的太陽輻射連續(xù)光譜。紅、橙光被葉綠素吸收最多的部分,具有最大的光合活性。紅光還能促進葉綠素的形成。A、紅光：一一有利于碳水化合物的合成B、藍光：一一利于蛋白質(zhì)的合成C、藍紫光與青光： 對植物伸長生長及幼芽形成有很大作用，能抑制植物的伸長而使期形成矮態(tài)。D、青藍紫光：一一引起植物向光性的敏感，并促進花青素等植物色素的形成。E、紅光：一一影響植物開花，莖伸長和種子萌發(fā)F、紅外線和紅光：一一間接地以熱效應(yīng)反映，是地表熱量的基本來源。五、太陽輻射的生態(tài)學效應(yīng)太陽輻射是生態(tài)系統(tǒng)中綠色植物光合作用的能量來源，從而維持生態(tài)系統(tǒng)的生物生產(chǎn)力和能量流動。太陽輻射以它的光譜組成、光照強度和光周期影響森林植物的生活環(huán)境、光合作用、形態(tài)結(jié)構(gòu)、樹種特性、植物生產(chǎn)力以及動、植物的生長發(fā)育節(jié)律。太陽的輻射又是地球表面熱量的來源，是熱量平衡和水分循環(huán)的重要決定因素。森林生態(tài)系統(tǒng)中的綠色植物和其他生物對光照強度已經(jīng)形成廣泛的適應(yīng)性，包括對光照過強和有害輻射的保護組織和在弱光下有效吸收光能進行光合作用的生理機制和形態(tài)結(jié)構(gòu)。太陽輻射的三種主要特性是光譜、強度和時間。森林經(jīng)營活動中較易控制的是強度,而且它又是決定森林生產(chǎn)力的重要因素之一，可通過提高森林覆蓋率，增加林分的葉面積指數(shù)，保持適當密度，調(diào)整林分組成和結(jié)構(gòu)，森林撫育，主伐更新等經(jīng)營措施提高森林生產(chǎn)力和發(fā)揮其他有益作用。六、光因子在林業(yè)中的重要性林木撫育如果森林內(nèi)光照強度突然增加，會引起林下幼苗的傷害，以及使樹干長出徒長枝，降低木材質(zhì)量。林業(yè)上，提高森林光能利用率或生產(chǎn)力的主要途徑：保持、調(diào)整森林結(jié)構(gòu)和提高光合強度具體做法：在森林不同生長發(fā)育階段保證森林的適宜密度和葉面積指數(shù)，營造混交林，以充分利用光能。溫度因子一、引言溫度影響有機體的體溫，體溫高低又決定了生物生長發(fā)育速度、新陳代謝強度和特點、數(shù)量、繁殖、行為和分布等。決定溫度地理變化的在個主要變量是緯度、海拔高度和是否鄰近大水體。緯度和海拔影響輻射和熱量平衡，而傳導和對流使熱量發(fā)生交換。由于水的比熱大，水體附近的溫度變幅較小，另外，地形也是影響局部地區(qū)溫度條件的重要因素。(-)熱量平衡太陽輻射是地球表面的熱源，地面的輻射收入包括太陽直接輻射R為地面輻射熱量收支，M為地面與空氣熱交換，地面與下層土壤熱交換為B,水蒸發(fā)所消耗的熱量或水汽凝結(jié)所放出的熱量為LE。當R為正值時，LE值相當大，即熱量相當大的一部分消耗在水分蒸發(fā)上，因此潮濕地表，土壤增溫慢。M主要與風速有關(guān)，風速越大，熱量交換量越強烈。B決定于土壤上下層的溫度梯度和土壤導熱率。但受海拔地形的制約。二、溫度的時空變化.溫度的空間變化緯度是決定一地區(qū)太陽入射高度角的大小及晝夜長短的重要因素。低緯度地區(qū)太陽高度角大，太陽輻射量也大，但因晝夜長短差異較小，太陽輻射量的季節(jié)分配要比高緯度地區(qū)均勻。隨著緯度增高，太陽輻射量減少，溫度逐步降低。緯度每增高1度，(約111km)年均溫約下降0.5——0.9度。從赤道到極地可劃分為熱帶、亞熱事、溫帶、寒帶，相應(yīng)生長著地帶性的植被類型。(1)海陸分布海、陸輻射和熱量平衡的差異，形成溫度或氣壓梯度，故海陸分布影響氣團移動方向。例如我國大陸性氣候特點強，夏季盛行溫暖濕潤的熱帶海洋氣團，夏季酷熱；冬季盛行極地大陸氣團，寒冷而干燥冬季嚴寒、溫度年較差大。(2)地形和海拔東西走向的山系，如我國的天山、秦嶺、陰山、南嶺等，對季風有特殊作用。它們消弱了冬季風的南侵，也阻礙了夏季暖濕氣流的北上。這種作用也影響了熱量傳遞和濕潤狀況的地區(qū)分配，對氣候形成和自然環(huán)境地帶性的劃分，都起了很大的作用。海拔增高，風力加大，空氣稀薄，保溫作用差，是引起溫度變化的重要原因。海拔每升高100米，氣溫下降0.5-0.6度，這種垂直減率，夏季較大，冬季較小。因此出現(xiàn)植被垂直分布帶。森林和樹種除在緯度方向上向極地的分布受限制外，也受海拔高度的影響。2.溫度的時間變化(1)晝夜變化氣溫變化中，最低值出現(xiàn)在將近日出的時候，同出后到13—14時，達到最高值。土表溫度變化比較劇烈：晝間土表溫度比氣溫上升快。夜間，地面輻射冷卻，低于氣溫。隨土深增加，溫度變幅漸小。至35—100厘米，幾乎無晝夜變化。隨土壤深度增加，一晝夜最高、最低溫度有后延現(xiàn)象，如土表最高溫度出現(xiàn)在13時，而10厘米的最高土溫可能出現(xiàn)在16—17時。(2)季節(jié)變化溫度年較差是溫度季節(jié)變化的一個重要指標。大陸性氣候區(qū)的氣溫季節(jié)性變化比海洋性氣候區(qū)的劇烈。溫帶、寒帶氣溫變化又較熱帶劇烈。溫度同變和季變是使植物形成溫周期適應(yīng)和物候的主要影響因素。土壤溫度變化規(guī)律與氣溫不同，會明顯影響土壤生物及樹木根系的生長及其節(jié)律。溫度的時間變化，還有長期性的以地質(zhì)年代為時間尺度的演變。如冰期進退引起的氣溫變化，會造成動、植物的遷移、滅絕和熱量或植被帶的位移。古生物的化石證明，黑龍江下游地區(qū)曾生長過棒、銀杏和落羽杉等。第四紀初，由于冰期和地質(zhì)運動而消逝。三、關(guān)于生態(tài)方面的一些有關(guān)溫度的概念.最適溫度生物生長發(fā)育或勝利活動得以正常進行的溫度范圍。C4植物凈光合的最適溫度在30℃以上，溫帶樹木在20-30C間滾滾和能力最強。最適溫度，因生物種類，各生長發(fā)育階段和生理活動，以及植物提的不同部分而異。.低溫限度和高溫限度陸生植物可在很寬的溫度范圍內(nèi)生長，在活動狀態(tài)下，維持生命的溫度范圍通常為-5-50℃o凈光合的低溫限度，熱帶植物為5-7,而溫帶和寒帶植物稍低于0的溫度也能同化二氧化碳。3.積溫既可表示各地的熱量條件，又能說明生物各生長發(fā)育階段和整個生育期所需要的熱量條件。有效積溫的計算方法是：從某一個時期內(nèi)的平均溫度減去生物學零度（即生長發(fā)育的起點溫度，溫帶地區(qū)常用5℃,亞熱帶地區(qū)常用10℃）再乘以該時期天數(shù)。如某溫帶樹種，生長發(fā)育的起始溫度為5℃,當平均溫度達5度時，到開始開花共需30天，這段時間內(nèi)的日平均溫度為15C,該樹種開始開花的有效積溫是300℃?；顒臃e溫的計算方法是把生物學零度換成物理學零度。按上例，活動積溫是450ro積溫還常作為氣候和農(nóng)、林業(yè)區(qū)劃的主要指標。是一個重要的農(nóng)、林業(yè)界線溫度。當日平均氣溫穩(wěn)定升至以上時，許多植物生長加速，物質(zhì)積累增加，喜溫植物也可以播種。當同平均氣溫穩(wěn)定升至以上時，光合作用和物質(zhì)積累顯著減弱，喜溫植物也停止生長2io℃起止同期與無霜期的起止日期相差不大，可把其視為生長期。四、溫度對植物的影響(一)溫周期現(xiàn)象植物對晝夜溫度變化規(guī)律的反應(yīng)稱之為溫周期現(xiàn)象。.對種子萌發(fā)的影響，變溫后可提高種子、的萌發(fā)率，如水曲柳。.對生長有明顯的促進作用，如西藏東南部林區(qū)同云南松林區(qū)。植物適應(yīng)于氣候條件的節(jié)律性變化，形成與此相適應(yīng)的植物發(fā)育節(jié)律，稱為物候。.與大陸性氣候有密切的聯(lián)系。這主要是受氣候的影響，造成冬、夏季的等溫線和等物候線方向不一致。.受氣候變遷的影響，導致物候的推遲和提早。(二)溫度與傷害1.低溫危害(1)寒害：氣溫降到0度以上，植物所受到的傷害。分為兩種：直接傷害，直接由氣溫驟變造成的；間接傷害：緩慢降溫造成的(2)凍害：氣溫降到0度以下植物組織發(fā)生冰凍而引起的凍害。原生質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞，使細胞喪失生命。另外還有由低溫引起的間接傷害如：凍舉、凍裂、生理干旱等。2.高溫危害(1)皮傷：樹木形成層和樹皮組織局部死亡。這多發(fā)生在樹皮光滑的成年樹木上，如冷杉。紀念品病菌侵入創(chuàng)造條件。(2)根頸灼傷：土表溫度增高，灼傷幼苗柔弱根莖。如松柏科植物幼苗當土表溫度達40度就要受害。樟不過長江，馬尾松北界不過華中區(qū)，榕樹在1月平均氣溫低于8℃的地主不能生長，主要受低溫的限制。五、溫度與植物分布.高緯度和高海拔的限制(1)冬溫過低對植物的直接作用是妨礙新陳代謝，使組織結(jié)冰，降低養(yǎng)分和水分。非季節(jié)性低溫比冬溫更嚴重，凍死實生苗或影響開花，限制分布。(2)夏溫不足不能滿足生長繁殖的需要，總光合不足以補償呼吸作用，植物凋落，無凈生長。.低緯度和低海拔的限制(1)夏溫過高引起植物新陳代謝紊亂，過熱死亡、失水過度。光合、呼吸作用易于平衡的植物，移到低緯度或低海拔會受到限制，夜間呼吸作用比白天光合作用增加的幅度更大。(2)冬季冷期過短尤其是需要低溫打破休眠和刺激開花的樹。如溫室的植物和昆蟲不能分布到亞熱帶。蘋果、桃、梨等，在低緯度地區(qū)栽種不能開花結(jié)果的主要原因。六、動物對溫度的適應(yīng).生理性適應(yīng)包括蟄伏、冬眠、降低細胞液冰點和減少散熱等。動物通過減少機體含水量，降低細胞液的冰點，增加脂肪含量、避免機體凍結(jié)，增強耐寒性。.形態(tài)適應(yīng)動物毛皮、羽毛、皮下脂肪秋冬季加厚，具有隔熱性，防止體內(nèi)熱量過分散失。.行為適應(yīng)許多動物在生理、形態(tài)適應(yīng)的基礎(chǔ)上，還有行為適應(yīng)。如長距離地遷移，高度遷移等。七、溫度因子在林業(yè)中的重要性森林對溫度的影響主要表現(xiàn)在氣溫和土溫兩方面。森林能影響氣溫的季節(jié)和晝夜的變化。在夏季和白天，由于林冠層阻擋和吸引了光和熱，植物蒸騰消耗了大量的太陽輻射能，林內(nèi)空氣濕度大，增溫也較慢，所以林內(nèi)溫度低于無林地。據(jù)報道，南方杉木林內(nèi)，夏季溫度比林外低3.6-4.1C。在冬季和夜晚，由于林冠的覆蓋，阻擋了林內(nèi)空氣的對流和林內(nèi)熱量的擴散，使林內(nèi)溫度高于無林地2-3C左右。在森林的影響下，林內(nèi)氣溫變幅比空曠地小，這種影響并且擴展到森林周圍一定范圍，有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。森林具有層次結(jié)構(gòu)，由于各層植物白天對太陽輻射，夜晚對散熱的阻擋，造成氣溫的高低也有層次分布現(xiàn)象。白天氣溫自林冠至林地表面，溫度逐漸降低，夜晚則相反。由于林冠和枯枝落葉的覆蓋，阻擋了土壤對熱量的吸收與擴散，以致在夏季和白天林內(nèi)土壤溫度比林外溫低，面在冬季和夜晚，林內(nèi)土溫又高于林外，這樣就縮小了土壤溫度的變幅。此外，林內(nèi)和林外土壤溫度的變化都隨土層深度的增加而減少，但林內(nèi)土溫顯著變化的土層深度比林外淺。林內(nèi)溫度的這種變化特點能使幼苗、幼樹免遭高溫和低溫的危害，有利于林冠下更新。同時，也為林木生長創(chuàng)造了有優(yōu)良的生境。森林影響溫度的變化，不僅對林業(yè)生產(chǎn)有利，同時，對農(nóng)牧業(yè)也有很大的促進作用，特別是草原和森林草原地區(qū)，防護林帶能使地表的氣溫和土溫變幅縮小，生長季延長。據(jù)黑龍江省某一大隊調(diào)查，該地由于大規(guī)模營造防護林，使用權(quán)生長季延長了7-10天。通過撫育間伐或修枝以減少林木密度，稀疏林冠，使光線適當透入林地，有利于提高林內(nèi)氣溫和土溫。既可以促進幼苗、幼樹的生長，又可以促進微生物的活動，加速枯枝落葉的分解，提高土壤肥力，從而提高森林生產(chǎn)力。世界郁閉森林約占陸地面積的20%,其中大約一半屬于溫度變化極小的熱帶林，另一半森林溫度變化很大，限制林木生理活動，不論大氣候或局部氣候條件，在某些方面均能影響森林經(jīng)營工作。極端溫度和溫度的急劇變化，能損傷樹木，如寒害、凍害、芽死亡造成的多項枝、日灼和形成層的塊狀死亡等，會造成樹木枯死、傷害、感染病蟲害和品質(zhì)下降。森林工作中應(yīng)注意樹種和立地的選擇、栽種庇護植物、混交等措施加以防止和避免。各項森林經(jīng)營活動中，皆伐對溫度的影響最大，這是因為皆伐改變了輻射和能量平衡。皆伐后，輻射霜凍和冷空氣的排入能產(chǎn)生霜穴，使人工更新失敗或?qū)淠井a(chǎn)作傷害。章節(jié)小結(jié)溫度是很重要的環(huán)境因子。它的空間和時間變化與太陽輻射有密切關(guān)系。空間變化決定于緯度、水陸分布和海拔。時間上有日、季和長期變化。此外，熱的對流和傳導、地形部位，天氣形勢以及人類活動都影響溫度。最適溫度、低溫限度和高溫限度，是針對樹種、各生長發(fā)育階段和樹木不同部分而言的。植物各生長發(fā)育階段和生理活動，需要的最適溫度不同，并受高溫和低溫的限制。溫周期和物候是植物對溫度長期適應(yīng)的反應(yīng)和對節(jié)律性變溫的適應(yīng)。極端溫度和溫度急劇變化能使植物產(chǎn)生各種各樣的傷害。第四章森林物質(zhì)環(huán)境水因子一、引言.水是生命活動的重要介質(zhì)水的獨特物理和化學性，植物從土壤中吸收營養(yǎng)物質(zhì)，以及各種物質(zhì)在植物體內(nèi)的運輸和各種生理生化過程都是在水中進行。.水分是植物重要組成成分：(1)柔軟葉子含水約80%90%(2)樹干含水50%(3)成熟的干種子含水10%15%.水具有不可壓縮性水使植物和樹木組織保持膨壓，維持器官的緊張度，保持一定的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，使其各種生理機能正常進行。.水具有較大的比熱和汽化熱，是理想的緩沖劑，使植物體溫變化不象氣溫那么激烈。同理大氣中的水汽可吸收長波的太陽輻射，維持地球表面溫度變化不過于激烈，對維持地面熱量平衡及各種植物的生存創(chuàng)造復雜的條件。二、不同形態(tài)水及其生態(tài)意義.汽態(tài)水：空氣中的水汽，常用相對濕度表示，它影響光照條件、樹木蒸騰和物理蒸發(fā)，是樹木水分平衡的重要影響因素。.液態(tài)水：主要指降雨，是降水中的最主要形式，不僅直接影響土壤水分，大氣濕度，同時也影響整個地球環(huán)境，對植物生長發(fā)育和分布是頭等重要意義。(1)降水量與樹木直徑生長成正相關(guān)：從年輪為例，干旱年份年輪窄，濕潤年份年輪寬。(2)根據(jù)樹種不同生長特性不同，前期生長快，高生長停止早，早春的雨水量多少對生長影響最大。有些樹木在整個生長期隨降水增加而促進生長，如水杉、楊樹、落葉松等，一旦干旱出現(xiàn)，高生長就會影響，甚至形成頂芽，若秋季雨水過多還可出現(xiàn)二次生長現(xiàn)象。(3)降水對開花結(jié)實的影響開花陰雨連綿是不利于傳粉授粉和結(jié)實的，成熟前過多則生長成熟期，過少則落花、落果并影響向種子質(zhì)量。(4)降水對種子萌發(fā)的影響降水多，特別春雨多，土壤含水量充足，有利于種子吸脹，種皮軟化和空氣的滲入,因此可促進種子萌發(fā)。(5)降水能過土壤水分影響植物生長發(fā)育三、植物對水分過多和不足的適應(yīng).按水分的適應(yīng)可分為(1)水生植物：適于部分或完全沉于水中的植物。對水生的適應(yīng)可分為沉水、浮水和挺水植物。可通過通氣組織氣腔和海綿組織特征，還具有水通氣根。如可生于淺水中的落羽杉、池杉。(2)陸生植物：在陸地上生長的植物。.植物對水分不足的適應(yīng)(1)避旱植物(Droughtescapers)指短命植物，以種子或泡子階段避開早影響，主要特征是個體小、根莖比值大，短期完成生命史。它們沒有抗旱的植物形態(tài)特征，不能忍耐土壤干旱，多年生的主要以各種變態(tài)的營養(yǎng)器官如鱗莖、塊莖、根莖等渡過干旱季節(jié)。(2)抗旱植物1)防旱植物有兩種保水型和耗水型A、保水型植物肉質(zhì)和某些硬葉植物，者均能在萎^前長期限制蒸騰。肉質(zhì)植物能隨時、大量吸收并貯存在薄壁細胞和液泡中。非肉質(zhì)保水型植物，包含抗旱的針葉樹和常綠的被子植物，原始適應(yīng)是具有很不透水的角質(zhì)層。B、耗水型植物植物蒸騰速率高，以加速水分吸收，保持體內(nèi)水分，光合和生長速率較，葉脈、維管束等輸導組織發(fā)達，蒸騰速率高。許多植物有各種物質(zhì)征達到耐旱或避免脫水的目的。例如嚴重缺水時，細胞液的溶質(zhì)含量的提高能使細胞產(chǎn)生低滲透勢維持細胞膨脹，從而防止脫水。苔薛、地衣和一些蕨類在空所干燥條件下，長期無傷地存在，當再吸水時即恢復生3）適旱植物主要形態(tài)特征是：縮小枝條、增加根系護展范圍、縮小葉面、增加葉厚度、增厚細胞壁、角質(zhì)層厚、養(yǎng)活氣孔、木質(zhì)部細胞較小、柵欄組織、海綿組織不明顯、縮小細胞間隙等。主要生理特征是：含糖量高、細胞液濃度高、低滲透勢、細胞水含量低、增加原生質(zhì)透性、單位葉面積蒸騰率高、加快單位葉面積光合作用、抗萎藏早開花結(jié)實、壽命長等。四、森林的水分平衡.植被對降水的再分配和樹冠截留林內(nèi)雨量：滴落量、徑流量、穿透雨量。林外雨量：在連續(xù)降雨的一段時間內(nèi)，林冠上部或曠地雨量。樹冠截留：林外雨量一林內(nèi)雨量截留量是植被對降水的最初分配，取決一植被截留能力、樹種、林冠結(jié)構(gòu)、年齡和密度等，在環(huán)境因子中與蒸發(fā)這些水分所需要的有林齡相同、密度不同的林分，截留率從高密度林分的15%變化到低密度林分的26%。這和林冠形態(tài)有關(guān)，密林向上的分枝使莖流比例大。入滲：降水向土壤中滲透。林地的終滲率高，入滲量占降水量的比例大，這是因為林地土壤結(jié)構(gòu)好，孔隙度大。樹木根系和土壤間形成管狀的粗大孔隙，土壤動物的活動也形成粗大孔隙，加之植物為土壤提供了大量的有機物質(zhì)，改善了土壤結(jié)構(gòu)，增加了粗、細隙。因此林地土壤孔隙度比無林地好得多；另一方面林地地面枯落物的覆蓋，減輕了雨滴的沖擊，長期保持土壤孔隙不會被堵塞。.蒸發(fā)散蒸發(fā)散：土壤水經(jīng)森林植被蒸騰和林地地面蒸發(fā)而進入大氣，林林這種蒸騰發(fā)作用稱為蒸發(fā)散。林木蒸騰：水從植物組織的生活細胞，通過氣化或蒸發(fā)作用而進入大氣稱為蒸騰。還可分為氣也和角質(zhì)層蒸騰。水熱條件優(yōu)越地帶，森林蒸騰非常強烈。如熱帶雨林蒸騰量比溫帶森林蒸騰量大2-3倍以上，其蒸騰量3000mm/年。林地地面蒸發(fā)：如果林內(nèi)地表溫度高于近地面的氣溫，土壤水將會成為地表水流而匯入溪流，這個過程稱為地表徑流。森林可以顯著地表徑流。如林地內(nèi)死地被植物能吸收大量降水。森林生態(tài)系統(tǒng)水分輸入的主要形式是降水，水分輸出的形式是蒸發(fā)散和徑流。五、森林對降水的影響.森林增雨作用戈爾丁認為：溫帶區(qū)域?qū)邓黾拥淖畲笮?yīng)是5%。我國氣象學家朱炳海認為，川西南及滇西北廣大森林區(qū)的蒸發(fā)散，可能是我國東部地區(qū)降水水汽的一個來源，對降水的增加有重要影響。森林能增加垂直降水，其首先在于森林的蒸騰作用增加了。森林上空大所中水蒸氣含量，一般地說，有林地比農(nóng)陽溫度高5-10%,甚至20%,,其次，由于林木不斷向空中蒸散水氣，又消耗了大量的熱，使森林地區(qū)夏季溫度比無林地區(qū)低，空氣濕度大，水蒸汽便容易飽和凝結(jié)，成云致雨。同時，在夏季強烈的陽光照射下，無林地區(qū)受熱急劇增溫，產(chǎn)生上升氣流，而森林上空溫度低，產(chǎn)生下降氣流。林區(qū)經(jīng)常發(fā)生局部的空氣對流，這是成云致雨的重要條件。所以，森林區(qū)一般霧多、雨多、云多。降水是一個復雜的過程，影響降水的因素很多。大氣環(huán)流、地理位置和海拔高度三項是主要的因素，但肯定的說，森林也是影響降水的一個因素。隨著科學技術(shù)的發(fā)燕尾服，森林影響降水的作用將會得到進一步的闡明。.降水通過林冠后水質(zhì)的變化林外雨的養(yǎng)分含量是很低的，而且季節(jié)變化小。通過林冠的葉、枝和樹干時，將沉積在這些部分和幼嫩枝葉釋放出來故含較多的營養(yǎng)。如在紅松林內(nèi)測得不同樹種莖流中所含養(yǎng)分不同。現(xiàn)在，治理水體污染的方法除采用工業(yè)措施，回收利用和減少廢水外，生物凈化是一個重要途徑。例如，利用微生物或藻類可把污水中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。利用燈心草、蘆葦?shù)戎参飦韮艋瘒乐匚廴镜乃虻?。森林在凈化水體方面有著重要作用。此外，森林也影響水溫。在有森林保護的流水中，比無森林保護的水溫要低得多，水溫增高常被為“熱污染”，在熱污染的情況下，容易使水產(chǎn)生不正常的氣味（或味道）。六、水分和林業(yè)的關(guān)系水分影響森林分布的重要因素，世界陸地約有1/3面積缺雨，限制森林分布和生產(chǎn)力。全球濕潤地帶：天然林；半濕潤、半干旱地域：森林草原。研究生態(tài)系統(tǒng)的水分子,必須以水循環(huán)知識為基礎(chǔ)。森林具有重要的水土保持和水源涵養(yǎng)作用。森林系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對水分平衡的主要影響是增加水平降水，減少地表徑流，有得于水分的入滲，故森林保持水土、涵養(yǎng)水源，調(diào)節(jié)河川流量的作用是明顯的。土壤因子一、引言土壤是森林的主要生態(tài)因子，是林木生長發(fā)育的基地，樹木生命過程所需的水分和無機養(yǎng)分，都要通過根系從土壤中吸收，同時土壤支持著樹體使維持直立狀態(tài)。土壤性狀對植物的影響。(1)母質(zhì)不同母形成不同的土壤，因為它可以直接影響土壤的質(zhì)地、化學成分和PH值。如砂巖或頁巖易形成酸性土壤，利于松樹生長，石狄?guī)r易形成微酸土堿性土,利于柏木分布。(2)質(zhì)地是指組成土壤的礦質(zhì)顆粒即石塊、沙、粉粒的相對含量。一般分為在類：粘土、壤土和沙土。粘土結(jié)構(gòu)致密，利于保水，保肥。但也隙度小通氣與透水性差，不利于排水，濕時粘重，干時板結(jié)；沙土孔隙度大，粘結(jié)性小，通氣與透水性強，利于排水而不宜蓄水。壤土介于兩者之間，利于植物生長。土壤結(jié)構(gòu) 指土壤顆粒排列的狀況，如團粒狀、片狀、柱狀、塊狀、核狀等。一般團粒結(jié)構(gòu)為佳，利于保水、保肥、通氣和透水，適宜微生物活動。土層厚薄是影響土壤水分與養(yǎng)分總貯量及極系分布的重要因素之一。這受很多因子影響，如土壤下面的石礫、堅實的粘土、鹽積層、沙積層、地下水、永凍層以及城市中的地下設(shè)施等。山地條件的土層還受地形、坡度、坡向和坡位的影響。坡度越大,土層越薄，陽坡土層較淺，陰坡土層較厚，同一坡面上，山脊土層最薄，中上腹次之，下腹和谷地則較厚。土壤中的空氣狀況據(jù)測定粘土的空氣含量占其容積比例的5-15%,壤土的空氣含量占其容積比例的10-25%,沙土的空氣含量占其容積比例的30-40%。土壤中的水分土壤中水分主要來自降雨、降雪和人工灌水。一般可分為三部分,一是重力水，僅有很少一部分可被植物利用；二是毛細管水，當重力水排出后，土壤中剩下的所有水分稱田間持水量，其中絕大部分是毛細管水，植物根系從土壤中吸收的水分主要是這一部分；三是土壤吸濕水，植物不能利用土壤中有機質(zhì)與礦質(zhì)元素職權(quán)土壤中的營養(yǎng)元素主要來自土壤中的有機質(zhì)，其中包括非腐殖質(zhì)和腐殖質(zhì)兩大類。二、土壤的物理性質(zhì)與林木的生長土壤物理性質(zhì)的變化：采伐使用的生型機械能改變土壤結(jié)構(gòu)、孔隙度、孔隙大小的分布、通氣狀況、保水能力等。死地被物層的喪失，裸露的礦物質(zhì)土更易壓實或受雨水沖刷，使表土失去原有的結(jié)構(gòu)。三、土壤的化學性質(zhì)與林木的生長土壤形成一方面是地質(zhì)變化過程，因為土壤是巖石風化的產(chǎn)物，另一方面土壤的形成又是生物變化過程，因為土壤表面和土壤內(nèi)部存在的綠色植物、微生物和動物的各種作用，改變著母質(zhì)的成分和性質(zhì)。從土壤形成的五大因素(氣候、母巖、生物、地形和年齡)來年，生物是土壤形成的主導因素。森林植物特別是喬木對土壤形成的影響不同于草本植物。在森林作用下，土壤有獨特的形成過程。首先，木本植物都是多年生的，它的壽命常常是數(shù)十年或數(shù)百年，而草本植物卻多半是一年生的，農(nóng)作物更是每年收割一次。和農(nóng)作物比較，森林每年從土壤中吸收的營養(yǎng)物質(zhì)比較少。其次，木本植物在全年期間要把一部分有機物質(zhì)，如樹葉、枯枝、花及果實等脫落到土壤表面，形成一層枯枝落葉層，這是森林土壤特有的現(xiàn)象，也是森林土壤的一個顯著特點。第三，喬木的根系對土壤理化性質(zhì)影響很大。根系一方面從土壤中吸收營養(yǎng)物質(zhì)，另一方面又是土壤有機持的主要來源之一。據(jù)估算，天然林的根系量，每公頃有數(shù)噸至數(shù)十噸。例如，闊葉紅松林的根系量，每公頃約10噸，亞高山暗針葉林每公頃為17—21噸。此外，林木根系分泌的水溶性腐殖質(zhì)是一種酸性物質(zhì)，其酸度隨樹種而不同，如松、云杉等樹種的根系分泌物質(zhì)酸度較大，而棟、樺等酸性則弱。由于森林對土壤有巨大的影響，所以，不同的森林群落下時常會出現(xiàn)不同的土壤類型。例如，大興安嶺地區(qū)以興安落葉松、樟子松為主的針葉林下，主要是棕色針葉林土,在華北、西北松林落葉闊葉林下，主要為棕壤及山地褐土，在海南島熱帶雨林、季雨地區(qū)，主要為磚紅壤性土。四、土壤有機物土壤溫度的變化，皆伐后，土溫發(fā)生明顯改變，其程度取決于礦物質(zhì)土壤的裸露狀況，以用采伐后地表積累有機物的厚薄。冬季寒冷地區(qū)，森林群落生產(chǎn)力受礦質(zhì)土化凍晚、升溫慢的影響，植物根系分布局限在表面的有機質(zhì)層中。當養(yǎng)分缺乏和地被物分解緩慢時，林木營養(yǎng)不良或生長緩慢時,林木生長不良或生長緩慢。夏季，死地被物層很容易干燥失水，使實生苗受到干旱或死亡。五、土壤生物森林內(nèi)的死地被物包括當年的凋落物，累積的凋落物和殘骸等。主要有兩類：（一）柔軟死地被物粒狀結(jié)構(gòu)，細菌和軟體動物多，真菌少C/N比率低，中性或微酸性反應(yīng)，結(jié)構(gòu)疏松，通氣性和透水性良好。（二）粗糙死地被物細菌和軟體動物少，真菌少C/N比率高，酸性反應(yīng)，結(jié)構(gòu)緊密,通氣性和透水性差。影響死地被植物結(jié)構(gòu)和性狀的因素，主要是立地條件和樹種組成，由于樹種組成不同，凋落物的數(shù)量和養(yǎng)分含量、成分不同，加上形成的森林環(huán)境不同，因而左右了死地被物結(jié)構(gòu)和性狀。一般針葉樹林凋落物含養(yǎng)分元素低，特別是含鈣量低。此外，立地條件對死地被物的影響也很大。土壤過于潮濕，溫度又低，通氣不良的條件，易形成粗糙的死地被物，土壤濕度適中，溫度又高，通氣良好的條件，則容易形成柔軟死地被物。六、土壤肥力土壤是植物生活的基質(zhì)，它是多種自然和生物因素長期作用下發(fā)展起來的。土壤為植物生長發(fā)育提供了必要的條件，如固定和支撐作用，供應(yīng)水分、養(yǎng)分和空氣等。土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)中最不易更新的成分。因火災、采伐、侵蝕而使流失的話，要恢復原狀,則需要幾個世紀甚至千年之久。對森林工作者來說，樹木僅是一種產(chǎn)品，土壤才是資源。正確認識和評價土壤的實質(zhì)及其生態(tài)作用，對了解生態(tài)系統(tǒng)也很重要。土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、孔隙度和溫度等物理性狀是影響土壤水分，通氣狀況和肥力的重要因素。同時對林木根系、土壤穩(wěn)定性的抗蝕能力都有重要影響。土壤肥力是其供給植物所需養(yǎng)分和水分的能力，受土壤物理、化學、生物學特性相互作用所影響。森林土壤肥力主要取決于土壤中養(yǎng)分的輸入情況和有機質(zhì)的分解速率。合理的森林經(jīng)營活動，能改善土壤的理化性質(zhì)和提高土壤肥力。七、土壤的生態(tài)意義土壤對植物的重要性在于：.固定作用生長在石質(zhì)山地上的樹木,根系可扎到巖隙或風化巖石20米深以下,十分抗風倒。密林中的樹木，根系、樹冠相互交織在一起，在根系不足以支撐守衛(wèi)部分的情況下，可增加樹木的穩(wěn)定性。一旦森林不斷遭受破壞，在強風中就往往發(fā)生成片風倒現(xiàn)象。土壤通氣不良，物理板結(jié)，化學膠結(jié)(鐵或鈣的硬盤)、地下水位過高、有毒化學物質(zhì)的積累、土溫過低，季節(jié)凍層等原因，均會聘用制根系的活動。長在深厚但長期或短期積水土壤上的林分，通常比淺層石質(zhì)土上的林分更易遭風倒。.水分的供應(yīng)土壤能吸水和儲水，無土壤的地方也無植被，其中主要一個原因是沒有水分儲存。保水能力極差的土壤無植被生長或只生有稀疏耐旱植物。土壤水分過多對大多數(shù)植物生長也不利，因為缺少根呼吸所需的氧氣。排水良好且生長季內(nèi)保持濕潤的土壤，一般有茂盛植物且生產(chǎn)力很高。只有在土壤氣、水比例適當時，植物才有可能獲得最佳生長狀況。土壤有機質(zhì)通常有利于保持土壤濕度。地被物層厚的地區(qū)，即便干旱，也可有較好水分狀況。有機質(zhì)含量多的土壤也會產(chǎn)生過濕的總是如泥炭群類形成的土壤總是常年處于水分過飽和狀態(tài)。絕大多數(shù)植物難以生存。.養(yǎng)分的供應(yīng)植物生長可通過多種途徑獲取養(yǎng)分，如從大氣，土壤溶液、礦物風化物、有機質(zhì)分解以及體內(nèi)養(yǎng)分內(nèi)部再分配等。另外菌根共生營養(yǎng)也十分重要。每年樹木吸收的大部分養(yǎng)分來自生物地球化學循環(huán)，即主要通過土壤的林林死地被物，主要是氮和磷。八、森林經(jīng)營與土壤土壤具有潛在的森林生產(chǎn)力，是森林生態(tài)系統(tǒng)中，最不易更新的成分，而土壤肥力直接關(guān)系著森林生產(chǎn)率的高低。因此，不斷提高土壤肥力，是經(jīng)營森林過程中的首要任務(wù)之一。.提高土壤肥力的措施(1)已經(jīng)形成粗糙死被地物的林地，應(yīng)進行疏伐，適當透漢，以提高林內(nèi)溫度，增強土壤微生物的分解活動。條件允許，還可以施石灰，以中和土壤酸性，促進微生物活動，加速死地被物分解，形成腐殖質(zhì)。(2)板結(jié)或酸性太強的土壤，可翻松土壤，使有機質(zhì)混合，或施石灰，以改善土壤通氣條件和減低酸性，促進微生物活動，加速分解作用。死地被物過厚，土壤酸度又過高的情況下，施行有效措施受限制時，可采取控制火燒的辦法，以導致硝化作用。(3)森林采伐或撫育問伐后，如有大量枝、梢、葉、皮等殘留在林地，加上陽光直射，溫度高，干燥快，不利于分解，應(yīng)把粗大的梢截成細段，散入于林地，使之接觸土壤減少蒸發(fā)，有利于微生物活動。(4)營造混交林，選擇針闊葉樹種或陰陽性樹種混交，或有根瘤樹種與無根瘤樹種混交或在林冠下引種有根瘤的灌木，使林分內(nèi)形成柔軟.采伐對土壤的影響主要表現(xiàn)在：(1)破壞土壤森林主伐會破壞土壤表層。輕者翻動森林死地植物，生至失去整個表土層，破壞的主要因素是集材和采伐等。(2)影響土壤穩(wěn)定性皆伐對土壤的破壞不僅局限在表層的翻動。在陡坡，會使土壤失去穩(wěn)定，產(chǎn)生大量土體坡移(塌落、滑動和巖屑崩落)。坡度大，集材道和皆伐的地方更易發(fā)生。3)土壤有機質(zhì)、養(yǎng)分的損失和休學性質(zhì)的變化森林采伐后，沒有植被的蒸騰作用，生態(tài)系統(tǒng)水文特征有明顯變化。通常是增加夏季溪流量，溶于溪水中的離子濃度明顯提高，許多有機無機微粒物質(zhì)，也大量隨溪水流出。(4)集約經(jīng)營的林分應(yīng)加強土壤管理，沼澤或地下水位高的立地要開溝排水，在坡上修筑土填，進行培土，以防止水土流失。(5)經(jīng)濟林，如油茶、油桐、白油樹、文冠果、漆樹、竹林等，應(yīng)進行施肥，以保持土壤肥力，并定期進行除草、松土，培土、擴穴等土壤管理措施，以改良土壤結(jié)構(gòu)，提高與維持土壤肥力。(6)保持林內(nèi)的死地被物，禁止人為摟掉枯枝落葉，以免破壞森林內(nèi)的養(yǎng)分循環(huán)。但是對不同樹種，土壤肥力的意義也不同。例如在潮濕的淤泥腐殖潛育土上，赤楊具有最的生產(chǎn)力，而紅松在這時就難以生長。在華北、西北山區(qū)比較疏松的土壤上，油松生產(chǎn)力高；在比較粘的土壤上它們的生產(chǎn)力就下降，但是遼東棟則相反。因此，貫徹適地適樹的原則是非常重要的。第五章森林環(huán)境中的干擾因素風因子一、引言地球表面不同地區(qū)，太陽輻射能數(shù)量及被大氣層和地表吸收的比例有很大差異。這導致大氣和近地層溫度的不同和大氣壓差，從而產(chǎn)生大氣運動，形成風。季風是影響降水、濕度和溫度的重要因素。夏季風把云和水汽傳送到陸地。形成降水，冬季風可使氣溫明顯下降。(1)風使氣團、云相遇，發(fā)生閃電，閃電是引起森林火災的火源之一。(2)風從一生態(tài)系統(tǒng)，將無機和有機微粒物質(zhì)吹到另一生態(tài)系統(tǒng)中沉降。(3)風蝕土壤有機物和礦物質(zhì)，使質(zhì)地變粗，甚至巖石裸露，引起肥力和水分條件惡化，這是沙漠化的重要原因。(4)植物的蒸騰和林地蒸發(fā)受風的影響，從而影響植物體的水分改善，蒸騰有助于葉面降溫。(5)風是氣體循環(huán)和各類生態(tài)系統(tǒng)氣體輸入輸出的主要動力，也是熱量交換的動力。(6)風起著風媒、風播作用，也會發(fā)生風折、風倒。(7)風對人類影響也很大，風能分散大氣污染，強風可摧毀房屋、建筑、毀滅農(nóng)田和森林。二、風的時間和空間變化就一個地區(qū)而言，風的類型主要有：季風、干熱風、臺風、能及地方性的水陸風、山谷風和焚風等。季風全年變各兩次，夏季從大海吹向陸地，冬季則從陸地吹向大海。我國冬季受蒙古冷高壓控制，形成風向偏北的冬季風，氣溫低且較為干燥。夏季我國主要受印度低壓控制，多刮偏南季風，且溫暖濕潤多雨。干熱風，多發(fā)生在春夏之交，歐亞大陸北部南下的冷空氣，沿途經(jīng)過己增暖的下墊面和面積廣大的干熱沙漠時，變性增暖，同照充足、空氣增溫減濕，出現(xiàn)又熱又干的干熱風天氣。多數(shù)地區(qū)最高溫可大于25度，相對濕度小于30%-40%,風速大于4-5m/s。我國淮河以北，華北、西北、東北和內(nèi)蒙古等地常有程度不同的干熱風出現(xiàn)，不僅影響作物生長，也使樹木干枯落葉。小范圍的地方環(huán)流，產(chǎn)生地方性的水陸風、山谷風、焚風等水陸風，又稱向岸風和離岸風。發(fā)生在海岸和湖岸地區(qū)，白天，陸地比水面升溫快,風從水體吹向陸地，稱海風或向岸風。夜間相反，陸地比水體冷卻快，風從陸地吹向水體，稱陸風或離岸風。美國和加拿大的大湖區(qū)周圍，工廠排出的污染物，在湖區(qū)上空發(fā)生光化學反應(yīng)形成臭氧，白天臭氧被岸風吹向岸邊陸地，使湖岸的作物和煙草受到污染和危害。山區(qū)，由于山嶺起伏，形成兩種風，一種是白天吹向坡上的風（上坡風和夜間吹向坡下的風（下坡風）；另一種形式是白天從平原吹向山地的風（谷風），夜間山谷冷空氣沿谷地吹向平原（山風）。這兩種山谷風方向變化的規(guī)律性，己應(yīng)用于森林火災補救、規(guī)定用火和病蟲害蟲防治等。焚風是由于氣流下沉而變得又干又熱的風。夏末發(fā)生焚風能促進果實成熟。強烈焚風會使植物、樹干干枯、死亡。焚風頻率高，影響生的地區(qū)，甚至使群落類型發(fā)生明顯改變。三、風對植物的影響.風媒風播許多森林優(yōu)勢樹種，尤其是溫帶、寒溫帶森林中，以風傳粉，如松柏類、柔藁花序類樹種。許多樹種的種實靠風傳播，種實生有適于風揪的翅、冠毛等附屬物，如松、云杉、冷杉、落葉松、白蠟、械、榆、樺、楊、柳等。.形態(tài)風對植物表型外觀有明顯的影響。旱風條件下生長的植物，其植株偏小。這是因為水分不足限制了細胞分生和處長。風和干旱也會造成芽和葉子的死亡，從而也限制了高生長。近海岸、極地、高山樹木線，與遼闊草原相鄰的森林邊緣，樹木高度逐漸衛(wèi)生局低。生長在上述地區(qū)最前沿的樹木，通常只局限在遮風的地形部位。風對植物形態(tài)的影響，有時不是風本身的效應(yīng)，而是風所攜帶的微粒物質(zhì)造成的。如近海面的鹽粒和沙，高山和有強的地區(qū)，冰屑或礦物質(zhì)造成的。長期的單向風會使樹木長成旗形樹冠。樹木對強風的反應(yīng)很不同，長白山的岳樺在低山帶為高大挺直喬木，而在多風的亞高山帶長成曲干矮林狀。樹干形狀的改變是樹木對風的普遍反應(yīng)。處在長期單向強風的生境，針葉樹樹干背風面產(chǎn)生寬大年輪，稱為應(yīng)壓木，而同一年輪在迎風面卻很窄甚至缺如，結(jié)果樹干橫斷面長成橢圓形，長軸與盛行風的方向一致。闊葉樹與針葉樹略有不同，常在迎風面產(chǎn)生應(yīng)拉木.風害超過10m/s的大風，對樹木有破壞作用，13-16m/s的風速，使每平方米樹冠表面受到15-20K的壓力。強風作用下，根系生長淺的樹種（如生長在小興安內(nèi)參谷地永凍土或季節(jié)性凍土上的云杉）能被連根吹倒，這種現(xiàn)象稱為風倒。感染病蟲害、生長衰弱、老齡過熟林木，能被強風吹折樹干，稱為風折。風害與地形關(guān)系密切，有些地形部位會使風速可強，易發(fā)生風害蟲的地形部位和立地是：蛉頂、山的上半坡和山肩：主山脊的缺口或馬鞍形的鞍底；峽谷或林中風道；林緣或采伐跡地邊緣。四、風對生態(tài)系統(tǒng)的影響森林抗風害能力，與樹種、林分特征和立地條件有關(guān)。材質(zhì)堅硬、根系深的樹種抗風力強；根系淺，材質(zhì)軟脆，樹冠大，易感染病腐的樹種抗風力弱。生長在粘生、潮濕、通氣不良、凍土層上的林木，抗風力弱。通常熱帶、亞熱帶森林根系發(fā)達，藤本植物較多，互相纏繞，故抗風能力很強，能經(jīng)受住臺風的侵襲。生長在寒冷地區(qū)的針葉林，根系淺，樹干長，樹冠集中在樹干上部,抗風力弱。林分遭受部分風害后，很容易向順風方向擴展。人工林和天然林均以壯齡期抗風力最強，其后變?nèi)?，至老齡期最弱。這是因為林木根系從壯齡后便生長衰退，而地上部生長仍在繼續(xù)，林木逐漸變?yōu)樯仙螺p，增加了不穩(wěn)定性。五、植被對風的影響植被明顯影響地面風，它們的粗糙表面增加磨擦力，使風速降低但湍流增加，森林多孔隙，大量葉、枝和樹干具有很大的摩擦面，當風穿過林時，能大降低風速和改變風向。森林的密度越大，枝葉越多，對風的阻力也愈大。風在森林中的垂直變化與林分的樹種、密度和結(jié)構(gòu)有關(guān)。林內(nèi)無下木的同齡林，林冠風速低，但林冠與地面之間，仍有明顯的風。多層結(jié)構(gòu)的森林群落，林冠以下的任一高度，風速均較低，大風降低的風速要比小風降低的幅度更多。林內(nèi)風速的減弱程度，與距林緣向林內(nèi)的距離成正比。防風林帶對風的影響，與其結(jié)構(gòu)所決定的疏透度（林帶縱斷面的透光面積與縱斷面積之比）有關(guān)。緊密結(jié)構(gòu)林帶，縱斷面很少透風，疏透度極小。防風林帶結(jié)構(gòu)的設(shè)計，應(yīng)考慮風善狀況、庇護作物類型和土地經(jīng)營者的愿望。落葉闊葉林事，不能阻擋冬季的風來庇護家畜，因其背風林帶處風速大。緊密的針葉林帶不能阻擋夏季風，保護農(nóng)作物免受危害，因背風面的湍流和只不過短距離風速的降低。林帶的防風、固沙作用已在世界各國廣泛應(yīng)用，我國的三北防護林建設(shè)即為突出一例。另外，林帶還能影響沙和雪的沉積格局，所以也應(yīng)用于固沙和護路。六、風對林業(yè)的重要性風對森林生長發(fā)育，林分穩(wěn)定性和林業(yè)發(fā)展均有重要影響。森林更新期內(nèi)，風關(guān)系著更新造林的成敗。更新、造林栽植的苗木，如不斷受風吹動，使根系遭受損害或引起水分虧缺。發(fā)生在我國西北和華北的干旱風，不但影響作物產(chǎn)量，也使樹木干枯落葉。通常林間空間地面積越小，風速越低，直至接近郁閉森林的狀況。所以，皆伐時減小伐區(qū)面積，對避免風速增大和森林更新是有益的。跡地植苗更新時，栽植點選擇在伐根、微地形和采伐剩余物的背風面能減輕風害，提高成活率。森林和林帶都能明顯降低風速，也影響夾帶物（如沙和雪等）沉積的格局。根據(jù)風狀況，防護目的可設(shè)計不同結(jié)構(gòu)的林帶，達到防風、固沙、庇護作物和家畜的目的。山風和谷風，風向日變化的規(guī)律性已應(yīng)用于林火管理和病蟲害防治。章節(jié)小結(jié)風對生物有重要的生態(tài)效應(yīng)。它影響植物蒸騰速率、氣體交換、水分平衡和形態(tài)。雖然輕風是有益的，但中級風，尤其是干旱風可對樹木產(chǎn)生不利影響。強風能產(chǎn)生機械傷害。持續(xù)單方向的吹風，會使樹木產(chǎn)生矮態(tài)、旗形樹、應(yīng)壓木、應(yīng)拉木和尖削樹干等,從而降低木材產(chǎn)量和質(zhì)量。夾帶著冰屑、鹽粒和其他微粒物質(zhì)的風，其生理和機械損害理炙嚴重。風是生態(tài)系統(tǒng)中氣體循環(huán)和熱量交換的動力。風能帶來和分散大氣污染物。風媒和風播，可對植被發(fā)展格式有重要影響。森林和林帶能降低風速，庇護作物和家畜、防止風蝕、固定流沙。防風林帶的效應(yīng)與林帶結(jié)構(gòu)有關(guān)?；鹨蜃右弧⒁栽S多生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)常有規(guī)律地發(fā)生火災，如寒溫帶針葉林、溫帶落葉闊葉林和溫帶草原等。對古樹和大樹火燒痕跡的詳細研究表明，在人類采取防火措施前，北歐的泰加林每個世紀約發(fā)生兩起火災。中國大興安內(nèi)參北部火災輪回期為110-120年，南部約為30一40年。分布在這些地區(qū)的松屬、棟屬和杜鵑花科樹種，稱為典型的“適應(yīng)火的樹種”或“依賴火的植物”，這些植物對火的適應(yīng)性很強?；鸬募訜嶙饔檬顾珊褪蠈僦参锏姆N子更易萌發(fā)，許多松樹種子經(jīng)70-80度的高溫才從球果中脫落出來，以后便在無其他植物競爭的立地上萌發(fā)。薄皮樹種，如云杉、冷杉、山毛棒和搬等，對火特別敏感?；鹩绊懼参锶郝涞慕M成，我國大興安嶺，興安落葉松林與白樺的更替與火災有關(guān)，火災后火燒跡地上首先侵入白樺，如有落葉松種源，又逐漸在白樺林下更新起落葉松。所以在自然條件下，森林常規(guī)規(guī)律，是在火的作用下，白樺與落葉松之間更替與反更替不斷發(fā)生，最后仍是落葉松占優(yōu)勢?；饘ι鷳B(tài)系統(tǒng)的能量流和養(yǎng)分循環(huán)也有重要影響，火可在短期內(nèi)燒失地上部生物量，輸出大量碳化物和氮化物。由于植物和枯落物的燒失，會顯著影響水分平衡和養(yǎng)分循環(huán)。二、林火的類型和發(fā)生條件林火發(fā)生需有可燃物、助燃物和火源?？扇嘉锸怯缮糠e累而在，主要是地上部分的葉、干、枝及地下的根系和森林死地被物層以及土壤中的泥炭層。另外還有森林經(jīng)營活動中的采伐剩余物。助燃物指空氣中的氧。在這種條件下，如有林火發(fā)生的氣候和氣象條件，以及自然或人為火源，就可能發(fā)生林火。常用林火發(fā)生的時間、強度和速度來表示和區(qū)分。林火發(fā)生時間指特定地點能量釋放的時間。林火強度指單位長度或面積、單位時間內(nèi)林火釋放的能量。蔓延速度指林火發(fā)生后，向外擴展的速度，常用起點至終點的直線距離除以時間表示。也可用火場面積除以時間表示單位時問的燃燒面積。根所林火的火燒部位、強度、速度和林木受害程度不同，將林火分為三種類型：.地表火：火沿林地表面蔓延，以燒毀死地被物和林下植物為主，也能燒傷林木干基和露出的根系。蔓延速度每小時幾十米至1公里以上。據(jù)我國東北統(tǒng)計，地表火占火災的總數(shù)的94%。地表火可影響林木生長，造成幼林死亡和林木枯死并引發(fā)病蟲害。輕微的地表火對養(yǎng)分釋放和森林天然更新是有益的。發(fā)生地表火后，植物能否從地下各種繁殖體再萌發(fā)，取決于火災時熱量向土壤中傳導和輻射的深度，以及繁殖體在土壤中的分布.地下火林地腐殖質(zhì)層或泥炭層中燃燒的火災。地表只有煙霧基本見不到火焰。地下火蔓延速度慢、溫度高、持續(xù)時間長、破壞力大，可燒死林地中樹木、休眠種子和其他繁殖體，使植被再生時間推遲。地下火多發(fā)生在高緯度地區(qū)，特別干旱的針葉林下和森林沼澤。.樹冠火幾種類型的森林火災可相伴發(fā)生。強風中發(fā)生的地表火，如遇針葉幼樹群、采伐剩余物、下木、枯立木，即可燒及樹冠而發(fā)生樹冠而發(fā)生樹冠火。樹冠火可達900℃,煙霧能升至幾千米。蔓延速度達5-25公里/小時。嚴重的樹冠火，可燒毀土壤礦物質(zhì)以上所有有機物。強風中，樹冠火可能權(quán)燒毀林木的葉子、小枝，并快速通過林冠，使樹干保存下來。這種樹冠火很少影響森林枯落物。樹冠火發(fā)生后，有些樹種由于樹冠的燃燒而死亡，如樟子松、馬尾松、云杉等；而另些樹種卻能萌發(fā)出葉子和枝條，如落葉松、白樺等。根據(jù)已發(fā)生的火災次數(shù)統(tǒng)計，地表火占絕對優(yōu)勢，林火的發(fā)生首先是由地表火開始，然后可能發(fā)展為樹冠火。林火還可按燒及面積分為火警、火災、大火災、特大火災等如下表所示。1序號1火災等級11受害面積(ha)11_11111森林火警111<1111-1|211一般森林火災11|1-100111_1|311重大森林火災11|101-1000111-1|411特大森林火災1|>100011林火還可按是否有控制，分為火災和用火。用火是在人為控制下，在指定地點進行安全用火并達到預期的經(jīng)營目的和效果，它是森林經(jīng)營的一種措施或手段如燒除采伐剩余物質(zhì)。用火的火強度是有限度的，一般在350-7(X)KW/m。要求的條件和技術(shù)也高。各氣候區(qū)的水熱條件，決定了森林和植被類型的差異。中高緯度區(qū)，以針闊混交林和針葉林為主，因樹體和森林死地被物含有樹脂及揮發(fā)油等易燃物，所以針葉林，尤其是松林最易燃。1981-1983年間的過火森林面積中，針葉林占41%,闊葉林占28%,其他森林占39%。我國森林火災易發(fā)季節(jié)是春、秋季，也就是相對應(yīng)的森林防火期。當氣候、植被、可燃物、氣象要素使森林燃燒條件具備時，則火源是林火發(fā)生的主要條件?；鹪捶譃樽匀换鹪矗ɡ讚艋稹⒛嗵孔匀?，火山活動等）和人為火源。人為火源又分為生活性的（燒荒、打防火線、焚燒采伐剩余物、煉山）非生產(chǎn)性的（吸煙、烤火、生活用火等）。我國森林火災以人為火源為主，占火源總數(shù)的99%,大興安嶺林區(qū)雷擊火源占總火源數(shù)的15%,全國約占1%。嚴格控制人為火源，及時發(fā)現(xiàn)天然火源，是杜絕或減少森林火災發(fā)生的重要措施。三、火對土壤影響火對土壤影響主要是對物理、化學和生物等的變化。.物理變化火災對土壤的物理變化主要表現(xiàn)為土壤含水率和土壤溫度?；馂臏p少了森林面積，從而降低了林冠蒸騰和截留的水分散失。植被全被燒死的地方，土壤會變濕，甚至造成沼澤化。粗質(zhì)地土壤，其含水量決定于枯枝落葉和腐殖質(zhì)會計師，二者含水多少對土壤水分和植物生長十分重要，有機質(zhì)被燒掉，土壤會變得更加干燥，枯落物層與腐殖層之間的水分梯度大時，輕微的地表火只能燒失枯落物層，下層不會受影響，對土壤理化性質(zhì)影響不大。土壤溫度：火災對土壤溫度有著短期和長期的影響。燃燒期間釋放的能量，對土壤溫度產(chǎn)生短期效應(yīng)，表層土溫可高達1000-1004℃o但由于森林枯落物的隔熱物特性，熱量的穿透深度通常有限，如澳大利亞在燃燒采伐剩余物時，土壤表層溫度是350-900℃,而在5-10厘米深處僅為100℃。長期影響一般包括增加土壤的溫度。火災后，黑色的土壤表面能增加太陽能的吸收,土表有機物質(zhì)的減少，能促進熱的傳導進入礦質(zhì)土層。森林采伐后地表失去遮蔭使土溫升高，而剩余物火燒后，又再次更多地增高了土濕。土溫的增加，對枯落物分解有利，可提高土壤肥力，促進繁殖體的萌發(fā)和增加草食動物的食物及營養(yǎng)價值.火災對土壤的化學變化土壤的酸性有機物質(zhì)燃燒時，形成了陰離子如N\C「和陽離子如Ca+、Mg+和K+,燃燒時陰離子的損失量要婦陽離子大得多。火燒殘留的灰分含有大量可溶性堿土金屬氧化物，能很快合成碳酸鹽。這些碳酸鹽具有堿必反應(yīng)能中和土壤的酸性。結(jié)果使土壤酸性火燒后增加，其增加的程度和持續(xù)時間決定于火災強度、有機物的燒失量及土壤的緩沖力。土壤有機質(zhì)火對土壤的最重要影響之一是燒掉了有機物。通常地表火僅燒掉森林死地區(qū)性被物的表層，這是由于燃燒需要氧和深層死地被物太濕太緊。土壤表層有機物損失程度，取決于火災發(fā)生期間、強度和可燃物的溫度，春季，地被物仍濕時，發(fā)和珠火災可能僅燃掉新的凋落物而對F和H層影響不大。強度高的秋季火災能燒掉干燥立地巖石上50cm厚的有機物質(zhì)。土壤養(yǎng)分含量和可利用性火可使含在有機物中植物不可利用的養(yǎng)分變?yōu)榭衫眯问剑?，雖然火以氧化揮發(fā)、漂塵和徑流淋洗等方式使養(yǎng)分造成損失，從而引起總土壤養(yǎng)分含量的下降，但火可促進養(yǎng)分的可利用性?；鸷筝^高的養(yǎng)分可利用性，首先對森林活地被物有利。.生物的變化燃燒期間土溫的嗇，對土壤動物有很大影響。如在燒松樹林地，蜻等土壤動物的多度明顯減少，強烈火災中，把地表積累的有機物全部燒除的地方，雖然小型土壤動物會向下遷移到較冷濕的礦質(zhì)土層，但它們可能在火災后數(shù)年內(nèi)明顯減少或消失?；馂氖刮⑸锓N群減少，但在第一次降雨后明顯增加，這是因為火后PH增加，減少了微生物間的競爭和提供了養(yǎng)分的可利用性。四、火對植物的影響和植物的適應(yīng)森林和生態(tài)系統(tǒng)從植物能量分配的角度，把依賴火或耐火種分為兩個基本類型：.再萌芽型它們把大部分能量分配到地下定期器官，而很少用到生殖結(jié)構(gòu)(花不明顯、花蜜少、種子少)，地上部被火燒死后能快速更新的植物。.火后大量結(jié)實型與前者相反，這類植物產(chǎn)生大量種子，火后即快速發(fā)芽。植物對火的適應(yīng).營養(yǎng)階段對火的適應(yīng)1)抗火樹皮是樹木對地表火和地下火最普遍的適應(yīng)之一。如我國大興安嶺的興安落葉松、北美的西部落葉松、花旗松以及被子動物，如校樹和棟等(2)減小易燃性植物一些器官能減低火的擴散和強度，降低火災的損失。如一些闊葉樹種的葉子含水量很多，樹脂和揮發(fā)油含量少，所以一般要比含樹脂多的針葉樹具更大的抗火性。針闊混交林比針葉樹純林抗性大，原因是闊葉樹隔斷了林冠可燃物的連續(xù)性。(3)保護芽植物被火燒去葉子、枝條、甚至全部地上枝后，繼續(xù)生長和恢復分枝能力不同。一些針葉樹種，如興安落葉松、剛松、紅杉和闊葉十樹種白樺等，能以不定芽或潛伏芽的萌發(fā)，代替被火燒去的葉子和枝條。.繁殖階段對火的適應(yīng)(1)提早開花結(jié)實多年生植物減少從萌發(fā)到結(jié)實的時間。如北美的葉松，5年生時就能產(chǎn)生種子，在頻繁周期性發(fā)生林火的地區(qū)，火淘汰了解定期開花的種。另外，火能刺激開花結(jié)實，這是因為火后植物的C/N增加，則會促進開花結(jié)實。(2)種子散布己發(fā)現(xiàn)葉松、北美短葉松和黑云杉是閉果樹種，即球果成熟后果鱗被松脂粘連而不能開裂，只有等發(fā)生火災時，火能熔化松脂而使果鱗開裂，然后種子脫落散布。.火對發(fā)芽的影響