《林学概论》第二章 森林及其分布

nullnull 第二章 森林及其分布 §2-1森林的概念及其特征 §2-2 林分及其内部特征 §2-3 森林群落的生产力* §2-4 森林群落的演替* §2-5 森林分布 §2-6 全球变化对森林生态系统的影响*课前预习题课前预习题1.什么是森林？森林有哪些特点？ 2.森林有哪些植物成分？ 3.林分的概念及特征？ 4.世界主要森林类型及分布？ 5.森林分布的规律有哪些？§2-1森林的概念及其特征§2-1森林的概念及其特征一、森林的概念 二、森林的植物组成 三、森林的特征 一、森林的概念一、森林的概念 森林是以乔木树种为主体，具有一定面积和密度的木本植物群落，受环境的制约又影响（改造）环境，形成独特的（有区别的）生态系统整体。 nullnull二、森林的植物组成二、森林的植物组成二、森林的植物组成二、森林的植物组成（一）林木：立木、乔木；根据数量特征、经济价值、功能等方面的差异，可分为： 1.优势树种：建群树种；株数或材积最大；起决定作用； 2.主要树种：目的树种；具有较大经济价值； 3.次要树种：非目的树种；经济价值低； 4.伴生树种：辅佐树种；耐阴；促进作用； 5.先锋树种：首先占据在生态环境恶劣的立地上、迹地或原生裸地。二、森林的植物组成二、森林的植物组成（二）下木：灌木和小乔木；H＜1/2H； （三）幼苗幼树：＜1年生（慢＜2-3年生）幼苗；H＜乔木层/2幼树；二、森林的植物组成二、森林的植物组成（四）活地被物：草本、苔藓、地衣、真菌、半灌木、小灌木等；草本层及苔藓层； （五）层外植物：层间植物； 三、森林的特征三、森林的特征（一）结构复杂、生物种类多、林产品丰富；（8000种木本） （二）体积庞大、寿命长久、对环境的影响力巨大； （三）森林生态系统的稳定性相对较高； （四）森林生态系统物质循环的封闭程度相对较高； （五）森林资源具有可再生性。补充：自然资源的分类补充：自然资源的分类 经济学对自然资源的最基本划分，是可再生资源和非再生资源。 可再生资源是可以用自然力保持或增加蕴藏量的自然资源，它在合理使用的前提下，可以自己生产自己，例如鱼、树等，只要不过量捕捞，大鱼可以生出小鱼，一代一代繁殖下去；只要合理砍伐，森林可以砍了再生，生了再砍，循环往复。补充：自然资源的分类补充：自然资源的分类 非再生资源又称可耗竭资源，不具备自我繁殖能力，是不能运用自然力增加蕴藏量的自然资源，初始禀赋是固定的，用一点少一点。它可分为可回收的非再生资源和不可回收的非再生资源，前者主要指金属等资源，后者主要指石油、煤、天然气等能源资源，煤、铁等矿藏是典型的非再生资源。在现实世界，许多资源是可再生和不可再生资源的混合，其特性介于两者之间。 §2-2 林分及内部特征§2-2 林分及内部特征一、林分的概念 二、林分的内部特征 一、林分的概念一、林分的概念 森林按本身特征和经营管理需要，划分林分。 内部特征相同，与周围有明显区别的一片森林地段称为林分。二、林分的内部特征二、林分的内部特征（一）树种组成 （二）林相 （三）林龄及其结构 （四）起源 （五）密度、郁闭度、疏密度 （六）地位级和立地指数 （七）林型二、林分的内部特征二、林分的内部特征（一）树种组成 乔木树种所占比例，以十分法示； 纯林、混交林； 树种组成系数；蓄积量（胸高断面积） 2%＜X＜5%“＋”； X＜2%“－”。二、林分的内部特征二、林分的内部特征（二）林相：林分中乔木树种的树冠所形成的树冠层次称为林相或林层； 单层林 复层林 连层林 主层林 次层林二、林分的内部特征二、林分的内部特征（三）林龄及其结构 林分的平均年龄；一般情况下以优势树种的 平均年龄代表林分的年龄； 龄级（生长速度、寿命，20，10，5，2-3，1-2）； 同龄林 异龄林； 龄组（幼、中、近熟林、成熟林和过熟林）二、林分的内部特征二、林分的内部特征 （四）起源 指林分的形成方式和动力； 根据形成方式分为实生林、萌生林。 根据林分形成的动力分为天然林、人工林。二、林分的内部特征二、林分的内部特征（五）密度、郁闭度、疏密度 所占空间的利用程度； 1.株数密度 株/面积 2.疏密度 胸高断面积/标准胸高断面积 （标准表），用0-1表示； 3.郁闭度 反映林冠的闭合程度；投影面积/林地面积；用0-1表示；二、林分的内部特征二、林分的内部特征 （六）地位级和立地指数 衡量林分生产力和立地条件（综合生态环境）的高低； 1.地位级：地位级表；用林分平均高和林龄2个指标来确定。 2. 立地指数：立地指数表；用林分优势木平均高和林龄2个指标来确定。二、林分的内部特征二、林分的内部特征 （七）林型 是同一林学条件和立地条件下林分的总体；也是林业上根据林分的自然综合性状而划分的森林分类单位。 双名法命名，突出特征因素（形容词）加上优势种。§2-3 森林群落的生产力§2-3 森林群落的生产力一、概念 二、森林群落生产力的测定方法一、概念一、概念（一）生产量：由森林群落中绿色植物光合作用所产生的有机物质的总量，称为第一性生产量，又称为总初级生产量，简称为总生产量。 在任何一段时间内，净第一性生产量的积累量，叫做生物量。用干物质表示，单位为Kg/hm2,g/m2。一、概念一、概念 （二）生产力：是表示生产的速度，指单位面积单位时间内所生产的有机物质的量或固定能量的速率。常用g/m2·a表示。一、概念一、概念（三）森林群落的生产力 森林约占地球表面的9.8%，占陆地面积的 35.5%，每年提供的净生产量8.4×109t，占 全球年总净生产量1.73×1010t的49%左右。 地球上森林群落的生物量与净生产力存在 很大差异，受许多因素的影响，其中地理位 置、树种的遗传特性及人为经营活动尤为密 切。二、森林群落生物量的测定方法二、森林群落生物量的测定方法 （一）皆伐实测法 （二）平均标准木法 （三）回归估测法§2-4 森林群落的演替 §2-4 森林群落的演替 一、群落演替的相关概念 二、群落演替的原因 三、群落演替的类型 一、群落演替的相关概念一、群落演替的相关概念群落演替：指群落随着时间的推移而发生的 有规律的变化。 开始于原生裸地上的植物群落演替称为原生 演替。 起始于次生裸地上的演替称为次生演替。一、群落演替的相关概念一、群落演替的相关概念旱生演替：原生演替开始于裸露岩石、沙地 等干旱基质上的演替；一般从岩石风化开 始，最后形成森林。 水生演替：从积水（淡水湖泊、池塘中）发 生的原生演替。 二、群落演替的原因二、群落演替的原因（一）内因：主要是指群落内部的建群种对其原生境条件下的作用和改变后而不适合其自己的繁衍发展，从而导致群落的演替。 （二）外因：是指由于群落以外的因素所引起的演替，如大的气候变化，自然灾害及人类活动等。三、群落演替的类型三、群落演替的类型（一）沙丘群落的演替 原生演替类型，大致经历1000年左右； （二）水生群落的演替 原生演替类型； （三）森林群落的演替 既可能是原生演替类型，又可能是次生演替类型；§2-5 森林分布§2-5 森林分布一、森林分布的地带性规律 二、世界主要森林类型及其地理分区null一、森林分布的地带性规律一、森林分布的地带性规律气候、土壤等因素是导致森林及其他生 态系统类型及分布多样化的主要因子； 随着地球表面不同地区环境条件的差异， 植被类型呈现有规律的带状分布，称之为 植被分布的地带性规律。一、森林分布的地带性规律一、森林分布的地带性规律 （一）森林分布的水平地带性 1．森林分布的纬度地带性：由于热量条件在纬度上的有规律变化，森林类型呈现从低纬度到高纬度的有规律的分布的现象。一、森林分布的地带性规律一、森林分布的地带性规律 （1）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。 一、森林分布的地带性规律一、森林分布的地带性规律 （2）我国植被纬度地带性分布规律 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。一、森林分布的地带性规律一、森林分布的地带性规律 2．森林分布的经度地带性： 在同一纬度，从沿海到内陆由于水分条件的有规律变化导致森林类型呈现有规律的分布的现象。一、森林分布的地带性规律一、森林分布的地带性规律（1）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）森林带→草原带→半荒漠带→荒漠带→森林（西）                落基山脉   一、森林分布的地带性规律一、森林分布的地带性规律（2）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：   一、森林分布的地带性规律一、森林分布的地带性规律（二）森林分布的垂直地带性 随着海拔的升高，高大山体的森林类型呈现有规律 的带状分布的现象。   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。一、森林分布的地带性规律一、森林分布的地带性规律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 山地草甸一、森林分布的地带性规律一、森林分布的地带性规律 　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。    一、森林分布的地带性规律一、森林分布的地带性规律  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。一、森林分布的地带性规律一、森林分布的地带性规律 （三）水平地带性与垂直地带性的关系 1．水平地带性与垂直地带性具有相似性和对应性 森林类型在山地垂直方向上的成带分布和纬度上的 水平分布顺序具有对应性。 2．纬度地带性带谱与垂直地带性带谱上具有明显的差异性。 引起纬度带形成的环境条件和引起垂直带形成的环 境条件在性质上和数量上及配合上明显不同的。二、世界主要森林类型及其地理分区二、世界主要森林类型及其地理分区 因受地理位置、气候、地形、土壤等因素的 影响，地球上的植被群落是多种多样的。主 要的地带性森林类型：热带雨林、常绿阔叶 林、落叶阔叶林、北方针叶林等。二、世界主要森林类型及其地理分区二、世界主要森林类型及其地理分区（一）针叶林 1．针叶林是指北方针叶林，也叫泰加林，意为沼泽林，原来专指西伯利亚地区的寒温带针叶林。现在是指几乎全部分布于北纬45°~70°的宽广陆地，包括欧亚寒温带针叶林、东亚寒温带针叶林和北美寒温带针叶林。在我国主要分布于大兴安岭和阿尔泰山。大兴安岭山地丘陵地区，地形起伏小，坡度缓，山顶浑圆，一般海拔1100米左右，南部高峰1712米，北部高峰1520米。极端低温在－60℃，年均降雨量350-500毫米。土壤为山地棕色泰加土，山地暗棕壤，土壤厚度不均，有永冻层。冬季严寒，夏季温暖湿润，年温差较大。 null（一）针叶林 2．特征： ①由松科类植物组成； ②层次分明，结构简单，层外植被不发达； ③死地被物层厚，分解缓慢。nullnull(二)落叶阔叶林 1．指分布于温带、暖温带湿润海洋性气候条件下 典型的地带性森林群落类型。分布于北纬 30°~50°的温带地区，南美洲的智利、阿根廷和 新西兰也有分布。我国主要分布在东北地区的南 部、华北各省。由于冬季落叶，夏季绿叶，又叫 夏绿林。多以混交林形式存在，亦称温带混交林。 null(二)落叶阔叶林 2．特征：①外貌随季节变化而更替明显，林下早春开花短命植物是落叶阔叶林特殊的季相，夏季枝叶繁茂，秋冬落叶；②结构简单，分层清楚，分乔木层、灌木层、草本层和地被层；；③树种组成比针叶林相对复杂；④树种叶子质地较薄，无革质硬叶现象，叶片有大有小，有明显的季相变化，树干和树皮有较厚的皮层保护，冬芽有鳞片和树脂保护。nullnull二、世界主要森林类型及其地理分区二、世界主要森林类型及其地理分区（三）硬叶常绿阔叶林 1．分布于夏季干燥炎热、冬季温暖多雨的亚热带气候区。世界各大洲都有分布，但以地中海沿岸最为典型。null（三）硬叶常绿阔叶林 2．特征：①主要由硬叶常绿阔叶树种所构成，其 叶片具典型的旱生结构，坚硬革质，小型叶为主， 被茸毛，无光泽，气孔深陷，排列与光线成锐角， 或叶片退化（甚至成刺状）；大多数硬叶植物花色 美丽，以黄色为主；许多硬叶常绿树种能分泌挥发 油，有强烈香味；②森林群落上层稀疏，树木较矮 小，群落下层较为繁茂、密闭；③无附生植物，藤 本植物很少。多年生草本植物尤以具鳞、球、根茎 的地下芽植物特别丰富。null(四) 亚热带常绿阔叶林 1．又称常绿阔叶林、照叶林或樟叶林。主要分布于地球南 北纬度25°~45°之间的亚热带地区。主要分布在东亚的 中国、日本、朝鲜半岛，北美的佛罗里达半岛和加利福尼 亚，南美的智利，非洲的那利群岛，澳洲的澳大利亚、新 西兰以及北大西洋的马德拉群岛和加那利群岛等地。 我国是常绿阔叶林的集中分布区，面积最大，类型最多 ，南自南岭，北抵秦岭，西至青藏高原东缘，东到东南沿 海岛屿，可分为北亚热带常绿、落叶阔叶混交林，中亚热 带典型常绿阔叶林和南亚热带季风常绿阔叶林3个植被型， 若干个植被亚型。null(四) 亚热带常绿阔叶林 2．特征：①组成森林的树种大多是亚热带常绿阔叶树种， 主要由壳斗科、樟科、山茶科、木兰科和金缕梅科等的常 绿树种组成，还有一些常绿裸子植物伴生其中；②在外貌 上林冠比较平整，常年以浓绿色为主；③群落结构较为复 杂，林木层、下木层均有亚层次的分化，草本层以蕨类植 物为主。藤本植物较为丰富，但多为革质或木质小藤，板 根、茎花、叶面附生现象大大减少，附生植物中很少有被 子植物；④乔木层树种具有樟科月桂树叶子的特征：小型 叶、渐尖、革质、光亮、无茸毛、排列方向与光线垂直等。null（五）季雨林 1．又叫雨绿林，分布于东南亚地区及南美洲和美洲。但东亚地区最为广泛，以印度、缅甸中部以及其它群岛的东部岛屿最为典型。null（五）季雨林 2．特征： ①种类组成、结构、高度等均不及雨林发达，季相变化明显，大多数乔木树种旱季落叶，雨季发叶，故有雨绿林之称； ②板状根、茎花现象、木质大藤、附生植物等均不及雨林发达。null（六）热带雨林 1．分布于南北纬度5°~10°以内的热带，个别可伸展到15°~25°地区，集中在中、南美洲，非洲和亚洲热带及澳洲的潮湿热带地区。全球可分为三大群系。 ①美洲雨林群系：主要分布亚马逊河流域，面积最大。  ②非洲雨林群系：主要分布刚果盆地一带。 ③亚洲雨林群系：主要分布在马来半岛、苏门答腊附近岛屿、婆罗洲、伊里安及菲律宾群岛。向西可达缅甸和印度的阿萨姆，向北经中南半岛可达中国的台湾、广东及云南南部，向东南可一直延伸到澳大利亚大陆的东部。以龙脑香科植物为标志。 我国的热带雨林为北方边缘，不很典型，分布于台湾、 两广、藏、滇的南部。群落中绞杀植物较多，但龙脑香科的种 类不多。可分为湿润雨林、季雨林、山地雨林三个植被亚型。null（六）热带雨林 2．特征：①种类成分丰富，群落结构复杂；②林内附生植物、藤本植物发达；③乔木树种构造特殊：多具板状根、气生根、老茎生花等现象；叶子在大小形状上非常一致，全绿，革质，中等大小；多昆虫传粉。④林冠高低错落，色彩不一，无明显季相交替，终年常绿；⑤生物量高。nullnullnullnull（七）红树林 1．指分布于热带滨海地区受周期性海水侵淹的一 种淤泥海滩上生长的乔灌木植物落。 分布：有两个分布中心。 ①东方红树林：分布于太平洋和印度洋沿岸的热带、亚热带滨海地区。 ②西方红树林：分布于太平洋东岸和大西洋沿岸的热带、亚热带滨海地区。 我国的红树林属东方红树林的一部分，主要分布于广东、福建沿海、广西和台湾。null （七）红树林 2．特征： ①主要由红树科的常绿种类组成，其次为马鞭草 科、海桑科、爵床科等的种类，共10余科，30多 种。 ②外貌终年常绿，林相整齐，结构简单，多为低矮 性群落。 ③具特殊的胎生现象，具支柱根或呼吸根，以及旱 生、盐生的形态和生理特点。null（八）热带旱生林    分布于热带干燥或半干燥的低海拔地区，小而多刺的乔木或灌木植物在群落中占优势。典型的植物有瓶子树、猴面包树、金合欢、大戟科和仙人掌科的一些肉质植物。大多数植物在旱季无叶，而在雨季十分繁茂。null（九）热带稀树草原    指分布于热带干燥地区，以喜高温、旱生的多年 生草本植物占优势，并稀疏散布有耐旱、矮生乔木 的植物群落。散生在草原背景中的乔木矮生且多分 枝，具大而扁平的伞形树冠，叶片坚硬，具典型旱 生结构。草本层以高约1米的禾本科植物占优势， 亦具典型旱生结构。藤本植物非常稀少，附生植物 不存在。该群落类型主要分布在非洲、南北美洲、 澳洲和亚洲。我国在云南干热河谷，海南岛北部， 雷州半岛和台湾的西南部均有分布。热带草原热带草原温带草原温带草原荒漠荒漠代表植物二、世界主要森林类型及其地理分区二、世界主要森林类型及其地理分区（十）冻原   冻原又称苔原，出现在高纬度和高海拔的寒冷 地区，分布于欧亚大陆和北美北部沿海地区，也包 括北冰洋中的岛屿。我国只有高山冻原，分布在长 白山和阿尔泰山西部高山带。冻原的优势植物是多 年生灌木、苔草、禾草、苔藓和地衣，植被的高度 一般只有几厘米。冻原冻原代表动物§2-6全球变化对 森林生态系统的影响 §2-6全球变化对 森林生态系统的影响 一、温室效应与温室气体 二、全球变化对森林生态系统的影响一、温室效应与温室气体一、温室效应与温室气体（一）温室气体和温室效应 1．温室气体：能够吸收地面长波辐射使大气增温的大气成分。 2．温室效应：由于温室气体的浓度在大气层中的增高而使地球表面大气的年平均温度升高的现象。（二）主要温室气体的源和汇（二）主要温室气体的源和汇1．水汽：是大气中含量最高、温室效应最 强的气体。 2．二氧化碳 3．甲烷：每个分子对全球温室效应的贡献 是二氧化碳分子的20余倍。 4．氧化亚氮（三）全球碳循环（三）全球碳循环1.碳循环的基本途径 碳循环的途径分小循环和大循环 2.地球上的主要碳库 地球上的主要碳库有四个，即大气、海洋、 陆地生态系统和岩石圈碳库。 3．全球碳循环（四）森林碳管理（四）森林碳管理 1．全球森林碳库及碳通量 2．中国森林生态系统碳库的基本特征 森林土壤库是森林生态系统中最大的碳库（四）森林碳管理（四）森林碳管理3．未来森林生态系统碳管理对策 （1）经营和保护好现有森林，从根本上大力落实好天然林保护政策，制止毁林； （2）优化森林及其林分结构，防治森林火灾和病虫害，提高森林的健康等级； （3）增加天然林、人工林和农林复合生态系统面积，通过综合的科学措施，提高森林植被的生产力； （4）增加森林植被的碳密度，扩大森林植被的碳贮存；null（5）加强森林土壤的碳管理，增加土壤碳贮存，从总体上扩大森林生态系统的碳贮存； （6）通过大力发展薪炭林等措施，以减少或替代矿物燃料，积极推广太阳能、风能、水能等可再生能源及其它替代能源，减少温室气体排放； （7）选育良种，营造适应未来全球气候变化的树种，开展间伐和轮伐期经营对策的科学研究，积极寻求适应未来全球气候变化的森林经营管理策略。二、全球变化对森林生态系统的影响二、全球变化对森林生态系统的影响（一）对热带森林生态系统的影响 众多气候变暖模拟研究表明，随着全球气候变 暖，热带地区的平均气温将上升1-2℃，比中高纬 度地区要小，但降雨量的增加可能较中高纬度地区 大。温度增高、降水增加，热带雨林的更新将会加 快，同时热带森林分布将侵入到目前的亚热带甚至 温带地区，雨林面积将有所增加。但有些学者认为 ，降雨过多，将会增加土壤积水，因此会限制热带 地区许多森林的生长和分布。 二、全球变化对森林生态系统的影响二、全球变化对森林生态系统的影响（二）对温带森林生态系统的影响 随着全球气候变暖，温带森林将向极地 方向转移而逐渐替代北方树种，同时也将向 湿润的沿海地区扩展。由于温带内陆地区将 受到频繁的夏季干旱的影响，从而导致一部 分温带森林向草原和荒漠方向的转变。二、全球变化对森林生态系统的影响二、全球变化对森林生态系统的影响 （三）对寒温带森林生态系统的影响 一般学者都普遍认为，在未来的气候变化 中，高纬度地区的增温幅度将远比低纬度地 区的增温幅度大。因此，气候变化对寒温带 森林的影响将比对热带和温带森林的影响显 著。气候变化对寒温带森林的影响更多的来 自于气候变化导致的频繁火灾和虫害，将使 寒温带森林面积大大减少。下节预习：下节预习：1.简述生物多样性的概念及其意义。 2.我国森林生物多样性有何特点？简述生物多样性保护的对策。 3.识别主要树种，掌握其生态习性及重要用途。 null