外植物有利和害双重性,有的具有较高的经济药用价值,有的称为林木的“绞杀植物”。
2.森林结构特征描述:
森林结构特征主要从:树种组成、林相、林龄、疏密度、起源、地位级等特征指标描述
2.1树种组成:是指组成林分乔木层的树种所占比例,以十分制表示。这个表示式称为树种组成式。计算各树种比例通常按照株数、蓄积和胸高断面积,在幼龄林中多以株数比例,在防护林、水土保持林中,灌木的组成也计算在组成中。有一种树种组成的林分称为纯林,有两个或两个以上组成的林分称为混交林。
树种组成是决定林分价值的重要标志。天然林的树种组成与立地条件,特别是与气候条件密切相关,我国南方气候湿热,多为混交林,而高纬度和高海拔地区气候寒冷,树种组成单一,多为纯林,比如:大兴安岭的落叶松和樟子松林、西南高山区的冷杉纯林和云杉纯林。
2.2林相(林层):乔木林冠的层次状况就称为林相。可以分为单层林、复层林和连层林。划分林层的标准:林层高差要大于20%,每层林木要有一定的数量,每层林木公顷蓄积量大于30立方米。主层林疏密度不小于0.3,次层林都小于0.2;次层林的平均直径比小于8厘米。根据经营需要确定是否划分林层。
2.3林龄:林龄是指林分的年龄,它是按照龄级划分的,龄级是按照树种的生长速度和寿命划分的,按照林分内树木的年龄结构可划分为同龄林和异龄林,林分内所有树木的年龄完全相同的称为绝对同龄林,林分树木的年龄不超过一个林龄级的为相对同龄林。林分内的树木年龄超过一个林龄级的为异龄林。
龄级:林木在一定的年龄范围内(5、10、15年),各个体生长发育特征相同,经营方式相同,这个年龄段范围就称为一个龄级。生长慢、寿命长的树种,如:樟科、栎类等用20年为一个龄级;生长和寿命中庸的树种,如:桦木、槭树、马尾松等用10年一个龄级;速生树种和无性更新的软阔叶树种,比如:杨树、柳树杉木、桉树等用5年作为一个龄级。竹林一般应1年或者2年作为一个龄级。
2.4疏密度、密度、郁闭度:
疏密度:森林的疏密程度,是说明林木对空间的利用程度,苏密度越大说明生产力越大,疏密度用每公顷蓄积量或断面积与相同条件下的“标准林分”(指当地同一优势树种的最大蓄积量的林分)的蓄积量和断面积的比来表示。(标准林分蓄积可以查表)。
郁闭度:即林冠相互衔接的程度。以林冠在林地上投影占林地总面积的比例十分法表示。郁闭度0.1-0.2为疏林地。
密度:每公顷林地林木的株数。直接影响未来森林形成的速度和质量。 2.5林型:是指林分的不同经营类型,通常以地形加主要树种林分类型表示,是为了森林经营的不同措施需要作出的划分。
2.6地位级(立地指数):是反应的立地生产力的指数,通常以地形、地貌、海拔高度、土壤类型和土壤厚度、气候条件等反应出来的树木高度和蓄积生长的差异表示,通常分为5级,可以查相应的立地类型划分表。
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2.7森林起源:(概念前述!)
就是森林的形成方式:以形成途径分为天然林和人工林,以繁殖方式分为: 实生林:由种子发育生长形成的林分,主干通直,生长高大、根系良好、寿命较高,不易感染病虫害。
无性繁殖林:由插条、伐根萌芽、根蘖等方式形成的森林。特点:生长快、衰老早、易感染病虫害,不宜栽培大径材。 3.影响森林生长的环境因 3.1森林环境及其组成因子:
森林生存地点(包括林木地上和地下两部分)周围空间的一切因素,就是森林的环境,对林木来说,它们彼此之间也互为环境。环境影响着森林,反过来森林也影响着环境的变化。环境因子中对森林(植物)有作用的,称为生态因子,这些因子综合在一起构成森林的生态环境,或简称生境,林学上称为立地条件或立地。自然界没有孤立存在的生态因子,或者单一因子的生态环境,光、水、热、气、矿质营养总是共同存在,相互影响,起着综合性的生态作用。自然界也没有不变的生态因子或静止的生态空间,因子间的相互配合,产生了千差万别的生态环境。
(一)光因子
地球上生命活动的能量来自太阳辐射,由绿色植物的光合作用将太阳辐射能转化为化学能,积蓄在合成的有机物质中,除供本身消耗外并提供给其它生物体,为地球上几乎一切生命提供生长、运动、繁殖的能源。太阳辐射还对植物的各种生理活动,组织、器官的分化,形态结构,生长发育等有着直接或间接的影响。此外,由于太阳辐射在空间与时间上的分配,直接影响着地球表面各种气候变化与季节变化,为生物的生长发育提供了条件。
太阳辐射是由各种不同波长所组成,其中被植物色素吸收具有生理活性的波段称为生理辐射,约在0.4-0.7微米之间,这个波段与可见光的波段基本相符。 光的强度、性质、日照长短直接影响着树木的各种生理活动、生长发育和形态结构。这些影响随着树种的遗传特性、树木在生活周期中所处的阶段及其它环境因子的状态而不同。
光照强度与光合作用强度有密切关系。低光照条件下,植物的光合作用较弱,当合成的产品恰好抵偿呼吸消耗时,这时的光照强度称为光补偿点。随着光照强度的增加,光合作用强度也随之提高并不断地积累有机物质。但光照强度增加到一定程度后,光合作用增加的幅度就逐渐减缓,最后达到一定的限度,不再随光照强度而增加,这时达到光饱和。植物的光补偿点和光饱和点在林业生产上有重要意义。
不同树种对光的需要量及适应范围是不同的。林业上,树种的耐荫性主要是指林冠的庇荫下能否正常生长并完成其更新的能力。一般分为三类:
阳性树种 只能在全光照或强关照条件下正常生长发育,不能忍耐庇荫,在林冠下一般不能正常完成更新。如马尾松、落叶松、杨树、桉树、相思树、刺槐等树种。
耐荫树种 能够忍耐庇荫,在林冠下可以正常地更新。有些强耐荫树种甚至只有在林冠下才能完成更新过程。如云杉、冷杉、杜英、甜楮、红豆杉等。
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中性树种 介于以上两者之间的树种。如杉木、毛竹、香樟、榕树等。 (二)温度因子
热量不仅关系着植物的各种生理活动与生长发育,而且每一种植物的地理分布,也受到温度的限制。
一般纬度每增高1o(约111公里),年平均温度下降0.5-0.9℃。我国根据积温和低温指标,共分为赤道带、热带、亚热带、暖温带、温带、寒温带六个热量带(高原和高山除外)。每个热量带都有其相应的树种和森林群落。森林植物种类也由热带的繁多逐渐变为寒带的单纯。
山地条件下,温度随海拔的增高而降低,一般海拔每增高100米,气温下降0.55-0.65℃。因此,温度随海拔的变化,树种的分布也不同。
温度对光合作用和呼吸作用的影响是通过各种酶与温度的关系而起作用的。由于热能可使分子运动力加快,温度高则化学反应的速度越快,因而生理过程也越快。据此确定三个植物生长发育的基点温度:最低温度、最适温度、最高温度。
温度随昼夜和季节而发生有规律的变化,称为节律性变温。
植物对温度昼夜变化节律的反应称为温周期现象。即白天和黑夜条件下进行的独立而又互相补充的生长发育过程(如光合作用等)具有不同的基点温度。 有季节性变化的地区,植物适应于气候条件的这种节律性变化的结果,形成与此相应的植物发育节律,称为物候。从形态上所显示的各种变化现象称为物候期。林木的物候现象是同周围环境条件紧密相联系的。它反映过去一个时期内气候和天气的积累,是比较稳定的形态表现,因此通过长期的物候观测,可以了解林木生长发育季节变化同气候及其它环境条件的相互关系,作为指导林业生产和制定营林措施的科学依据。
(三)水分因子
水分是一切生命过程的介质和氢的来源,无论是树木个体或林木群体,都脱离不开水分因子。
水分是构成植物体的无机成分之一,从生活细胞的原生质到树木的花果实、根茎叶,都含有不同份量的水分。树木的生命活动要在水分的条件下才能进行,光合作用需要水分作其原料,水解作用要有水分参与反应。土壤中养分的吸收,及其在体内的运转和利用,都离不开水分。水分使树木的一些组织保持膨胀状态,使一些器官保持一定的形态和活跃的功能。树木通过蒸腾使其温度状况得到一定的调节。
水在自然界有气体、液体和固体三种形态,对森林的意义各不相同,以降水意义最大。
森林的分布与降水有密切关系。我国用干燥度K来划分气候,K值在1以下时,为湿润,自然植被为森林;K值1.0-1.5时,为半湿润,属森林草原;K值更大时,为半干旱、干旱,自然植被为草甸、荒漠。
水分亏缺是树木时常受到的一种威胁。严重的水分亏缺可引起原生质脱水,从而降低光合作用的能力,还可以引起气孔关闭和叶形变小、叶子老化,使光合作用面积缩小,碳水化合物的制造和供应受到限制。水分亏缺所引起的许多生理生化过程变化,如淀粉水解、呼吸作用、原生质透性、粘滞性增强等,对
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树木都可生产不利影响,最后导致生长减退。 树木从土壤中经常吸收大量水分,一株玉米一天从土壤中约吸收2公斤水分,一棵橡树一天消耗的水分达到570公斤。 蒸腾强度 单位时间植物的耗水量。
蒸腾系数 植物每生产一克干物质的需水量。
耐旱树种 在长期干旱条件下能忍受水分不足,维持正常生长发育的树种。其特点为:渗透压高,根系发达,叶器官不发达,甚至退化,或具有控制蒸腾作用。
湿生树种 能够生长在土壤含水量很高,甚至水分过多的、大气湿度较大的环境中的树种。其特点为:渗透压很低,根系不发达,叶子摘下后迅速凋萎。 中生树种 介于耐旱树种和湿生树种之间的树种。大部分森林树种都属于这一生态类型。
(四)大气因子
空气是一切有机体所必须的物质。在干燥状况下,空气的组成按体积计算为:氮78.08%,氧20.95%,氩0.93%,二氧化碳0.032%,还有其他的稀有气体如氢、氖、氦、臭氧、氪、氙,以及灰尘、花粉等。
氧气 氧气是植物呼吸必需的物质,植物的呼吸作用是吸收氧气,释放出二氧化碳。植物生活细胞通过呼吸作用将物质不断分解,为植物体内的各种生命活动提供所需能量和合成重要有机物的原料,同时还可增强植物的抗病力。呼吸作用是植物体内物质能量代谢的枢纽。
大气中氧的主要来源于植物的光合作用。绿色植物光合作用在太阳光的作用下,把二氧化碳和水合成碳水化合物,构成各种复杂的有机物质。植物光合作用在有机物合成、蓄积太阳能量和净化空气,保持大气中氧气含量和碳循环的稳定等方面具有重大意义。植物光合作用释放的氧气要比植物呼吸作用消耗的氧气多20倍。
二氧化碳 二氧化碳是植物光合作用的主要原料。植物干重中碳占45%,氧占42%,氦占6.5%,氮占1.5%,其他成分占5%。树木进行光合作用一年要固定大量二氧化碳,在非生长季节,通过呼吸作用将固定的二氧化碳分解出来,在生长季节,固定的二氧化碳,除少数部分供根、干、叶呼吸外,其余部分都以有机物质形式贮藏起来。地球上的二氧化碳的来源主要是动植物呼吸、有机物的分解、煤、石油等物质燃烧和火山爆发等。
大气污染 大气中的有毒气体通过气孔进入植物体内,损害叶子内部构造,影响气孔的关闭、光合作用、呼吸作用、蒸腾作用和酶的活性。毒性最大的是二氧化碳、氟化氢、氯气、臭氧等。大气污染造成植物落叶、生长衰弱、落花落果、降低植物抗病虫害能力。对于大气污染,许多树木有顽强的抵抗能力,起到吸毒和过滤作用。一般常绿阔叶树的抗性比落叶阔叶树强,落叶阔叶树又比针叶树强。
树木对大气污染具有敏感反应的明显受害症状,可以起到监测作用。
森林对大气污染净化作用是多方面的,如树木的呼吸作用可以吸收二氧化碳,树木的叶子具有吸尘作用,树木的呼吸还可以吸收有毒气体,植物的分泌物具有杀菌作用,森林还具有减少噪音、降低风速等作用。
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(五)土壤因子
土壤是森林植物生长发育的基地。植物生命过程所需的水分、营养元素,都是通过根系从土壤中吸收的。
土壤物理性状与树木生长 土层厚度是决定森林生产力的重要因素。它影响着土壤水分、养分的总贮量和根系分布的空间范围。土壤质地是指组成土壤的矿质颗粒的相对含量,林木生长最适宜的土壤质地是壤土和砂壤土。土壤结构是指土壤颗粒排列状况,团粒结构是林木生长最好的土壤结构形态。
土壤化学性状与树木生长 土壤酸碱度影响植物养分供应和植物生长活动。土壤pH值低于3或高于9时,多数树种根细胞原生质严重受害。通常能适应土壤pH值3.7-4.5的有大多数针叶树种,能适应pH值4.5-5.5为大多数针叶树和一些阔叶树种,能适应pH值5.5-6.9为大多数阔叶树种,pH值大于8的多数森林植物难以生长。树木需要不断地从土壤中吸收各种养分元素,一为大量养分元素,如氮、磷、钾、钙、镁、氮、硫、铁等,二为微量元素,如硼、铜、锰等。其中氮、磷、钾是土壤中最容易缺乏的元素,常需要通过施肥来补充。
(六)生物因子
生物因子包括动物、植物和微生物。它们都不是孤立存在的。每个有机体不仅处于无机环境之中,而且也为其他有机体所包围。处于同一环境的能量和物质过程中存在着复杂的相互关系。互相影响的强度、方法和形式不只受一个因子,而是受多个因子的控制。同一环境中的生物有机体也不是偶然相处,而是经过漫长的进化过程互相适应的结果。
(七)地形因子
地形是间接的生态因子,它通过对光、水、热、养分的重新分配而起作用。在山地条件下,地形条件是影响林木生长的重要因素。 对于山地,可按海拔高度划分:
高山:海拔高度一般超过3000米以上; 中山:海拔高度为1000-3000米; 低山:海拔高度500-1000米; 丘陵:海拔高度低于500米。
海拔 因温度递减率的关系,气温随海拔高度增加而降低。在一定的高度范围内,海拔高度增加,空气湿度和降水量也随海拔高度而增加,但是,超过一定范围后降水量又有所下降。
坡向 在北半球,南坡较北坡的温度高、湿度大、蒸发量大、土壤的物理风化和化学风化强,因而土壤有机质积累少,也较干燥、瘠薄。由于光照是主要的,故把南坡称为阳坡,北坡称为阴坡。
坡位 从山脊到坡脚,坡面所获得的阳光不断减少,水分养分则逐渐增多,整个生境朝着阴暗、湿润方向发展,土壤逐渐由剥蚀过度到堆积,土层厚度、有机质、含水量和各种养分的含量,都随着相对高度的降低而增加。
坡度 坡度的影响,主要表现为坡度越大,水分流失越多,土壤受侵蚀的可能性也越大,结果使土壤变得浅薄而贫瘠。 按坡面的倾斜度,通常分为下列几个等级: 平坦地 5 o以下;
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