《森林生態(tài)學(xué)》課件

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1、 徐杰 一 、引言簡介：森林是植被的主要類型之一；幾乎所有的植被分類方法都涉及森林類型。植被分類的發(fā)展史實(shí)質(zhì)上就是森林分類的發(fā)展史。 A.von洪堡德北歐芬蘭學(xué)派卡揚(yáng)德南歐法瑞學(xué)派英美學(xué)派蘇聯(lián)的生態(tài)學(xué)派和生物地理群落學(xué)派 森林生態(tài)系統(tǒng)分類的三個(gè)方向： 植物群落學(xué)的方向： 側(cè)重于生態(tài)系統(tǒng)的植物群落的生物部分。森林立地學(xué)的方向: 側(cè)重于生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境條件。生態(tài)系統(tǒng)分類方向: 將生態(tài)系統(tǒng)的生物部分與環(huán)境條件結(jié)合起來。 二、植被分類 植物群落學(xué)的方向： 1、植被的外貌途徑 主要根據(jù)植被的外貌特征來分類。 19世紀(jì)，洪堡德最早對(duì)植被進(jìn)行分類時(shí)采用的是外貌途徑。主要根據(jù)優(yōu)勢(shì)植物的生 長型和生長環(huán)境來劃分。

2、 群系：一個(gè)群系是一特定區(qū)域內(nèi)的主要植物群落類型，它以外貌以及外貌特征所反映的一定的環(huán)境范圍為特征 世界陸地植物群落類型 熱帶雨林 熱帶季雨林 溫帶雨林 溫帶落葉林 溫帶常綠林 泰加林 （亞極地和亞高山針葉林） 高山矮曲疏林 熱帶闊葉疏林 多刺疏林 溫帶疏林溫帶灌叢薩王納群落（熱帶草原）溫帶草地 高山灌叢 高山草地凍原 (無樹極地平原) 2、植被的區(qū)系組成途徑法瑞學(xué)派基本觀點(diǎn)：植物群落可根據(jù)他們的區(qū)系組成劃分為各種植被類型分類的基本單位群叢群叢：具有一定區(qū)系組成和一致外貌、并發(fā)生于一致的生境條件下的一種植物群落對(duì)植物群落的看法介于超有機(jī)體概念和連續(xù)體概念中間。他們承認(rèn)種的連續(xù)性，又強(qiáng)調(diào)種的相互

3、作用，導(dǎo)致某種的不連續(xù)。該學(xué)派的分類過程是通過排列群叢表來實(shí)現(xiàn)的。首先在野外做大量的樣方，通過排群叢表，找出鑒別種（特征種、區(qū)別種和恒伴生種），從而達(dá)到分類的目的。 鑒別種：在某個(gè)群落的種類組成中，總有一些種對(duì)某一特定關(guān)系比其他種表觀的更加敏感，這就使我們有可能利用這些在生態(tài)關(guān)系上具有明顯指示性的植物來進(jìn)行群落分類，這些指示植物稱為鑒別種 3、前蘇聯(lián)蘇卡喬夫的林型學(xué)蘇卡喬夫的林型學(xué)說不僅對(duì)前蘇聯(lián)，而且對(duì)中國（50年代至60年代在中國占主導(dǎo)地位的學(xué)派） 、對(duì)世界的林型發(fā)展有深遠(yuǎn)影響。他在晚年對(duì)林型所下的定義為：林型是樹種組成，其他植物層次和區(qū)系、微生物界、氣候、土壤、水文條件、植物和環(huán)境之間的相

4、互關(guān)系，生物地理群落內(nèi)部和外部的物質(zhì)和能量交換，更新過程和演替趨向均相同的森林地段的聯(lián)合。林型是最基本的分類單位，與植被分類單位中的群叢(association)相當(dāng)，命名方法也相似。 優(yōu)缺點(diǎn)：這種分類方法在原始林區(qū)能通過群落較好地反映立地的差異。但在次生林區(qū)，由于植被遭到破壞，群落成分極其復(fù)雜，分類的噪聲很大，分類清單煩瑣不堪。在人工林分布區(qū)，尤其是輪伐期短，進(jìn)行過全墾整地的地方，群落對(duì)立地的指示意義已喪失殆盡。這時(shí)，很難采用這種方法進(jìn)行立地分類。 4、中國植被的分類系統(tǒng) 中國植被的分類依據(jù)： 植物種類組成 外貌和結(jié)構(gòu) 生態(tài)地理特征 動(dòng)態(tài)特征原則： 在劃分高級(jí)單位時(shí)，側(cè)重于外貌特征和 生態(tài)地

5、理方面；在確定中級(jí)以下分類單位時(shí)， 側(cè)重于植物種類組成。 3.中國植被的分類系統(tǒng) 例如馬尾松一桃金娘一芒萁群叢。從該名稱可以看出，該群叢喬木層、灌木層和草本層的優(yōu)勢(shì)種分別是馬尾松、桃金娘和芒萁。 三、森林立地分類 森林立地簡介：森林生長地段(空間位置)中諸環(huán)境因子的總稱。生態(tài)學(xué)上稱為生境。森林立地是森林生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，對(duì)森林更新、樹種選擇、地力維持和經(jīng)營管理至為重要。林業(yè)上根據(jù)立地質(zhì)量，劃分地位級(jí)或立地指數(shù)來評(píng)價(jià)林地生產(chǎn)力和制訂相應(yīng)的營林措施。立地：是指造林地或林地的具體環(huán)境，即指與樹木或林木生長發(fā)育有密切關(guān)系并能為其所利用的氣體、土壤等條件的總和 1、分類的重點(diǎn)在于立地的性質(zhì)和生產(chǎn)力。 地位級(jí)

6、和立地指數(shù)按照林分的平均年齡和平均高確定地位級(jí)立地指數(shù)：林分中標(biāo)準(zhǔn)年齡優(yōu)勢(shì)木的樹高米數(shù)。地位指數(shù)是評(píng)定林地生產(chǎn)力的綜合性指標(biāo) 按照環(huán)境條件劃分立地類型按照氣候土壤和地貌條件來劃分立地類型適用于缺乏原始植被的地區(qū) 芬蘭的森林立地類型植被-立地評(píng)價(jià)：芬蘭的A.K.卡揚(yáng)德提出森林類型的理論，即以林下指示性強(qiáng)的植物及其所反映的有代表性的森林類型為劃分立地的條件,并用來估測林地生產(chǎn)能力,如烏飯樹型，酢醬草型，越橘型等。這一方法曾對(duì)北美和蘇聯(lián)產(chǎn)生影響。目前在美國發(fā)展為數(shù)量化的排序，以研究植被對(duì)環(huán)境因子的反應(yīng)。 烏克蘭學(xué)派的林型學(xué)說 理論基礎(chǔ) ： 森林是植物動(dòng)物與環(huán)境相互滲透形成的統(tǒng) 一體，環(huán)境是第一位的。

7、 環(huán)境變化是緩慢的，不易受到人為活動(dòng)的 影響。 林分可看作生境重要特征的外在表現(xiàn)。 分類單位： 3級(jí)分類單位 a立地條件類型 b林型 c林分型 a立地條件類型： 土壤肥力、即養(yǎng)分和水分相同地段的聯(lián)合。 b林型：林型是氣候和土壤條件相同的地段的綜合。 即林型是在同一立地條件下不同的氣候型。采用該氣候區(qū)的優(yōu)勢(shì)種來命名。如樺木濕潤較貧瘠林 型。 c林分型：在同 一林分范圍內(nèi)，由 于人為活動(dòng)的結(jié)果 或其他干擾因素的 作用，會(huì)出現(xiàn)不同 樹種組成的林分。 如山楊、樺木、云杉等不同的林分就可能出現(xiàn)在同一個(gè)林型內(nèi)。它們之間是演替關(guān)系。這種單位稱之為立木型或林分型 德國巴登-符騰堡的立地分類系統(tǒng)綜合立地分類和評(píng)

8、價(jià)立地質(zhì)量：是影響林地生產(chǎn)能力諸因素的總和。在立地分類和評(píng)價(jià)時(shí)，考慮的因素越多，則對(duì)立地生產(chǎn)潛力的估測越準(zhǔn)確。1936年德國的G.A.克勞斯用多因子分析估測立地生產(chǎn)力及立地勢(shì)能，以后發(fā)展為聯(lián)邦德國的巴登 -符滕堡系統(tǒng)。它在綜合運(yùn)用多學(xué)科分析復(fù)合因素的基礎(chǔ)上，發(fā)展了森林的立地分類和制圖,成為林地經(jīng)營的依據(jù),同時(shí)也作為研究森林發(fā)生、生長、產(chǎn)量、造林土壤和病理學(xué)的基礎(chǔ)。 四、生態(tài)系統(tǒng)分類 1、生物地理氣候分類在加拿大哥倫比亞省發(fā)展起來的分類系統(tǒng)劃分出4個(gè)氣候群系、7個(gè)生物地理氣候區(qū) 2、生物物理分類對(duì)土地的生物和物理性狀進(jìn)行描述和鑒定五級(jí)分類系統(tǒng) 五、森林的分類與林業(yè) 1、生產(chǎn)力評(píng)價(jià)森林生產(chǎn)力分類是

9、一種重要的分類途徑，如巴登-符騰堡學(xué)派和烏克蘭學(xué)派地位級(jí)或地位指數(shù)是評(píng)價(jià)森林生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力的通用指標(biāo) 2、森林利用樹木的化學(xué)加工物質(zhì)，如橡膠樹林下的藥用價(jià)值，人參芳香植物，貴州香柏；湖南香倉子 3、森林培育采伐更新方式要隨森林類型而異。例如：皆伐只能應(yīng)用于同齡林、目的樹種，適合伐后裸地天然更新或人工更新，地形平坦且伐后沒有發(fā)生水土流失的危險(xiǎn)情況下。造林的樹種選擇問題要依據(jù)森林立地單元或森林類型而有所不同，是造林成功的關(guān)鍵為使森林分類工作和森林培育結(jié)合起來，在森林經(jīng)理工作中，可按照森林類型組織作業(yè)級(jí)。 4、動(dòng)植物保存：劃定自然保護(hù)區(qū)和國家森林公園來保存森林類型的多樣性 5、森林游樂：考察森

10、林總的環(huán)境特點(diǎn)考慮林區(qū)距居住區(qū)的遠(yuǎn)近研究不同類型的森林承受人們游樂活動(dòng)的能力 6、森林保護(hù)：病蟲害的防治，如把人工的單純林逐步改變?yōu)轭愃朴谠猩值幕旖涣值茸o(hù)林防火，如評(píng)價(jià)各種森林類型的可燃性以及火后森林恢復(fù)能力等 7、流域管理：不同結(jié)果、外貌和樹種組成不同的森林，土壤侵蝕的可能性有很大的差異，在山區(qū)尤為重要森林蒸騰和蒸發(fā)的水量消耗以及流域的水質(zhì)均與森林類型不同有關(guān) 一 、建立模型的目的 二 、模型類型分類文字模型，如檢索表圖表模型：如直方圖、流程圖實(shí)物模型：如大廈模型、校園模型、沙盤數(shù)學(xué)模型：森林動(dòng)態(tài)模擬方法分為：林分總體模擬樹種更替模擬直徑轉(zhuǎn)移模擬空間競爭模擬林窗動(dòng)態(tài)模擬 三 、模型在森林

11、生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用 FORCYTE（森林生態(tài)系統(tǒng)管理與預(yù)測模型）機(jī)理： FORCYTE是建立在整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)生產(chǎn)和養(yǎng)分循環(huán)的規(guī)律基礎(chǔ)上，致力于養(yǎng)分狀況對(duì)生長的限制以及改變樹冠光照狀況對(duì)生長的影響的研究；它從能量的收付高度認(rèn)為，一個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力取決于該系統(tǒng)的葉量和光合效率的情況 三 、模型在森林生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用 1、黑箱方法：所謂“黑箱”，就是指那些既不能打開，又不能從外部直接觀察其內(nèi)部狀態(tài)的系統(tǒng)，比如人們的大腦只能通過信息的輸入輸出來確定其結(jié)構(gòu)和參數(shù)?！昂谙浞椒ā睆木C合的角度為人們 提供了一條認(rèn)識(shí)事物的重要途徑，尤其對(duì)某些內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，對(duì)迄今為止人們的力量尚不能分解的系統(tǒng)，黑箱理論提供的研究方法是非常有效的。 2、小集水區(qū)技術(shù)簡介：設(shè)立測定的生態(tài)系統(tǒng)周界與集水區(qū)周圍地形和水流分界相一致。進(jìn)行養(yǎng)分輸入輸出估算時(shí)，著重于生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的凈變化，并假設(shè)生物途徑的輸入和生物輸出相平衡。這樣小集水區(qū)對(duì)于非氣體元素，能夠進(jìn)行相當(dāng)滿意的輸入輸出估算。收支狀況可以簡單的由氣象輸入（雨雪內(nèi)溶解物質(zhì)和微粒）和地質(zhì)輸出（排出水溶解物質(zhì)和微粒）的差值求得，氣象輸入地質(zhì)輸出=凈變化。