第二章 森林環(huán)境

第二章森林環(huán)境

一、環(huán)境的概念及其類(lèi)型環(huán)境（environment）是指生物（個(gè)體或群體）生活空間的外界自然條件的總和。包括生物存在的空間及維持其生命活動(dòng)的物質(zhì)和能量。

森林環(huán)境（forestenvironment）是指森林生活空間(包括地上空間和地下空間)外界自然條件的總和。包括對(duì)森林有影響的種種自然環(huán)境條件以及生物有機(jī)體之間的相互作用和影響。環(huán)境的類(lèi)型按環(huán)境的范圍大小，可將環(huán)境分為:宇宙環(huán)境、地球環(huán)境、區(qū)域環(huán)境、生境、微環(huán)境和體內(nèi)環(huán)境。1.宇宙環(huán)境（spaceenvironment）是指大氣層以外的宇宙空間。也有人稱(chēng)之為星際環(huán)境或空間環(huán)境。2.地球環(huán)境（globalenvironment）是指大氣圈中的對(duì)流層、水圈、土壤圈、巖石圈和生物圈，又稱(chēng)為全球環(huán)境。大氣圈是指地球表面的大氣層。它的厚度雖然有1000km以上，但直接構(gòu)成植物氣體環(huán)境的對(duì)流層厚度只有約16km。水圈是指地球表面的海洋、內(nèi)陸淡水水域及地下水等。巖石圈是指地球表面30～40km厚的地殼。生物圈（biosphere）是指地球上生活物質(zhì)及其生命活動(dòng)產(chǎn)物所集中的部位。包括整個(gè)水圈、土壤圈、巖石圈上層（風(fēng)化層）及大氣圈下層（對(duì)流層）。根據(jù)生物分布的幅度，生物圈的上限可達(dá)海平面以上10km的高度，下限可達(dá)海平面以下12km的深處。生物圈中的植物層稱(chēng)為植被。植被占地球上總生物生產(chǎn)量的99％。土壤圈是指巖石圈表面風(fēng)化殼上發(fā)育的土壤。3.區(qū)域環(huán)境（regionalenvironment）是指占有某一特定地域空間的自然環(huán)境。4.生境（habitat）是指植物或群落生長(zhǎng)的具體地段的環(huán)境因子的綜合。5.微環(huán)境和體內(nèi)環(huán)境（micro-environmentandinnerenvironment）。微環(huán)境是指接近植物個(gè)體表面，或個(gè)體表面不同部位的環(huán)境。按環(huán)境的主體分人類(lèi)環(huán)境和生物環(huán)境。人類(lèi)環(huán)境是以人為主體，其它的生命物質(zhì)和非生命物質(zhì)都被視為人類(lèi)環(huán)境要素。生物環(huán)境是以生物為主體，生物體以外的所有環(huán)境要素均稱(chēng)為生物環(huán)境。按環(huán)境的性質(zhì)分人工環(huán)境、自然環(huán)境、社會(huì)環(huán)境。人工環(huán)境也稱(chēng)半自然環(huán)境，廣義地講包括所有的栽培植物，引種馴化及農(nóng)作物所需環(huán)境和人工經(jīng)營(yíng)森林、草地、綠化造林，甚至自然保護(hù)區(qū)內(nèi)一些控制、防治等措施。狹義地講，人工環(huán)境指在人為控制下的植物環(huán)境。

自然環(huán)境就是指前述的環(huán)境。社會(huì)環(huán)境一般指人類(lèi)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)狀況、文化、宗教等。二、生態(tài)因子概念及分類(lèi)生態(tài)因子（ecologicalfactors）指環(huán)境中對(duì)生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖、行為和分布有直接和間接影響的環(huán)境要素。對(duì)森林產(chǎn)生各種影響的環(huán)境因子稱(chēng)森林生態(tài)因子。生態(tài)因子中生物生存所不可缺少的環(huán)境條件也稱(chēng)為生物的生存條件。所有生態(tài)因子構(gòu)成生物的生態(tài)環(huán)境（ecologicalenvironment）

生態(tài)因子的分類(lèi)一般根據(jù)生態(tài)因子的性質(zhì)將其歸納為五類(lèi)：氣候因子：光能、空氣、水、風(fēng)、雷電、氣壓等；土壤因子：土壤結(jié)構(gòu)、土壤的理化性質(zhì)和土壤生物等；地形因子：地表起伏、地貌、山體海拔、坡向、坡度、坡位；生物因子：生物間各種相互關(guān)系和生物對(duì)環(huán)境的影響；人為因子：三、生態(tài)因子作用的一般特征1.綜合性生境是由許多生態(tài)因子構(gòu)成的綜合體，因而對(duì)植物起著綜合生態(tài)作用。環(huán)境中各個(gè)生態(tài)因子不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互制約的。一個(gè)因子變化會(huì)引起另一個(gè)因子不同程度的變化。一個(gè)因子的生態(tài)作用需要有其它因子配合才能表現(xiàn)出來(lái)，同樣強(qiáng)度的因子，配合不同，生態(tài)效應(yīng)不同。不同生態(tài)因子的綜合，可產(chǎn)生相似或相同的生態(tài)效應(yīng)。2非等價(jià)性組成生境所有的生態(tài)因子，都是植物直接或間接所必需的，但在一定條件下必然有一個(gè)或兩個(gè)是起主導(dǎo)作用的，這種起主要作用的因子就是主導(dǎo)因子。植物的生存條件，即光、熱、水、空氣、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)等因子，對(duì)植物的作用雖不是等價(jià)的，但同等重要而且不可缺少，若缺少任一生態(tài)因子，植物的生長(zhǎng)發(fā)育受阻，且任一因子都不能由另一因子所取代。但在一定的條件下，某一因子量的不足，可由另一因子增加而得到調(diào)劑，仍會(huì)獲得相似的生態(tài)效應(yīng)。3不可代替性和互補(bǔ)性4限定性生物生長(zhǎng)發(fā)育不同階段中往往需要不同的生態(tài)因子或生態(tài)因子的不同強(qiáng)度。5直接作用性與間接作用性四、光因子1、光的性質(zhì)光是以電磁波的形式投射到地表的輻射線(xiàn)。主要波長(zhǎng)范圍在150～4000nm。分為可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光?？梢?jiàn)光波長(zhǎng)為380～760nm。波長(zhǎng)小于380nm的是紫外光，波長(zhǎng)大于760nm的是紅外光，紫外光和紅外光是不可見(jiàn)光。

光通過(guò)大氣層后，一部分被反射，一部分被大氣層吸收，只有一部分投射到地球表面。

2、光譜成分對(duì)植物的作用

光主要由紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)三部分組成。

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紫外線(xiàn)能抑制植物的生長(zhǎng)。

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紅外線(xiàn)促進(jìn)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育，提高植物體的溫度。

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可見(jiàn)光是植物色素吸收利用最多的光波段。在太陽(yáng)輻射中，植物光合作用和色素吸收，具有生理活性的波段稱(chēng)生理有效輻射或光合有效輻射（photosyntheticallyactiveradiation）。

紅光有助于葉綠素的形成，促進(jìn)CO2的分解與碳水化合物的合成，影響植物的開(kāi)花、莖的伸長(zhǎng)和種子萌發(fā)；藍(lán)光有助于有機(jī)酸和蛋白質(zhì)的合成；綠光及黃光則大多被葉子所反向或透過(guò)，很少被利用；青藍(lán)紫光能引起植物向光的敏感性，促進(jìn)劑花青素等色素的形成。3、光照強(qiáng)度對(duì)植物的影響光合作用光合作用吸收CO2與呼吸作用放出CO2相等時(shí)的光照強(qiáng)度稱(chēng)為光補(bǔ)償點(diǎn)。光合速率達(dá)到光飽和時(shí)的光照強(qiáng)度稱(chēng)為光飽和點(diǎn)。根據(jù)光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)的不同，可將樹(shù)種分為3種不同的生態(tài)類(lèi)型：①喜光樹(shù)種也稱(chēng)陽(yáng)性樹(shù)種，光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)都比較高，只有在全光照條件下才能正常生長(zhǎng)發(fā)育。常見(jiàn)落葉松屬、樺木屬、松屬、楊屬等。

②耐蔭樹(shù)種，光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)都比較低，在較弱的光照條件下比在全光照下生長(zhǎng)良好。云杉、冷杉、人參。③中性樹(shù)種，介于上兩者之間。在幼年期能忍耐一定程度的庇陰，但隨著年齡的增長(zhǎng)而耐陰力減小，對(duì)光照的需要越來(lái)越大，但能忍耐一定程度的側(cè)方庇陰。如紅松，華山松、榆屬、側(cè)柏等。3、光周期對(duì)植物的影響光周期現(xiàn)象是指植物和動(dòng)物對(duì)晝夜長(zhǎng)短日變化和年變化的反應(yīng)。根據(jù)植物對(duì)光周期的不同反應(yīng)，可將植物歸納為4類(lèi)：長(zhǎng)日照植物：植物開(kāi)花之前的一段時(shí)間內(nèi)，每日日照時(shí)數(shù)進(jìn)過(guò)某一臨界值（14h）才能正常開(kāi)花。楊樹(shù)、柳樹(shù)、榆樹(shù)、樟子松。短日照植物：每日日照時(shí)數(shù)少于某一臨界值（12h）才能正常開(kāi)花。菊花、煙草、牽牛。中日照植物：只有當(dāng)晝夜長(zhǎng)短相當(dāng)時(shí)才能正常開(kāi)花。甘蔗。中性植物：對(duì)光照與黑暗的長(zhǎng)短沒(méi)有嚴(yán)格的要求，只要發(fā)育成熟，無(wú)論長(zhǎng)日照還是短日照條件都能正常開(kāi)花結(jié)實(shí)。棉花、番茄等很多蔬菜和一些四季開(kāi)花的花卉。五、溫度因子1、溫度對(duì)植物生理代謝的影響光合作用、呼吸作用、蒸騰作用2、溫度對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育的影響陸生維管束植物維持生命的溫度范圍從-5～55℃，但在5～40℃間才能正常生長(zhǎng)和具有繁殖能力。種子發(fā)芽。溫帶和寒溫帶許多植物種子需要經(jīng)過(guò)一段低溫期，才能順利萌發(fā)。另外，變溫也對(duì)種子萌發(fā)有利。多數(shù)植物在0～35℃的溫度范圍內(nèi)，溫度上升,生長(zhǎng)加速。3、節(jié)律性變溫對(duì)樹(shù)木的影響節(jié)律性變溫包括晝夜變溫和季節(jié)變溫。晝夜變溫指一天內(nèi)溫度的晝夜變化，它對(duì)植物生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。一定范圍內(nèi)，晝夜溫差較大，對(duì)植物生長(zhǎng)、品質(zhì)影響良好。植物長(zhǎng)期適應(yīng)于一年中溫度、水分節(jié)律性變化，形成與此相適應(yīng)的植物發(fā)育節(jié)律稱(chēng)為物候。發(fā)芽、生長(zhǎng)、現(xiàn)蕾、開(kāi)花、結(jié)實(shí)、果實(shí)成熟、落葉休眠等生長(zhǎng)發(fā)育階段稱(chēng)為物候期。4、非節(jié)律性變溫對(duì)樹(shù)木的影響（1）低溫危害

寒害又稱(chēng)冷害，指氣溫降至0℃以上植物所受到的傷害。

凍害溫度降低到冰點(diǎn)以下，植物組織發(fā)生冰凍而引起的傷害稱(chēng)凍害。

凍舉又稱(chēng)凍拔

,由土壤反復(fù)、快速凍結(jié)和融化引起。凍裂:多發(fā)生在日夜溫差大的西南坡上的林木。生理干旱（2）高溫危害

皮燒:強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射，使樹(shù)木形成層和樹(shù)皮組織局部死亡。根頸灼傷:土表溫度增高，灼傷幼苗根莖。5、溫度與植物分布根據(jù)植物對(duì)溫度變幅的適應(yīng)能力將植物分為廣溫植物和窄溫植物兩大類(lèi)。

廣溫植物能適應(yīng)較大的溫度變幅，如松、樺、櫟能在-5～55℃溫度范圍內(nèi)生活。

窄溫植物又分為高溫窄溫植物和低溫窄溫植物。

地球上的溫度是成帶分布的，植物也隨著溫度變化構(gòu)成不同類(lèi)別，每個(gè)帶內(nèi)都有其相應(yīng)的植物和植被類(lèi)型，高山隨著海拔升高，溫度逐漸降低，構(gòu)成垂直地帶分布。六、水分因子1．水分在生命活動(dòng)中的意義水是蛋白質(zhì)的主要成分；水是代謝過(guò)程的反應(yīng)物；水分是植物對(duì)物質(zhì)吸收和運(yùn)輸?shù)娜軇?；水分保持植物的固有姿態(tài)；

2、植物適應(yīng)水分的類(lèi)型根據(jù)樹(shù)木對(duì)水分條件的適應(yīng)情況，可分為三類(lèi)：旱生樹(shù)種：在長(zhǎng)期的干旱條件下，能忍耐水分不足，維持正常生長(zhǎng)發(fā)育的樹(shù)種為旱生樹(shù)種，如樟子松，蒙古櫟等等。植物適應(yīng)旱生條件的主要方式有三方面：a.通過(guò)降低水勢(shì)和擴(kuò)大根系來(lái)改進(jìn)從土壤中吸收水分的能力；b.及時(shí)關(guān)閉氣孔以減少水分的散失，利用角質(zhì)層防止水分蒸發(fā)，同時(shí)縮小蒸騰面積；c.在植物體內(nèi)貯存水分并提高疏導(dǎo)能力，因此，旱生植物具有如下特征：滲透壓高、根系發(fā)達(dá)和葉器官退化，不發(fā)達(dá)。濕生樹(shù)種：即生長(zhǎng)在土壤含水量很高，甚至水分過(guò)高，大氣濕度較大的環(huán)境中的植物，如赤楊，柳樹(shù)，落葉松等中生樹(shù)種：即生長(zhǎng)在中等水濕條件下，不能忍受過(guò)濕的水分條件，大部分森林植物屬于此類(lèi)。 3.森林對(duì)水分循環(huán)中的作用

地球上的水分循環(huán)可分為兩部分即水分大循環(huán)和水分小循環(huán)。所謂水分大循環(huán)是指海洋蒸發(fā)的水汽有一部分經(jīng)大氣環(huán)流輸送到大陸，并成為降水，大陸上的降水一部分蒸發(fā)成水汽，一部分滲入土中，一部分又經(jīng)河流流回海洋，這種海洋與大陸之間的水分交換稱(chēng)為大循環(huán)。小循環(huán)是指海洋或陸地水蒸發(fā)后凝云致雨，并復(fù)歸原來(lái)的海洋與陸地。

森林在水分循環(huán)中起著收與支的作用。

收指林地的蓄水作用；

支指林木的蒸騰作用。七、大氣因子大氣是指地球表面到高空1110km或1400km范圍內(nèi)的空氣層。1、大氣的組成及其生態(tài)意義干潔空氣中，氮：含量最多（78%）是生物體的基本成分；氧：含量第二（21%）是人類(lèi)和一切生物維持生命活動(dòng)必需的物質(zhì)；二氧化碳：0.032%，光合作用的重要原料，對(duì)地面有保溫作用；以及一些氫、氖、氦、臭氧等稀有氣體。2、風(fēng)對(duì)樹(shù)木的影響

有利影響：降低空氣溫度和濕度，提高樹(shù)木的蒸騰速率；降低高溫生境樹(shù)木的溫度；有利于促進(jìn)水分、礦物質(zhì)的運(yùn)輸；影響樹(shù)木繁殖。不利影響：風(fēng)較大時(shí)蒸騰作用過(guò)分加強(qiáng)，耗水過(guò)多，光合生產(chǎn)受到抑制；導(dǎo)致落花、落果現(xiàn)象的發(fā)生；對(duì)林木產(chǎn)生強(qiáng)烈的破壞作用。八、土壤因子1、土壤母質(zhì)對(duì)樹(shù)木的影響

在相同氣候和地形條件下，不同土壤母質(zhì)會(huì)形成具有不同理化性質(zhì)特點(diǎn)的土壤，最終體現(xiàn)在不同的森林類(lèi)型的分布和生長(zhǎng)發(fā)育上。2、土層厚度對(duì)森林的影響土層厚度影響土壤養(yǎng)分、水分總貯量和根系分布的空間范圍。3、土壤質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)對(duì)森林的影響組成土壤礦質(zhì)顆粒的相對(duì)比例或重量百分比稱(chēng)為土壤質(zhì)地。根據(jù)質(zhì)地可將土壤區(qū)分為砂土、壤土和粘土三大類(lèi)。土壤結(jié)構(gòu)是指土壤顆粒排列的狀況，如團(tuán)粒、片狀、柱狀等，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是對(duì)林木生長(zhǎng)最有利的土壤結(jié)構(gòu)。4、土壤水氣條件和土壤溫度對(duì)森林的影響土壤水分不僅為植物本身不可缺少，而且林木所需要的養(yǎng)分只有溶于水中才能被墾荒運(yùn)輸?shù)綐?shù)體各個(gè)部分。土壤空氣影響根系呼吸、生理機(jī)能、和土壤微生物的種類(lèi)、數(shù)量和分解。土溫直接影響植物根系生長(zhǎng)、吸水力，從而影響全株生長(zhǎng)。土溫還制約著土壤中多種理化和生物作用的速度，從而間接影響植物生長(zhǎng)。5、森林對(duì)土壤的影響枯落物和森林活體對(duì)土壤性質(zhì)的影響，以及森林在礦質(zhì)元素循環(huán)中的作用。

九、地形因子地形是間接的生態(tài)因子，它通過(guò)對(duì)光、溫度、水分、養(yǎng)分等的重新分配而起作用。海拔：海拔影響溫度和水分條件的變化。坡度：