第二章 森林環(huán)境

第二章森林環(huán)境

一、環(huán)境的概念及其類型環(huán)境（environment）是指生物（個體或群體）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的物質和能量。

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。包括對森林有影響的種種自然環(huán)境條件以及生物有機體之間的相互作用和影響。環(huán)境的類型按環(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）是指大氣圈中的對流層、水圈、土壤圈、巖石圈和生物圈，又稱為全球環(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，但直接構成植物氣體環(huán)境的對流層厚度只有約16km。水圈是指地球表面的海洋、內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及其生命活動產物所集中的部位。包括整個水圈、土壤圈、巖石圈上層（風化層）及大氣圈下層（對流層）。根據生物分布的幅度，生物圈的上限可達海平面以上10km的高度，下限可達海平面以下12km的深處。生物圈中的植物層稱為植被。植被占地球上總生物生產量的99％。土壤圈是指巖石圈表面風化殼上發(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的具體地段的環(huán)境因子的綜合。5.微環(huán)境和體內環(huán)境（micro-environmentandinnerenvironment）。微環(huán)境是指接近植物個體表面，或個體表面不同部位的環(huán)境。按環(huán)境的主體分人類環(huán)境和生物環(huán)境。人類環(huán)境是以人為主體，其它的生命物質和非生命物質都被視為人類環(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)境要素均稱為生物環(huán)境。按環(huán)境的性質分人工環(huán)境、自然環(huán)境、社會環(huán)境。人工環(huán)境也稱半自然環(huán)境，廣義地講包括所有的栽培植物，引種馴化及農作物所需環(huán)境和人工經營森林、草地、綠化造林，甚至自然保護區(qū)內一些控制、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。社會環(huán)境一般指人類社會的經濟狀況、文化、宗教等。二、生態(tài)因子概念及分類生態(tài)因子（ecologicalfactors）指環(huán)境中對生物的生長、發(fā)育、生殖、行為和分布有直接和間接影響的環(huán)境要素。對森林產生各種影響的環(huán)境因子稱森林生態(tài)因子。生態(tài)因子中生物生存所不可缺少的環(huán)境條件也稱為生物的生存條件。所有生態(tài)因子構成生物的生態(tài)環(huán)境（ecologicalenvironment）

生態(tài)因子的分類一般根據生態(tài)因子的性質將其歸納為五類：氣候因子：光能、空氣、水、風、雷電、氣壓等；土壤因子：土壤結構、土壤的理化性質和土壤生物等；地形因子：地表起伏、地貌、山體海拔、坡向、坡度、坡位；生物因子：生物間各種相互關系和生物對環(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)因子構成的綜合體，因而對植物起著綜合生態(tài)作用。環(huán)境中各個生態(tài)因子不是孤立的，而是相互聯系、相互制約的。一個因子變化會引起另一個因子不同程度的變化。一個因子的生態(tài)作用需要有其它因子配合才能表現出來，同樣強度的因子，配合不同，生態(tài)效應不同。不同生態(tài)因子的綜合，可產生相似或相同的生態(tài)效應。2非等價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或兩個是起主導作用的，這種起主要作用的因子就是主導因子。植物的生存條件，即光、熱、水、空氣、無機鹽類等因子，對植物的作用雖不是等價的，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劑，仍會獲得相似的生態(tài)效應。3不可代替性和互補性4限定性生物生長發(fā)育不同階段中往往需要不同的生態(tài)因子或生態(tài)因子的不同強度。5直接作用性與間接作用性四、光因子1、光的性質光是以電磁波的形式投射到地表的輻射線。主要波長范圍在150～4000nm。分為可見光和不可見光?？梢姽獠ㄩL為380～760nm。波長小于380nm的是紫外光，波長大于760nm的是紅外光，紫外光和紅外光是不可見光。

光通過大氣層后，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、光譜成分對植物的作用

光主要由紫外線、可見光和紅外線三部分組成。

※

紫外線能抑制植物的生長。

※

紅外線促進植物的生長和發(fā)育，提高植物體的溫度。

※

可見光是植物色素吸收利用最多的光波段。在太陽輻射中，植物光合作用和色素吸收，具有生理活性的波段稱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CO2的分解與碳水化合物的合成，影響植物的開花、莖的伸長和種子萌發(fā)；藍光有助于有機酸和蛋白質的合成；綠光及黃光則大多被葉子所反向或透過，很少被利用；青藍紫光能引起植物向光的敏感性，促進劑花青素等色素的形成。3、光照強度對植物的影響光合作用光合作用吸收CO2與呼吸作用放出CO2相等時的光照強度稱為光補償點。光合速率達到光飽和時的光照強度稱為光飽和點。根據光飽和點和光補償點的不同，可將樹種分為3種不同的生態(tài)類型：①喜光樹種也稱陽性樹種，光飽和點和光補償點都比較高，只有在全光照條件下才能正常生長發(fā)育。常見落葉松屬、樺木屬、松屬、楊屬等。

②耐蔭樹種，光飽和點和光補償點都比較低，在較弱的光照條件下比在全光照下生長良好。云杉、冷杉、人參。③中性樹種，介于上兩者之間。在幼年期能忍耐一定程度的庇陰，但隨著年齡的增長而耐陰力減小，對光照的需要越來越大，但能忍耐一定程度的側方庇陰。如紅松，華山松、榆屬、側柏等。3、光周期對植物的影響光周期現象是指植物和動物對晝夜長短日變化和年變化的反應。根據植物對光周期的不同反應，可將植物歸納為4類：長日照植物：植物開花之前的一段時間內，每日日照時數進過某一臨界值（14h）才能正常開花。楊樹、柳樹、榆樹、樟子松。短日照植物：每日日照時數少于某一臨界值（12h）才能正常開花。菊花、煙草、牽牛。中日照植物：只有當晝夜長短相當時才能正常開花。甘蔗。中性植物：對光照與黑暗的長短沒有嚴格的要求，只要發(fā)育成熟，無論長日照還是短日照條件都能正常開花結實。棉花、番茄等很多蔬菜和一些四季開花的花卉。五、溫度因子1、溫度對植物生理代謝的影響光合作用、呼吸作用、蒸騰作用2、溫度對生長發(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過一段低溫期，才能順利萌發(fā)。另外，變溫也對種子萌發(fā)有利。多數植物在0～35℃的溫度范圍內，溫度上升,生長加速。3、節(jié)律性變溫對樹木的影響節(jié)律性變溫包括晝夜變溫和季節(jié)變溫。晝夜變溫指一天內溫度的晝夜變化，它對植物生長、發(fā)育和產品質量影響很大。一定范圍內，晝夜溫差較大，對植物生長、品質影響良好。植物長期適應于一年中溫度、水分節(jié)律性變化，形成與此相適應的植物發(fā)育節(jié)律稱為物候。發(fā)芽、生長、現蕾、開花、結實、果實成熟、落葉休眠等生長發(fā)育階段稱為物候期。4、非節(jié)律性變溫對樹木的影響（1）低溫危害

寒害又稱冷害，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以下，植物組織發(fā)生冰凍而引起的傷害稱凍害。

凍舉又稱凍拔

,由土壤反復、快速凍結和融化引起。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:強烈的太陽輻射，使樹木形成層和樹皮組織局部死亡。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植物對溫度變幅的適應能力將植物分為廣溫植物和窄溫植物兩大類。

廣溫植物能適應較大的溫度變幅，如松、樺、櫟能在-5～55℃溫度范圍內生活。

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成不同類別，每個帶內都有其相應的植物和植被類型，高山隨著海拔升高，溫度逐漸降低，構成垂直地帶分布。六、水分因子1．水分在生命活動中的意義水是蛋白質的主要成分；水是代謝過程的反應物；水分是植物對物質吸收和運輸的溶劑；水分保持植物的固有姿態(tài)；

2、植物適應水分的類型根據樹木對水分條件的適應情況，可分為三類：旱生樹種：在長期的干旱條件下，能忍耐水分不足，維持正常生長發(fā)育的樹種為旱生樹種，如樟子松，蒙古櫟等等。植物適應旱生條件的主要方式有三方面：a.通過降低水勢和擴大根系來改進從土壤中吸收水分的能力；b.及時關閉氣孔以減少水分的散失，利用角質層防止水分蒸發(fā)，同時縮小蒸騰面積；c.在植物體內貯存水分并提高疏導能力，因此，旱生植物具有如下特征：滲透壓高、根系發(fā)達和葉器官退化，不發(fā)達。濕生樹種：即生長在土壤含水量很高，甚至水分過高，大氣濕度較大的環(huán)境中的植物，如赤楊，柳樹，落葉松等中生樹種：即生長在中等水濕條件下，不能忍受過濕的水分條件，大部分森林植物屬于此類。 3.森林對水分循環(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，一部分又經河流流回海洋，這種海洋與大陸之間的水分交換稱為大循環(huán)。小循環(huán)是指海洋或陸地水蒸發(fā)后凝云致雨，并復歸原來的海洋與陸地。

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%）是人類和一切生物維持生命活動必需的物質；二氧化碳：0.032%，光合作用的重要原料，對地面有保溫作用；以及一些氫、氖、氦、臭氧等稀有氣體。2、風對樹木的影響

有利影響：降低空氣溫度和濕度，提高樹木的蒸騰速率；降低高溫生境樹木的溫度；有利于促進水分、礦物質的運輸；影響樹木繁殖。不利影響：風較大時蒸騰作用過分加強，耗水過多，光合生產受到抑制；導致落花、落果現象的發(fā)生；對林木產生強烈的破壞作用。八、土壤因子1、土壤母質對樹木的影響

在相同氣候和地形條件下，不同土壤母質會形成具有不同理化性質特點的土壤，最終體現在不同的森林類型的分布和生長發(fā)育上。2、土層厚度對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、土壤質地和土壤結構對森林的影響組成土壤礦質顆粒的相對比例或重量百分比稱為土壤質地。根據質地可將土壤區(qū)分為砂土、壤土和粘土三大類。土壤結構是指土壤顆粒排列的狀況，如團粒、片狀、柱狀等，團粒結構是對林木生長最有利的土壤結構。4、土壤水氣條件和土壤溫度對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輸到樹體各個部分。土壤空氣影響根系呼吸、生理機能、和土壤微生物的種類、數量和分解。土溫直接影響植物根系生長、吸水力，從而影響全株生長。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。5、森林對土壤的影響枯落物和森林活體對土壤性質的影響，以及森林在礦質元素循環(huán)中的作用。

九、地形因子地形是間接的生態(tài)因子，它通過對光、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：