第三章森林结构特征与生态功能
第三章森林结构特征与生态功能
▪⑴构成森林的植物成分
▪枯立木：林木中常常由于自然枯死或感染病虫害而枯死的林木称为枯立木。
▪森林是以乔木为主的植物落，除乔木树种外，其他植物成分还很多。
（一）立木层
是所有乔木树种的总称。每一株树木称为立木或林木。立木层中的树种因其经济价值、作用和特点不同，又分为以下几类：
▪优势树种又称建树种。它是落中数量最多的树种，它决定着落特点，支配环境。
▪主要树种：又称目的树种。是符合人们经营目的的树种，一般具有最大的经济价值。
主要树种同时又是优势树种，但是有些天然林中，主要树种不一定数量最多；次生林中，往往缺少主要树种。
▪伴生树种：又称辅佐树种。它是陪伴主要树种生长的树种，一般比主要树种耐荫，生长速度同步而终生
高度略低。伴生树种的作用主要是促使主要树种干材通直，抑制其萌条和侧枝发育。在防风为主的防守林带中，伴生树种可增加树冠层的厚度和紧密度，提高防护效益。
▪次要树种：又称非目的树种。它是落中不符合经营目的要求的树种，经济价值低。
木材松软的软杂木多属次要树种。次生林大多由次要树种组成。
▪先锋树种：稳定的森林被破坏后，迹地裸露，小气候剧变，稳定落中的原主要树种难以更新，而不怕日灼、霜害的喜光树种，适者生存占据了地盘。被誉为先锋树种。
（二）下木层
▪下木即林内的灌木，但其高度一般终生不超过成熟林分平均高的一半（这一点是与幼树区别的重要标志）。
▪下木对防护、更新有重要影响，也具有经营上的意义。
(三) 地被物层
▪死地被物层：指林地上的枯枝落叶层。
▪活地被物层：是林内的草本植物和半灌木、小灌木、苔藓、地衣、真菌等组成的植物层次，居林内最下层，往往又可分两个层次：草本层和苔藓层。
（四）层外植物
▪又称层间植物。是林内没有固定层次的植物成分。如藤本植物、附生植物、寄生植物，以及土壤中的细菌、真菌、藻类等。层外植物往往是湿热气候的标志。层外植物利害具有双重性：有的具有很高的经济价值，有的缠绕在树干上可使林木致死，被称为“绞杀植物”。
1）树种组成
▪林分的树种组成，指乔木树种所占的比例。
▪林分由一个树种组成者，称为纯林；由两个或两个以上的树种组成者，称为混交林。▪树种组成，是决定林分价值的重要标志。我国南方气候湿热，多混交林；而高纬度和高海拔地区气候寒冷，树种组成简单。
▪2）林相（林层）
▪乔木林冠的层次状况，称为林相。林冠集中在一个层次，称为单层林；林冠分为两层或两层以上的称为复层林；林冠层次不清，上下连接构成垂直郁闭者，称为连层林。
（3）林龄
林龄是林分的年龄，龄级是按树种的生长速度和寿命确定的，我国树种繁多，有几种龄级组的树种。
▪按林分内树木的年龄结构，可分为同龄林和异龄林；林分内所有树木年龄完全相同－绝对同龄林，如人工落叶松。林分内树木年龄相差不超过一个龄级的为相对同龄林。林分内树木年龄相差超过一个龄级的称为异龄林。
▪龄级：林木在一定年龄范围内（5、10、15年），各个体生长发育特点相似，经营方式相同，这个年龄范围称为龄级用ⅠⅡⅢ……表示。
▪20年一个龄级：适用于生长慢、寿命长的树种，如云杉、冷衫、红松、樟、栎等。▪10年一个龄级：适用于生长和寿命中庸的树种，如桦木、槭树、油松、马尾松和落叶松等。
▪5年一个龄级：适用于速生树种和无性更新的软阔叶树种，如杨、柳、杉木、桉树等。
▪竹子一般1年或2年一个龄级，因为它生长迅速，龄级期长了就反应不出它的变化，对指导生产不利。
（4）疏密度、密度、郁闭度
▪疏密度：森林的疏密程度。疏密度越大说明生产力愈高。
▪郁闭度：即林冠相互衔接的程度。
▪密度：单位面积林地上林木的株数。直接影响未来森林的形成速度和质量。
5）林型
▪林分是一些具体森林地段，有自身的特征，也具有经营意义：林型是对林分的分类。
它是根据一系列的综合特征确定的。如，白桦落叶松林、河岸落叶松林、高山偃松林、杜鹃白桦林等。
（6）森林起源
▪即森林的形成方式，一般指林分的繁殖方式。
▪实生林：由种子发芽成长形成林分，主干通直，生长高大，根系良好，寿命较高，不易感染病虫害。
甜心格格主题曲▪无性繁殖林：由插条，伐根萌芽、根蘖等方式形成的森林。特点，发生快、衰老早、易感病虫害，不宜培育大径材。
▪次生林中，实生林为乔林；萌生林为矮林；上层实生，下层为萌芽，林业上称为中林。
三、森林的分布规律
▪地球表面的热量是随着所在纬度的位置而变化的，水分则随着距离海洋的远近，以及大气环流和洋流等的变化而变化。水热结合导致植被呈地带性分布，一方面沿纬度方向成带状发生有规律的更替，称为纬度地带性；
▪另一方面从沿海向内陆方向成带状发生有规律的更替，称为经度地带性。此外，随着海拔高度的增加，气候、土壤和动植物落也发生有规律的更替，称为垂直地带性。垂直带和水平带都是逐渐变化的，由量变到质变，带间有过渡带。
㈠水平地带性分布规律
▪  1.纬度地带性分布规律
▪⑴世界植被纬度地带性分布规律
▪北半球自北到南依次出现：寒带苔原→寒温带针叶林→温带落叶阔叶林→暖温带落叶阔叶林－亚热带常绿阔叶林→热带雨林。欧亚大陆中部和北美中部，自北向南依次出现：苔原→针叶林→落叶阔叶林→草原→荒漠。
▪⑵我国植被纬度地带性分布规律
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▪东部湿润森林区，自北向南依次为：寒温带针叶林→温带落叶阔叶林→北亚热带常绿落叶阔叶混交林→中亚热带常绿阔叶林→南亚热带季风常绿阔叶林→热带雨林、季雨林。西部内陆腹地，受强烈的大陆性气候的影响，由于青藏高原的隆起，从北至南出现的一系列东西走向的巨大山系，打破了原有的纬度地带性，因此自北向南的变化如下：
▪温带荒漠、半荒漠带→暖温带荒漠带→高寒荒漠带→高寒草原带→高寒山地灌丛草原带。
2.经度地带性分布规律
▪⑴世界植被经度地带性分布规律
▪北美的中部，东面是大西洋，西面是太平洋，但被经向的落基山脉所阻隔，植被从东向西依次更替为：（东）森林地带→草原地带→半荒漠地带→荒漠地带→森林地带（西）落基山脉。
▪⑵我国植被经度地带性分布规律
▪在我国温带地区表现较为明显，从东南至西北其变化规律如下：
㈡垂直地带性分布规律
▪山体的植被垂直带，是反映山体所处的一定纬度和一定经度的水平地带性的特征，植被垂直地带性是从属于水平地带性的特征，在水平地带性和垂直地带性的相互关系中，水平地带性是基础，它决定着山地垂直地带的系统。
▪1．某一山体植被垂直带分布，与山体所处的纬度开始到极地为止的水平植被带分布顺序相对应。例如，黄山位于中亚热带地区，其山体植被垂直带的变化，与山体所处纬度开始自南向北植被的纬度地带性变化规律相对应。黄山植被垂直带谱如下：▪（1）500～1100米常绿阔叶林
▪（2）900～1250米常绿落叶阔叶混交林
▪（3）1200～1500米落叶阔叶林
▪（4）1400～1750米山地矮林和山地灌丛
▪（5）1600～1840米高山草甸
▪2．体现经度地带性的山体垂直带的组成情况，还与该经度地带所处的纬度有一定的相关性。经度起点的植被垂直带，向上首先变为同纬度的海洋性植被（即近海洋处同高度的植被类型），而后，随着海拔的升高，出现与纬度地带性相应的植被带。▪如高山是处于热带的荒漠地区，则山麓平地的地带性的植被类型为干荒漠，随着山地的上升，依次的理想分布为干草原（或稀树草原）→疏林灌丛→常绿
阔叶林→夏绿林→亚高山针叶林→高山灌丛→高山草地→高山冻原→冰雪带。
▪如天山北坡山地的植被垂直分布大致如下：
▪（1）500～1000米荒漠带
▪（2）1000～1700米山地荒漠草原和山地草原带
▪（3）1700～2700米山地针叶林带
▪（4）2700～3000米亚高山草甸带
▪（5）3000～3800米高山草甸、高山垫状植被和终年冰雪带
四、森林的生态功能
▪森林不仅具有巨大的经济效益，更重要的是具有巨大的生态效益和社会效益。
㈠森林是人类的资源宝库
▪森林能够提供大量木材和其它林产品，还能生产果品、药材、皮毛、松香、栲胶、紫胶、樟脑、桐油、橡胶等具有很大经济价值的产品。
▪森林中有极其丰富的物种资源，仅热带雨林中的物种就占地球上全部物种的50％。
在我国的森林中，既有大量的食用植物，又有很多油料植物，还有丰富的药材资源。现代的森林仍然是地球上一个重要的能源生产者。由于森林的面积大，同化层厚，又是多年生，它所固定的日光能量很大。据估计，地球上全部森林积累的生物量（以干物质计）为一万六干多亿吨，约占全部陆地生物量的90％，地球上全部森林的每年净生产量约为七百亿吨，约占全部陆地年净生产量的65％。
▪森林在史前的地质年代里曾经起过巨大的作用，实质上我们现在所用的煤和石油等能源基本上都是过去的森林所固定积聚的日光能。用木材作为能源约占全世界总能源消费约5％，特别是在第三世界，近80％的木材消耗是直接用于能源的。近年来，由于世界上一些化石能源渐渐枯竭，森林作为一种可以再生的能源，正在引起越来越大的重视。
㈡保持水土，涵养水源
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森林是土壤的绿保护伞。茂密的枝叶能够截留降雨，减弱水流对土壤的冲刷；林下的草本植物和枯枝落叶层，如同一层松软的海绵覆盖在土壤表面，既能吸水，又能固定土壤；庞大的根系纵横交错，对土壤有很强的粘附作用。另外，森林还能抵御风暴对土壤的侵蚀。我国的有关观测结果表明，有林地水土流失量比荒坡地小得多。
▪森林是巨型蓄水库。降雨落到树下的枯枝落叶和疏松多孔的林地土壤里，会被蓄积起来，就像水库蓄水一样。雨过天晴，大量的水分又通过树木的蒸腾作用，蒸发到大气中，使林区空气湿润，降水增加。森林对于减轻旱涝灾害起着非常重要的作用。
森林在水分循环中起到了“绿天然水库”的作用。
㈢防风固沙，护田保土
防护林带和农田林网不仅能够降低风速，还能增加和保持田间湿度，减轻干热风的危害。中国广大中原和华北平原是小麦的主要产区，每年5、6月份小麦灌浆时期，常常受到干热风的侵袭而使小麦逼熟、减产。在林网保护下的农田比无林网农田，小麦产量可以提高25％。
▪许多地区的实践证明，在结构合理的防护林带背风面的15—20倍林带高度的范围内，森林的这种防护作用是明显的。如果将林带联成体网，并与衬宅植树、成片造林结合起来，形成防护林体系，则其效果将更为显著。（防护林带的设计）
▪京津风沙源治理工程，建设乔灌草相结合的防风固沙体系，对退化草原进行综合治理，解决首都周围地区的风沙危害问题。
▪对于森林能增加水平降水这一点是肯定的，但对于森林能否增加垂直降水是有争论的。尽管如比，已
经出现了一些森林破坏后引起大气候恶化或增加森林覆被改善了大气候的实例，可以为进一步研究这个问题提供基础。重要的是，森林确实能改善邻近地段的小气候，如减少温差，增加空气湿度，降低风速，减少平流寒害，干热风危害及地表风蚀的危害。
㈣降低二氧化碳引起的温室效应
森林是地球生物圈中大气成分平衡的主要调节者。1公顷的阔叶林，一天可以吸收1吨二氧化碳，释放出0.73吨氧气，可供1000人呼吸；城市里每个居民只要有10平方米的森林绿地面积，就可以全部吸收掉呼出的二氧化碳。但是城市由于工厂、车辆和生活等方面排出二氧化碳量高，实际每人需要30～40平方米森林绿地。
㈤森林是良好的吸尘器
▪携带各种粉尘的气流遇到森林，风速就会降低，一部分尘粒降落地面，另一部分就被树叶上的绒毛、粘液和油脂等粘住。每公顷森林平均每年能吸收粉尘50～80吨。
城市中绿化地带空气的含尘量，要比非绿化地区少一半以上。
尘埃、煤烟、炭粒、铅粉等，是城市的主要污染物质。长时间呼吸带有这些污染物的空
气，能使人感染呼吸道疾病以至矽肺等病。树木茂密的枝叶能够降低风速，而且叶表面不平，多绒毛，能分泌粘性油脂及汁液，而使大粒灰尘沉降，吸附大量飘尘。一般每公顷松林每年可滞留灰尘36.4吨，每公顷云杉林每年可吸附灰尘32吨。
㈥森林是自然界的卫生保健医生
释放出负氧离子，保健作用强大，森林浴―森林吸氧（天然氧吧）。每一片树叶就是一个滤毒器。在光合作用中，叶面上的气孔敞开着，空气中的有毒物质随着空气进入叶组织，储存在植物体内；而光合作用释放出来的气体则是纯净而无毒的。
▪杀菌。许多树木和植物能分泌出杀死结核、赤痢、伤寒、白喉等多种病菌的杀菌素，可把浓度不大的有毒气体吸收（二氧化硫、氟化氢），避免达到有害的浓度。▪对二氧化硫的吸收量大、抗性强的树种有：加杨、国槐、桑树、泡桐、紫穗槐、垂柳、大叶黄杨、龙柏、青桐、厚壳、夹竹桃、罗汉松、喜树等，松林每天可从1立方米空气中吸收20毫克的二氧化硫，1公顷柳杉每年可吸收720公斤二氧化硫。
▪泡桐、梧桐、大叶黄杨、女贞及一些果树的吸氟、抗氟能力比较强，是良好的净化空气树种。
▪黑胡桃、法国梧桐、柠檬、复叶槭、柏木、白皮松、柳杉、稠李、雪松等，有很强的杀菌能力，磨碎的0.1克稠李冬芽，能在一秒钟内杀死苍蝇。
㈦森林是绿的隔音墙
噪声是一种物理污染，严重危害着人们的身心健康。枝叶茂密的树冠，表面粗糙的树干，对噪声有很强的吸收和消减作用。林木有减轻噪音的作用，一般40米宽的林带，可以减低噪音10～15分贝。
㈧对环境变化的监测指示作用
▪酸性土指示植物：茶、杜鹃、芒萁
▪钙质土指示植物：南天竹、碎米蕨、铁线蕨、肾蕨
▪盐碱土指示植物：多种碱蓬、海蓬子刑法第236条
▪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、莴苣、萝卜、胡萝卜、百日草、欧洲蕨、苹果树、颤杨、美国白蜡树、欧洲白桦、紫花苜蓿、牵牛花、万寿菊、秋海棠、大麦、荞麦、南瓜、杉树
关于赞美劳动的古诗、油松、红松、杨树、桉树、美洲五针松、加拿大短叶松、挪威云杉，以及苔藓和地衣等。
▪HF指示植物：对HF特别敏感的植物是唐菖蒲，因此常用它作生物监测器。此外，金荞麦、葡萄、玉米、郁金香、桃、杏、落叶杜鹃、北美黄杉、美国黄松、小苍兰等。
▪O3指示植物：美国白蜡、菜豆、黄瓜、葡萄、牵牛花、洋葱、松树、马铃薯、菠菜、烟草、西瓜。
电子产品检验标准▪C2H4 (乙烯)指示植物：洋玉兰最为有名。其他有麝香、石竹、蕃茄、玫瑰、香豌豆、黄瓜、万寿菊、皂荚树、香石竹等。
▪监测NH3的指示植物：向日葵、悬铃木、枫杨、女贞等。
▪监测C12的指示植物：荞麦、向日葵、萝卜、曼陀罗、百日草、蔷薇、郁金香、海棠、落叶松、火炬松、油松、枫杨等。
▪PAN（过氧乙酰硝酸）：牵牛花、瑞士、甜菜、菜豆、蕃茄、长叶莴苣、芹菜、大丽花以及一年生早熟禾等。
▪气候指示植物：如椰子的开花是热带气候的标志，生长桫椤、莲座蕨的地区表明为

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