森林生态学.doc
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1、绪论 一 森林生态学研究内容与任务 1森林 是以乔木和其余木本植物为主题生物群落。组成这个群落成份除乔,灌木外,还包含其余植物,动物,微生物,及其所居住环境。 2生态学 是硕士物之间以及生物与周围环境之间相互关系科学。它理论基础是建立在进化论物种起源“自然选择”和“最适者生存”两项基本标准上。 3森林生态学 是研究组成森林生物群落各树种之间,树种与其余生物之间,以及与其所处外界环境之间相互关系学科。 森林生态可概括为个体生态,种群生态,群落生态和森林生态系统四大部分。 4森林生态学任务:就是揭示树木与环境相互,控制和调整树木与环境之间关系,充分发挥树木生态适应性,使其能最充分利用环境资源,提升
2、对环境条件利用率和森林多个功效,并应用群落和生态系统理论,揭示森林群落结构,功效,形成和发展规律,与环境关系以及他们因环境改变而发生对应改变内在规律,发挥森林群落生产潜力和对环境改造作用,维护和改进人类生存自然和社会环境。 5森林生态学可概括为四大部分:A 个体生态,B 种群生态,C 群落生态,D 森林生态系统。 6植物生态学诞生:丹麦,瓦尔明,以植物生态地理学为基础植物分布学以生理为基础植物地理学,经典著作,奠定了生态,生理和进化三个发展方向。 二 森林生态学历史与发展 7属于森林生态范围最早论著要算德国学者赫耶尔于1852年发表树木对光和遮荫反应 8本世纪初叶,俄国林学家莫洛作夫于19发表
3、了林分类型及其在林学上意义论文,认为“森林结构,组成,生产力以及其余特点主要取决于立地条件”,提倡依据地形和土壤(形土条件)划分立地类型,被公认为林型学说创始人。 三 森林生态学与其余学科关系及研究动向。 9现在森林生态学研究热点问题,还表现在森林与全球环境改变,如二氧化碳平衡和温室效应问题,生物多样性保护,森林生态系统营养物质循环,酸性沉降物对森林影响,退化森林生态系统恢复和重建,森林对水源环境影响,以及森林减灾效能等方面 考评要求识记:森林和森林生态学概念 领会:森林生态学研究内容,任务及研究动向。 第一章 森林生态因子概述 1、 环境:某一特定生物或生物群体以外空间及直接,间接影响该生物
4、体或生物群落一切原因总和。 2、 生态因子:外界环境系由若干要素组成,对森林而言,并非全部环境因子都对它其同等作用,有作用很大,有几乎不起作用,或者最少现阶段还未发觉其有直接作用。把对森林(植物)有作用环境因子称为。这些因子综合在一起组成森林生态环境,简称生境,林学上称为立地条件或立地 3生活因子:在生态因子中,有一些是森林植物所必须,对绿色植物而言,氧气,二氧化碳,水分,矿质盐类和光,热等缺乏任何一个,绿植便不能生存,称之 4、生态因子分类 气候因子:光,温度,水分,风,雷电,空气,对植物形态结构,生理生化,生长发育,及生产力和地理分布有不一样作用。 土壤因子:土壤有机,无机物质理化性质及土
5、壤微生物等,森影响林生长发育情况,生产率高低,木材及林产品品质等。 地形因子:影响气候,土壤,森林植物和动物,起间接作用。 生物因子:植物,动物和微生物。 人为因子:指人类对生物资源利用,改造过程中给生物带来有利或有害影响。 火因子:直接火间接影响生物种类和种群数量。 5、生态因子作用基本规律 生态因子综合作用: 与其它因子相互影响,相互制约中起作用。A 一个生态因子在其它因子配合下才显示出来,如二氧化碳,水,温度都适宜时,充分光照可提升光合作用效率。B 某一因子改变,一定程度上引发其它因子改变,如光照强度改变引发大气和土温及温度改变。C 生境不一样,森林植物作用不一样,干燥土中缺水,使得根系
6、向深长和庞大方向发展,严寒沼泽中充分水分,相反。 主导生态因子作用:一定条件下时常对其它生态因子改变起着更大作用,它们改变对整个生态环境改变起着主导作用,如光周期现象中日照长度和植物春化阶段低温因子是主导因子。 生活因子间不可代替性和可补性 A 一个因子缺失不能由另一个因子代替,不然便会引发植物正常生命活动失调,生长受到妨碍甚至死亡。 B 某一因子在数量上不足,有时能够靠其它因子加强而得到调剂或赔偿 C 赔偿:植物体内自我赔偿,是在生态因子综合中,某以因子减弱所引发生长上损失,由另一个因子增加所取得增益加以填补。 生态因子作用阶段性:某一生态因子有效作用经常只限于生长发育某一特定阶段,而在另一
7、发育阶段中可能起到不良作用,如低温。 生态因子限制作用: A. 限制因子:生态因子量改变大于或小于植物所忍受程度超出因子间赔偿调整作用时,就会影响植物或生物生长和分布,甚至造成植物死亡,把限制生物生长或生存任何因子称为 B. 生态幅:植物对生态因子量或强度变动适应范围。 C. 限制因子作用不是固定不变,伴随植物种类,生长发育阶段和代谢过程中条件而改变,使一个限制因子可能被另一个所取代。 D. 限制作用通常能够经过一定方法加以消除,但也有一定程度。 6最小量定律:利比格,植物生长取决于处于最小量情况矿物养分量。 7耐性定律:谢尔福德,生物不但受生态因子最低量限制,而且也受最高量限制,也就是生物对
8、每一个生态因子都有其耐受上限和下限。 8树种对生态环境适应:指树种在生活过程中,对外界环境有一定适应作用。 9生态型:同一树种不一样个体群,因为分布和生长在不一样环境里,长久生态适应过程使种内不一样个体群之间发生变异和分化,形成一些在形态和生态特征上微小差异,这些差异在自然选择中经过遗传性被固定下来,形成在生态特征上有差异不一样个体群类型,这种不一样个体群类型称,简言之,是同种树木种生态学特征上具备一些差异类型。考评要求 1 识记:环境,生态因子,生活因子,限制因子,耐性定律,生态型等概念 2 领会:生态因子综合作用规律,生态因子主导作用,生态因子不可代替性和可赔偿性,生态因子作用阶段性,生态
9、因子限制作用,以及树种对生态环境适应。 3 简单应用:生态因子分类。 第二章 森林与气候因子 1 光生态意义 对树木光合作用影响: A 光合作用能量。 B.三个光谱区:红外线光谱区,可见光光谱区,紫外线光谱区 C. 可见光具备最大生态学意义,橙,红光,和蓝光对光合作用最为主要,绿光吸收最少。 D.光赔偿点:在低光照条件下,树木光合作用较弱,当光合作用生产有机物质恰好抵偿呼吸消耗时,这时光照强度称。 E.光饱和点:当光照强度增加到一定程度后,光合作用增加幅度逐步减缓,达成一定程度后,不再随光照强度而增加,这时光照强度称。 F 耐荫树种光赔偿点和光饱和点都比较低,光和速率和呼吸代谢速率也较低,他们
10、在极低光照强度下便能达成光饱和点。 光对树木生长和形态结构影响: A 有些种子在光照条件下才能发芽,光对植物胚轴延伸有抑制作用,还能促进苗木根系生长,形成较大根茎比率。 B 适光变异:叶片是树木直接接收阳光进行光合作用器官,对光照有较强适应性,因其所处生境中光照强度不一样,叶片形态和结构上往往产生适应光变异,称为 C 阳生叶:经常处于强光下叶片,称 D 荫生叶:长久处于弱光或庇荫下叶片称 E 树木阳生叶和荫生叶主要差异:指标 阳生叶 荫生叶叶片形状 小而厚 大而薄角质层厚度 较厚 较薄或缺 叶肉组织分化 栅栏组织发达 海绵组织发达叶绿素含量 较少 较多叶脉密度 较密 较疏气孔分布 较密 较稀
11、F 光照影响树冠形态,阳性树种形成稀疏,透光和叶层较薄树冠,耐荫树种比较浓密,叶层较厚。 日照长度改变与树木光周期反应: A. 日照长度: 指白昼连续时间或太阳可照时数。 B. 光周期:在陆地表面上不一样地理区域和季节里,日照长度周期性改变引发昼夜长短周期性改变,这种改变称 C. 光周期反应:森林植物长久生活在具备一定昼夜改变格局环境中,形成了各自所特有对不一样昼夜长短交替这种适应,称 D. 光周期对植物开花影响:长日照植物:天天光照时数超出1214小时以上才能形成花芽植物短日照植物:少于12小时,但多于8小时中性日照植物:无显著影响 E. 光周期对植物营养生长和芽休眠也有显著影响 2 树种耐
12、荫性:指树种忍耐庇荫能力。 耐荫系:指在林冠庇荫下,能否正常生长,并完成下种更新能力。 3 阳生树种:只能全光照或强光照条件下才能正常生长发育,不能忍耐庇荫,在林冠下通常不能正常完成下种更新。 4 耐荫树种:能忍耐庇荫,在林冠下能够正常进行下种更新。 5 中性树种:介于以上二者之间,既能够在全光照条件下生长,也能忍受一定程度庇荫,表现出不一样程度偏阳性和偏荫性。 6 树种耐荫性判别方法: 依照树种更新特征判别: 耐荫树种通常能在林冠下正常生长并完成其更新过程,阳性树种则不能。 依照树种外部形态和生长特征: A. 阴性树种,枝叶稠密,自然整枝较弱,枝下高较低,树冠透光度小,生长较慢,寿命较长,阳
13、性树种相反。 B. 阳性树以阳生叶为主,具备耐强光和耐旱特征,耐荫树种有阳生叶和荫生叶之分,叶绿素含量较高,色泽较浓,呈暗绿色。 C. 耐荫树组成森林,密度较大,林分郁闭度高,自然稀疏开始迟,强度小,林冠层次比较复杂,阳性树种森林相反。 D. 耐荫树要求较湿润肥沃土壤环境,阳性树种通常比较耐干旱和贫瘠。 依照光赔偿点和光饱和点判别:阳性树种高,耐荫树种低,还受当初气候条件,年纪和叶片位置和发育情况影响。 遮荫试验法:人工庇荫造成不一样光照条件,观察苗木生长情况,作出比较分析。 树种耐荫性主要由本身遗传性所支配,但当初生长状态及所处环境条件也一定程度影响耐荫性。 A 年纪:幼龄较耐荫 B 气候:
14、温暖湿润条件下耐荫。同一树种在低纬度地域和湿润地域较耐荫 C 土壤:同一树种生长在湿润肥沃土壤上,耐荫性较强。 7 提升光能利用率路径: 扩大光和面积: A. 光和面积:指叶面积,通惯用叶面积指数来表示,即植物叶面积总和与植株所覆盖土地面积比值。 B. 确保有足够叶面积以利用更多光能,经过间伐及人工修枝调整林分密度及林冠郁闭度,农林复合经营和营造多层结构混交林等增加叶面积指数。 延长光合时间 A. 光合时间:指植物在生长久内进行光合作用时间,光合时间越长,植物体内积累更多有机物质。 B. 选择早发叶和迟落叶生态型,采取方法预防叶片早衰,早落,增加同化天数,现在多采取全光育苗。 提升光合能力:
15、A. 光合能力:指大气中二氧化碳含量和其它生态因子都处于最适状态时植物最大净光合速率,以天天每平方米叶面积所生产有机物质干重来计算。 B. 适地适树,加强林地水肥管理,保持林分合理结构,为森林生长提供最适环境条件是有效路径。 8 光能利用率:植物生产有机物质所固定光能与照射到叶面上光能之比。 9 对植物光能利用率产生影响原因:光合面积,光合时间,光合能力。 10温度对树木影响: 温度与树木生理活动:树木各种生理活动必须在一定范围内才能正常进行,存在三个基点温度:最低,最适,最高温度。最适温度常因树种和生存环境差异而不一样,在最适温度范围内,树木光合强度高于呼吸强度,有利于有机物质积累。温度对树
16、木蒸腾作用影响,影响空气湿度,从而影响蒸腾过程。还影响叶面温度和气孔开闭。 与树木生长发育:A 适宜温度有利于促进酶活性和种子生理生化反应,从而加速种子发芽生长。B 树木通常在035摄氏度范围内,随温度升高,对生长所必须水分,盐类吸收增多,光合强度提升,从而促进细胞分裂和伸长,加速树木生长。C 温度对开花坚固也有显著影响,一些树种花芽分化和开花都必须经过低温过程。D 温度还直接影响地下部分根系对水分,养分和矿物质吸收。 节律性变温对树木影响:A 昼夜变温对树木影响:能提升种子萌发率,对树木生长有良好影响,白天适当高温有利于光合作用,夜间适当低温使呼吸作用减弱,有机物质积累增多。还能够提升产品质
17、量。 B. 季节变温对树木影响:树木物候期直接与温度高低关于,每一物候期都需要一定温度量。季节变温对植物光周期反应有主要补充作用。树木物候现象与周围环境条件有亲密联络,受纬度,经度和海拔高度间接影响。物候还受气候变迁影响。 11生长久:树木在一年中,从树液开始流动到落叶为止日数为生长久。 12生长季:指某一地域适于树木生长时期,通常指终霜至初霜之间无霜期。 13节律性变温:在自然界,受太阳辐射制约,温度随昼夜和季节而发生有规律改变。 14温周期现象:植物对温度昼夜改变节律反应,称 15物候:树木长久生活于有季节变温环境,形成了与之相适应生育节律,称为 16物候期:在不一样季节里,树木形态上所展
18、现各种改变现象,也称物候阶段。 17与温度关于危害:急剧变温和非季节性变温 低温危害:A.寒害:气温在0以上,一些喜温树种仍可受害,甚至死亡。也称冷害。 B. 冻害:指树体冷却降温至冰点以下,使细胞间隙结冰所引发危害。 C.霜害:当气温或地表温度下降到零度,空气中过饱和水汽凝结成白色冰晶,就是霜。因为霜出现使树木受害就称为。平流霜危害挡风地段。辐射霜以低洼地受害较重。 D.生理干旱:低温危害一个间接形式,是造成树木水分亏缺,其对树木具备更大危险,尤其是气温比土温高时,树木极难赔偿因为茎叶蒸腾而失去水分。 高温危害:高温主要是破坏了树木光合作用和呼吸作用平衡,使呼吸作用超出光合作用,树木因长久“
19、饥饿”而死亡。高温对受精过程也有严重伤害作用,还能破坏体内水分平衡,使树木萎蔫干枯,还能促使叶片过早衰老,促使蛋白质凝固和有害物质在体内积累,而使植株中毒。突然高温还会使树皮灼伤,甚至开裂,造成病虫害入侵。 18临界温度:凡低于某温度,树木便受害,这种温度称又称生物学零度。 19临界时间:临界温度或低于临界温度温度值使树木受害最短时间。 20树木对不利温度适应: 形态适应:A高纬度和高海拔地域树木芽和叶片常有油脂类物质保护。越冬芽具鳞片,植物体表面生有蜡粉或绒毛,树皮有发达木栓组织等。有利于抵抗低温,减轻严寒影响。 B.树木对高温适应主要反应在叶片形状,大小和排列情况几方面。密生绒毛,鳞片,植
20、物体呈白色,银白色,叶片革质发亮。叶片折叠,相互遮盖,降低受光面积。 生理适应:A生活于低温环境中树木,往往经过降低细胞中水分,促进淀粉水解和糖类物质积累来提升细胞液渗透压,预防或降低细胞向细胞间隙脱水。 B. 极地和高山植物能吸收更多红外线,是低温地域植物对严寒气候一个适应方式。C.树木在低温季节降临之前转入休眠,也是一个极有利适应方式。D.树木对高温生理适应主要是降低细胞含水量,增加糖和盐浓度,这有利于减缓代谢速度和增强原生质抗凝聚力,其次靠旺盛蒸腾作用,降低体温,防止树体因过热而受害。 21依照树种对温度变幅适应能力大小,可分为广温树种和窄温树种。 22生活型:是植物对综合环境条件长久适
21、应在外貌上反应出来植物类型。 23丹麦植物学家瑙基耶尔将地球上高等植物生活型分为5大类:高位芽植物,地上芽植物,地面芽植物,隐芽植物,一年生植物。 24生活型谱:计算某一地域或某以植物群落内各类生活型所占百分数,并把计算结果列成图表。即为 25影响树木分布温度条件:极端温度 积温 年均温,最冷,最热月平均温度。 26积温:就是指整个生长久内或某以发育阶段内,高于一定温度度数以上日平均温度总和。分为有效积温和活动积温两种。 27有效积温:从某一时间段内平均温度减去生物学零度,将其差值乘以该时期天数。 28活动积温:从某一时间段内平均温度减去物理学零度,将其差值乘以该时期天数。 29水分对树木生长
22、发育影响:大气降水是影响森林植物水因子主要方面。生长久内降水量与树木直径生长呈正相关。降水对树木生长影响,还取决于降水强度和连续时间,一样降水量,强度小些,降水时间长些,其效果很好。 水分亏缺可引发原生质脱水,气孔关闭,叶形变小和叶片老化,从而降低光合作用能力,最终造成生长减退。 30水分条件对森林分布影响:森林分布受最低年降水量限制,把年降水量 400 作为森林与草原分界限,大于 400 地域才有森林分布。 森林分布水分界限与气温有亲密联络,气候温和地域,在400以上才有森林分布,在寒温带,针叶林能够在200地方存在。 森林是得到温度确保湿润气候下产物。苏联学者用降水量和蒸发量比值作为制订森
23、林能否存在指标,认为该比值靠近或大于1地域才有森林分布。我国气候学家张宝堃利用干燥度划分气候类型。 干燥度K是指年可能蒸发量E与年降水量P比值,即K=EP。K1时,气候湿润,自然植被为森林。K为1.01.5时,属半湿润气候区,为森林草原区,K1.5为半干旱,干旱地域,为草原和荒漠。 伴随海拔升高,降水量增大,空气湿度增高,蒸发量降低,到一定高度时才有森林出现。 31不一样形态水生态作用: 雨: 对树木影响,除与年降雨量和降雨季节分配关于,还与一次降雨强度,连续时间和降雨频度关于。对不一样发育时期苗木,降雨生态意义也不一样。连续阴雨对树木不利,尤其在花期遇上阴雨。果实成熟前降雨量较多,将延长果实
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