第三章森林結(jié)構(gòu)特征與生態(tài)功能

第三章森林結(jié)構(gòu)特征與生態(tài)功能-⑴構(gòu)成森林的植物成分-枯立木：林木中常常由于自然枯死或感染病蟲害而枯死的林木稱為枯立木。-森林是以喬木為主的植物群落，除喬木樹種外，其他植物成分還很多。（一） 立木層是所有喬木樹種的總稱。每一株樹木稱為立木或林木。立木層中的樹種因其經(jīng)濟(jì)價(jià)值、作用和特點(diǎn)不同，又分為以下幾類：-優(yōu)勢(shì)樹種又稱建群樹種。它是群落中數(shù)量最多的樹種，它決定著群落特點(diǎn)，支配環(huán)境。-主要樹種：又稱目的樹種。是符合人們經(jīng)營(yíng)目的的樹種，一般具有最大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。主要樹種同時(shí)又是優(yōu)勢(shì)樹種，但是有些天然林中，主要樹種不一定數(shù)量最多；次生林中，往往缺少主要樹種。-伴生樹種：又稱輔佐樹種。它是陪伴主要樹種生長(zhǎng)的樹種，一般比主要樹種耐蔭，生長(zhǎng)速度同步而終生高度略低。伴生樹種的作用主要是促使主要樹種干材通直，抑制其萌條和側(cè)枝發(fā)育。在防風(fēng)為主的防守林帶中，伴生樹種可增加樹冠層的厚度和緊密度，提高防護(hù)效益。-次要樹種：又稱非目的樹種。它是群落中不符合經(jīng)營(yíng)目的要求的樹種，經(jīng)濟(jì)價(jià)值低。木材松軟的軟雜木多屬次要樹種。次生林大多由次要樹種組成。-先鋒樹種：穩(wěn)定的森林被破壞后，跡地裸露，小氣候劇變，穩(wěn)定群落中的原主要樹種難以更新，而不怕日灼、霜害的喜光樹種，適者生存占據(jù)了地盤。被譽(yù)為先鋒樹種。（二） 下木層-下木即林內(nèi)的灌木，但其高度一般終生不超過成熟林分平均高的一半（這一點(diǎn)是與幼樹區(qū)別的重要標(biāo)志）。-下木對(duì)防護(hù)、更新有重要影響，也具有經(jīng)營(yíng)上的意義。（三）地被物層-死地被物層：指林地上的枯枝落葉層。-活地被物層：是林內(nèi)的草本植物和半灌木、小灌木、苔蘚、地衣、真菌等組成的植物層次，居林內(nèi)最下層，往往又可分兩個(gè)層次：草本層和苔蘚層。（四）層外植物-又稱層間植物。是林內(nèi)沒有固定層次的植物成分。如藤本植物、附生植物、寄生植物，以及土壤中的細(xì)菌、真菌、藻類等。層外植物往往是濕熱氣候的標(biāo)志。層外植物利害具有雙重性：有的具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，有的纏繞在樹干上可使林木致死，被稱為“絞殺植物”。1）樹種組成-林分的樹種組成，指喬木樹種所占的比例。-林分由一個(gè)樹種組成者，稱為純林；由兩個(gè)或兩個(gè)以上的樹種組成者，稱為混交林。-樹種組成，是決定林分價(jià)值的重要標(biāo)志。我國(guó)南方氣候濕熱，多混交林；而高緯度和高海拔地區(qū)氣候寒冷，樹種組成簡(jiǎn)單。-2）林相（林層）-喬木林冠的層次狀況，稱為林相。林冠集中在一個(gè)層次，稱為單層林；林冠分為兩層或兩層以上的稱為復(fù)層林；林冠層次不清，上下連接構(gòu)成垂直郁閉者，稱為連層林。（3）林齡林齡是林分的年齡，齡級(jí)是按樹種的生長(zhǎng)速度和壽命確定的，我國(guó)樹種繁多，有幾種齡級(jí)組的樹種。-按林分內(nèi)樹木的年齡結(jié)構(gòu)，可分為同齡林和異齡林；林分內(nèi)所有樹木年齡完全相同一絕對(duì)同齡林，如人工落葉松。林分內(nèi)樹木年齡相差不超過一個(gè)齡級(jí)的為相對(duì)同齡林。林分內(nèi)樹木年齡相差超過一個(gè)齡級(jí)的稱為異齡林。-齡級(jí)：林木在一定年齡范圍內(nèi)（5、10、15年），各個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育特點(diǎn)相似，經(jīng)營(yíng)方式相同，這個(gè)年齡范圍稱為齡級(jí)用iiim……表示。-20年一個(gè)齡級(jí)：適用于生長(zhǎng)慢、壽命長(zhǎng)的樹種，如云杉、冷衫、紅松、樟、棟等。-10年一個(gè)齡級(jí)：適用于生長(zhǎng)和壽命中庸的樹種，如樺木、槭樹、油松、馬尾松和落葉松等。-5年一個(gè)齡級(jí)：適用于速生樹種和無性更新的軟闊葉樹種，如楊、柳、杉木、桉樹等。-竹子一般1年或2年一個(gè)齡級(jí)，因?yàn)樗L(zhǎng)迅速，齡級(jí)期長(zhǎng)了就反應(yīng)不出它的變化，對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)不利。（4）疏密度、密度、郁閉度-疏密度：森林的疏密程度。疏密度越大說明生產(chǎn)力愈高。-郁閉度：即林冠相互銜接的程度。-密度：?jiǎn)挝幻娣e林地上林木的株數(shù)。直接影響未來森林的形成速度和質(zhì)量。5）林型-林分是一些具體森林地段，有自身的特征，也具有經(jīng)營(yíng)意義：林型是對(duì)林分的分類。它是根據(jù)一系列的綜合特征確定的。如，白樺落葉松林、河岸落葉松林、高山偃松林、杜鵑白樺林等。（6）森林起源-即森林的形成方式，一般指林分的繁殖方式。-實(shí)生林：由種子發(fā)芽成長(zhǎng)形成林分，主干通直，生長(zhǎng)高大，根系良好，壽命較高，不易感染病蟲害。-無性繁殖林：由插條，伐根萌芽、根蘗等方式形成的森林。特點(diǎn)，發(fā)生快、衰老早、易感病蟲害，不宜培育大徑材。-次生林中，實(shí)生林為喬林；萌生林為矮林；上層實(shí)生，下層為萌芽，林業(yè)上稱為中林。三、森林的分布規(guī)律-地球表面的熱量是隨著所在緯度的位置而變化的，水分則隨著距離海洋的遠(yuǎn)近，以及大氣環(huán)流和洋流等的變化而變化。水熱結(jié)合導(dǎo)致植被呈地帶性分布，一方面沿緯度方向成帶狀發(fā)生有規(guī)律的更替，稱為緯度地帶性；-另一方面從沿海向內(nèi)陸方向成帶狀發(fā)生有規(guī)律的更替，稱為經(jīng)度地帶性。此外，隨著海拔高度的增加，氣候、土壤和動(dòng)植物群落也發(fā)生有規(guī)律的更替，稱為垂直地帶性。垂直帶和水平帶都是逐漸變化的，由量變到質(zhì)變，帶間有過渡帶。㈠水平地帶性分布規(guī)律-1.緯度地帶性分布規(guī)律-⑴世界植被緯度地帶性分布規(guī)律-北半球自北到南依次出現(xiàn)：寒帶苔原f寒溫帶針葉林f溫帶落葉闊葉林f暖溫帶落葉闊葉林一亞熱帶常綠闊葉林f熱帶雨林。歐亞大陸中部和北美中部，自北向南依次出現(xiàn)：苔原f針葉林f落葉闊葉林f草原f荒漠。-⑵我國(guó)植被緯度地帶性分布規(guī)律東部濕潤(rùn)森林區(qū)，自北向南依次為：寒溫帶針葉林一溫帶落葉闊葉林一北亞熱帶常綠落葉闊葉混交林一中亞熱帶常綠闊葉林一南亞熱帶季風(fēng)常綠闊葉林一熱帶雨林、季雨林。西部?jī)?nèi)陸腹地，受強(qiáng)烈的大陸性氣候的影響，由于青藏高原的隆起，從北至南出現(xiàn)的一系列東西走向的巨大山系，打破了原有的緯度地帶性，因此自北向南的變化如下：-溫帶荒漠、半荒漠帶一暖溫帶荒漠帶一高寒荒漠帶一高寒草原帶一高寒山地灌叢草原帶。2.經(jīng)度地帶性分布規(guī)律-⑴世界植被經(jīng)度地帶性分布規(guī)律-北美的中部，東面是大西洋，西面是太平洋，但被經(jīng)向的落基山脈所阻隔，植被從東向西依次更替為：(東)森林地帶一草原地帶一半荒漠地帶一荒漠地帶一森林地帶(西)落基山脈。-⑵我國(guó)植被經(jīng)度地帶性分布規(guī)律-在我國(guó)溫帶地區(qū)表現(xiàn)較為明顯，從東南至西北其變化規(guī)律如下：㈡垂直地帶性分布規(guī)律-山體的植被垂直帶，是反映山體所處的一定緯度和一定經(jīng)度的水平地帶性的特征，植被垂直地帶性是從屬于水平地帶性的特征，在水平地帶性和垂直地帶性的相互關(guān)系中，水平地帶性是基礎(chǔ)，它決定著山地垂直地帶的系統(tǒng)。-1.某一山體植被垂直帶分布，與山體所處的緯度開始到極地為止的水平植被帶分布順序相對(duì)應(yīng)。例如，黃山位于中亞熱帶地區(qū)，其山體植被垂直帶的變化，與山體所處緯度開始自南向北植被的緯度地帶性變化規(guī)律相對(duì)應(yīng)。黃山植被垂直帶譜如下：(1)500?1100米常綠闊葉林-(2)900?1250米常綠落葉闊葉混交林(3)1200?1500米落葉闊葉林(4)1400?1750米山地矮林和山地灌叢(5)1600?1840米高山草甸-2.體現(xiàn)經(jīng)度地帶性的山體垂直帶的組成情況，還與該經(jīng)度地帶所處的緯度有一定的相關(guān)性。經(jīng)度起點(diǎn)的植被垂直帶，向上首先變?yōu)橥暥鹊暮Ｑ笮灾脖?即近海洋處同高度的植被類型)，而后，隨著海拔的升高，出現(xiàn)與緯度地帶性相應(yīng)的植被帶。-如高山是處于熱帶的荒漠地區(qū)，則山麓平地的地帶性的植被類型為干荒漠，隨著山地的上升，依次的理想分布為干草原(或稀樹草原)一疏林灌叢一常綠闊葉林一夏綠林一亞高山針葉林一高山灌叢一高山草地一高山凍原一冰雪帶。-如天山北坡山地的植被垂直分布大致如下：(1)500?1000米荒漠帶-(2)1000?1700米山地荒漠草原和山地草原帶(3)1700?2700米山地針葉林帶(4)2700?3000米亞高山草甸帶?(5)3000?3800米高山草甸、高山墊狀植被和終年冰雪帶四、森林的生態(tài)功能森林不僅具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是具有巨大的生態(tài)效益和社會(huì)效益。㈠森林是人類的資源寶庫(kù)森林能夠提供大量木材和其它林產(chǎn)品，還能生產(chǎn)果品、藥材、皮毛、松香、栲膠、紫膠、樟腦、桐油、橡膠等具有很大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)品。森林中有極其豐富的物種資源，僅熱帶雨林中的物種就占地球上全部物種的50%。在我國(guó)的森林中，既有大量的食用植物，又有很多油料植物，還有豐富的藥材資源?，F(xiàn)代的森林仍然是地球上一個(gè)重要的能源生產(chǎn)者。由于森林的面積大，同化層厚，又是多年生，它所固定的日光能量很大。據(jù)估計(jì)，地球上全部森林積累的生物量（以干物質(zhì)計(jì)）為一萬六干多億噸，約占全部陸地生物量的90%，地球上全部森林的每年凈生產(chǎn)量約為七百億噸，約占全部陸地年凈生產(chǎn)量的65%。-森林在史前的地質(zhì)年代里曾經(jīng)起過巨大的作用，實(shí)質(zhì)上我們現(xiàn)在所用的煤和石油等能源基本上都是過去的森林所固定積聚的日光能。用木材作為能源約占全世界總能源消費(fèi)約5%，特別是在第三世界，近80%的木材消耗是直接用于能源的。近年來，由于世界上一些化石能源漸漸枯竭，森林作為一種可以再生的能源，正在引起越來越大的重視。㈡保持水土，涵養(yǎng)水源森林是土壤的綠色保護(hù)傘。茂密的枝葉能夠截留降雨，減弱水流對(duì)土壤的沖刷；林下的草本植物和枯枝落葉層，如同一層松軟的海綿覆蓋在土壤表面，既能吸水，又能固定土壤；龐大的根系縱橫交錯(cuò)，對(duì)土壤有很強(qiáng)的粘附作用。另外，森林還能抵御風(fēng)暴對(duì)土壤的侵蝕。我國(guó)的有關(guān)觀測(cè)結(jié)果表明，有林地水土流失量比荒坡地小得多。-森林是巨型蓄水庫(kù)。降雨落到樹下的枯枝落葉和疏松多孔的林地土壤里，會(huì)被蓄積起來，就像水庫(kù)蓄水一樣。雨過天晴，大量的水分又通過樹木的蒸騰作用，蒸發(fā)到大氣中，使林區(qū)空氣濕潤(rùn)，降水增加。森林對(duì)于減輕旱澇災(zāi)害起著非常重要的作用。森林在水分循環(huán)中起到了“綠色天然水庫(kù)”的作用。㈢防風(fēng)固沙，護(hù)田保土防護(hù)林帶和農(nóng)田林網(wǎng)不僅能夠降低風(fēng)速，還能增加和保持田間濕度，減輕干熱風(fēng)的危害。中國(guó)廣大中原和華北平原是小麥的主要產(chǎn)區(qū)，每年5、6月份小麥灌漿時(shí)期，常常受到干熱風(fēng)的侵襲而使小麥逼熟、減產(chǎn)。在林網(wǎng)保護(hù)下的農(nóng)田比無林網(wǎng)農(nóng)田，小麥產(chǎn)量可以提高25%。-許多地區(qū)的實(shí)踐證明，在結(jié)構(gòu)合理的防護(hù)林帶背風(fēng)面的15-20倍林帶高度的范圍內(nèi)，森林的這種防護(hù)作用是明顯的。如果將林帶聯(lián)成體網(wǎng)，并與襯宅植樹、成片造林結(jié)合起來，形成防護(hù)林體系，則其效果將更為顯著。（防護(hù)林帶的設(shè)計(jì)）-京津風(fēng)沙源治理工程，建設(shè)喬灌草相結(jié)合的防風(fēng)固沙體系，對(duì)退化草原進(jìn)行綜合治理，解決首都周圍地區(qū)的風(fēng)沙危害問題。-對(duì)于森林能增加水平降水這一點(diǎn)是肯定的，但對(duì)于森林能否增加垂直降水是有爭(zhēng)論的。盡管如比，已經(jīng)出現(xiàn)了一些森林破壞后引起大氣候惡化或增加森林覆被改善了大氣候的實(shí)例，可以為進(jìn)一步研究這個(gè)問題提供基礎(chǔ)。重要的是，森林確實(shí)能改善鄰近地段的小氣候，如減少溫差，增加空氣濕度，降低風(fēng)速，減少平流寒害，干熱風(fēng)危害及地表風(fēng)蝕的危害。㈣降低二氧化碳引起的溫室效應(yīng)森林是地球生物圈中大氣成分平衡的主要調(diào)節(jié)者。1公頃的闊葉林，一天可以吸收1噸二氧化碳，釋放出0.73噸氧氣，可供1000人呼吸；城市里每個(gè)居民只要有10平方米的森林綠地面積，就可以全部吸收掉呼出的二氧化碳。但是城市由于工廠、車輛和生活等方面排出二氧化碳量高，實(shí)際每人需要30?40平方米森林綠地。㈤森林是良好的吸塵器-攜帶各種粉塵的氣流遇到森林，風(fēng)速就會(huì)降低，一部分塵粒降落地面，另一部分就被樹葉上的絨毛、粘液和油脂等粘住。每公頃森林平均每年能吸收粉塵50?80噸。城市中綠化地帶空氣的含塵量，要比非綠化地區(qū)少一半以上。塵埃、煤煙、炭粒、鉛粉等，是城市的主要污染物質(zhì)。長(zhǎng)時(shí)間呼吸帶有這些污染物的空氣，能使人感染呼吸道疾病以至矽肺等病。樹木茂密的枝葉能夠降低風(fēng)速，而且葉表面不平，多絨毛，能分泌粘性油脂及汁液，而使大粒灰塵沉降，吸附大量飄塵。一般每公頃松林每年可滯留灰塵36.4噸，每公頃云杉林每年可吸附灰塵32噸。㈥森林是自然界的衛(wèi)生保健醫(yī)生釋放出負(fù)氧離子，保健作用強(qiáng)大，森林浴一森林吸氧（天然氧吧）。每一片樹葉就是一個(gè)濾毒器。在光合作用中，葉面上的氣孔敞開著，空氣中的有毒物質(zhì)隨著空氣進(jìn)入葉組織，儲(chǔ)存在植物體內(nèi)；而光合作用釋放出來的氣體則是純凈而無毒的。-吸毒殺菌。許多樹木和植物能分泌出殺死結(jié)核、赤痢、傷寒、白喉等多種病菌的殺菌素，可把濃度不大的有毒氣體吸收（二氧化硫、氟化氫），避免達(dá)到有害的濃度。-對(duì)二氧化硫的吸收量大、抗性強(qiáng)的樹種有：加楊、國(guó)槐、桑樹、泡桐、紫穗槐、垂柳、大葉黃楊、龍柏、青桐、厚殼、夾竹桃、羅漢松、喜樹等，松林每天可從1立方米空氣中吸收20毫克的二氧化硫，1公頃柳杉每年可吸收720公斤二氧化硫。-泡桐、梧桐、大葉黃楊、女貞及一些果樹的吸氟、抗氟能力比較強(qiáng)，是良好的凈化空氣樹種。-黑胡桃、法國(guó)梧桐、檸檬、復(fù)葉槭、柏木、白皮松、柳杉、稠李、雪松等，有很強(qiáng)的殺菌能力，磨碎的0.1克稠李冬芽，能在一秒鐘內(nèi)殺死蒼蠅。㈦森林是綠色的隔音墻噪聲是一種物理污染，嚴(yán)重危害著人們的身心健康。枝葉茂密的樹冠，表面粗糙的樹干，對(duì)噪聲有很強(qiáng)的吸收和消減作用。林木有減輕噪音的作用，一般40米寬的林帶，可以減低噪音10?15分貝。㈧對(duì)環(huán)境變化的監(jiān)測(cè)指示作用-酸性土指示植物：茶、杜鵑、芒萁-鈣質(zhì)土指示植物：南天竹、碎米蕨、鐵線蕨、腎蕨-鹽堿土指示植物：多種堿蓬、海蓬子-石灰性土壤指示植物：柏木-富氮土壤指示植物：葎草-粘重土壤指示植物：杜草-SO2指示植物：一年生早熟禾、芥菜、堇菜、菠菜、萵苣、蘿卜、胡蘿卜、百