《森林生态学教学课件》森林生态学复习要点.pdf

森林生态学复习要点第一章绪论概念：1.生态学(ECOLOGY):研究生物(organism)及环境(environment)间相互关系的科学(E.Haeckel,1866)o2.生物圈.生态学研究的最高组织层次生物圈：地球上全部生物和一切适合于生物栖息的场所。它包括岩圈(lithosphere)的 上层.全部水圈(hydrosphere)和大气圈(atmosphere)的下层。3.森林(forest)是以木本植物为主体，包括乔木灌木和草本植物以及动物、微生物等其他生物，具有一 定的密度，占有相当大的空间，并显著影响周围环境的生物群落的复合体。郁闭度指标：0.2 面积指标：0.067hm24.生态学研究的方法 野外研究：优点：直接观察，获得自然状态下的资料；缺点：不易重复。实验研究：优点：条件控制严格，对结果的分析比较可靠，重复性强，是分析因果关系的一种有 用的补充手段；缺点：实验条件往往与野外自然状态下的条件有区别。数学模型研究：优点：高度抽象，可研究真实情况下不能解决的问题；缺点：与客观实际距离甚 远，若应用不当，易产生错误。第二章 森林与环境(Forests and Environment)了解森林、环境的概念掌握 生态因子的作用分析、特征、能量环境掌握 光补偿、光饱和、生理辐射、以光为主导因子的植物生态类型掌握 树种耐阴性概念、鉴别方法、影响因素与温度有关的生态学概念(低温、物候、有效低温、最适低 温、生理时间)掌握 温度对植物的生长分布影响(低温对植物的危害及预防措施)掌握 物质的环境(水、土壤等)与水有关的生态学概念 以水为主导的生态因子植物类型旱生植物的特点生物抵抗干旱的方式土壤生物与植物的关系(菌根、根菌)风对生物的影响生物对风的适应了解 火的类型以及火对生物(包括生物群落)的影响掌握 大地型对生物群落分布的影响(秦岭、天山)2.1 森林、环境的概念与类型2.1.1 森林的概念:指以木本植物为主体,包括乔木,灌木,草本植物.动物.微生物,占据相当大空 间,并显著影响周围环境的生物群落复合体。2.1.2 环境的概念:指生物生活空间的外界自然条件的总合。包括生物的生存空间.维持生命活动的物在生物科学中，环境指生物栖息地以及直接或间接影响生物生存和发展的各种因素的总合。2.1.3 森林环境：指森林生活空间与外界自然条件的总合。2.2 生态因子作用分析2.2.1 生态因子的概念指环境中对生物生长、发育、繁殖、行为、和分布有直接或间接影响的环境 要素。2.2.2 生态因子分类(按生态因子性质分)：我气候因子：光、温、水、气等。对土壤因子：土壤结构、理化性质等。邦 地形因子：海拔、坡向、坡位。对 生物因子：捕食、竞争、寄生、共生等。邦人为因子：利用、改造、破坏等。2.2.3 生态因子作用的一般特征邦 总合作用：生态因子的不可孤立性、相互联系和相互制约性。并 非等价性：生态因子的同等重要性。对不可代替性和互补性。对阶段性。我 直接作用和间接作用。2.2.4 相互作用和相互联系的特征生态系统内各生物和非生物成分的关系是紧密相连不可分割的整体。2 2 5 稳定平衡的特征言京界汇态系统总是趋向于保持一定的内部平衡关系，使系统内各成分间完全处于相互协 调的稳定状态。生态系统内的负反馈机制是达到和维持平衡或稳定的重要途径。例如：森林的自然稀疏过程；昆虫数量与食物的供应2.3 太阳辐射2.3.1 太阳辐射特性及时空变化影响太阳辐射的因素：太阳高度角、纬度、海拔、坡向2.3.2 太阳辐射光谱的生态效应太阳辐射主要成分：紫外线、可见光和红外线 生态作用：(1)光合作用：生理有效辐射：太阳连续光谱中,植物光合作用利用和色素吸收,具有生理活性的波段称生 理有效辐射。生理有效辐射中，红.橙光是被叶绿素吸收最多的部分，具有最大的光合活性。蓝紫光也能 被叶绿素.类胡罗卜素所吸收。绿光为生理无效光对植物形态的作用：短波光，如蓝紫光、紫外线，能抑制植物的伸长生长，而使植物形成矮粗的形态。紫外线能促进花青素的形成。波长短于290nm的紫外线对生物具有伤害作用，被大气03层吸收。长波光，如红光、红外线，有促进延长生长的作用。(3)对植物光合作用产物的影响：当使短波光占优势并增多氮素营养时，促使碳素朝向氨基酸和蛋白质的合成。当提高光强度并使长波光占优势时，碳素向糖类的转变的过程加强，从而促进糖类的合成。2.3.3 太阳辐射强度的生态效应 太阳辐射以光谱组成、光照强度和光周期 影响森林植物。光照强度的表示：J/m2-min2.3.3.1 光强对光合作用的影响 光饱和点：光照强度增加到一定程 度后,光合作用增加的幅度逐渐减 慢,最后不再随光强而增加,这时 的光照强度为光饱和点。光补偿点：当光合作用固定的CO2 恰与呼吸作用释放的CO2相等时的 光照强度。2.3.3.1 光强对形态的影响 光照不足时植物形态：黄化：节间长，叶子不发达，侧枝不发育，植物体水分含量高，细胞壁很薄，机械组织和 维管束分化很差。光照较强时：树干较粗，尖削度大，机械组织发达，分枝多，树冠庞大。叶的细胞和气孔通常小而多，细胞壁与角质层厚，叶片硬，叶绿素较少。根系发达，分布较深。提示：光照过强也是红松主干分叉的重要原因2.33.2树种的耐荫性树种耐荫性：是指其忍耐庇荫的能力,即在林冠庇荫下,能否完成更新和正常生长的能力。鉴别耐荫性的主要依据：林冠下能否完成更新过程和正常生长。喜光树种：只能在全光照条件下正常生长发育,不能忍耐庇荫,林冠下不能完成更新过程。例如：落叶松，白桦耐荫树种：能忍受庇荫，林冠下可以正常更新。例如：云杉，冷杉中性树种：介于以上二者之间的树种。喜光树种特性：树冠稀疏，自然整枝强烈，林分比较稀疏，透光度大，林内较明亮。生长快，开花结实早，寿命短。耐荫树种特性：树冠稠密，自然整枝弱，枝下高低，林分密度大，透光度小，林内阴暗。生长较慢，开花结实晚，寿命长。思考：常见的喜光树种和耐荫树种有哪些？影响树种耐荫性的因素：年龄：随着年龄增加，耐荫性逐渐减弱 气候：气候适宜时，树木耐荫能力较强 土壤：湿润肥沃土壤上耐荫性较强2.3.4 太阳辐射时间的生态效应 光周期现象和类型光周期性：植物和动物对昼夜长短日变化和年变化的反应。植物光周期的反应主要是诱导花芽的形成和开始休眠。植物光周期类型：长日照植物:较长日照条件下促进开花的植物,日照短于一定长度则不能开花或推 迟开花。又称为短夜植物。如小麦.萝卜、菠菜等。短日照植物：较短日照条件下促进开花的植物，日照超过一定长度便不能开花或推 迟开花。又称为长夜植物。如水稻.菊、大豆和烟草等。中日照植物：花芽形成需要中等日照的植物。例如甘蔗。日中性植物：完成开花和其他生命史阶段与日照长度无关的植物。如番茄。木本植物的开花结实不仅受光周期控制，而且还有其它影响因素，如营养的积累和光照强度等。许多树种的开花似乎属于日中性.光周期现象和植物地理起源短日照植物大多数原产地是日照时间短的热带、亚热带。长日照植物大多数原产于夏季日照时间长的温带和寒带。光周期现象是支配植物的地理分布，特别是高纬度地区栽培极限的重要因素。对植物的引种、育 种工作有极为重要的意义。2.3.5 光因子在林业中的重要性林木抚育：如果森林内光照强度突然增加，会引起林下幼苗的伤害，以及使树干长出徒长枝，降低木材质 量。林业上，提高森林光能利用率或生产力的主要途径：保持、调整森林结构和提高光合强度具体做法：广泛提高森林覆盖率，在森林不同生长发育阶段保证森林的适宜密度和叶面积指数，以 充分利用光能。森林经营活动中较易控制的是先强。森林植物对光照强度具有适应性。林业上，提高森林光能利用率的主要途径2.4温度因子2.4.1 温度的地理和时间变化2.4.1.2温度变化规律温度的时空变化规律 空间变化决定与纬度、水陆分布和海拔 时间变化有昼夜、季节和长期变化。温度的空间变化J 纬度:影响太阳入射高度角、昼夜长短、太阳辐射量。随着纬度增高，太阳辐射量减少，温度逐步降低。海陆分布：影响气团移动方向。地形和海拔逆温：在对流层内，有时上层空气比接近地面的空气更暖。形成逆温的原因：主要是由于天晴风小的夜晚尤其是冬季，地面因长波辐射强烈，大量失去热量，地面温 度显著降低，以致贴近地面的空气层温度也随之冷却。冷湖效应：盛夏季节，由于地面状况不同，空气受热程度就会出现很大的差异。特别是陆地裸露地，当太 阳光到达地面后，很容易被反射到大气中，加之地面热容量小，特别是中午前后，太阳暴晒就使得近地层 上空气温度很高，成为一个“热源”。而湖泊或江面上空，由于下面是水，阳光可以透射一部分，反射到空 中的热量较少，加之水的热容量较大,这样就使得水面上空的温度相对较低，这就是我们常说的“冷湖效应”。冷湖效应的体现：在陆地上，有些地方增温较快，温度较高，可以连续不断地提供水汽和上升气流。当雷 雨云团移到江河湖泊上空时，由于下垫面的“冷湖效应”，空气下沉，雷雨云团得不到上升的动力和水汽的 输送，因此，它就会马上减弱甚至停止。与之对应的就是“热岛效应”。heat island effect;effect of heat island一个地区的气温高于周围地区的现象。用两个代表性测点的气温差值（即热岛强度）表示。主要有两种：城市热岛效应和青藏高原热岛效应。温度的时间变化昼夜变化 气温日变化中，最低值出现在将近日出的时候。最高值出现在13 14时。土壤温度变化：土表温度变化远较气温剧烈。土表以下温度变幅减小，一天中最高最低温度有后延现象。至35 100cm深以上，土温几乎无 昼夜变化。季节变化I 温度年较差随纬度增加而增加。2.4.2 关于温度的一些生态概念2.4.2.1 三基点温度植物在其整个生命活动过程中所需要的温度称作生物学温度，可用三个温度指标来表示。最适温度：生物生长发育或生理活动得以正常进行的温度范围。最低温度和最高温度：植物生长发育和生理活动的低温和高温限度。合称为三基点温度。2.4.2.2 积温：每种植物都有其生长的下限温度。当温度高于下限温度时,它才能生长发育。这个对植物生长发育 起有效作用的高出的温度值,称作有效温度。植物在某个或整个生育期内的有效温度总和，称作有效积温。2.4.3温度对植物的影响 对植物生长发育的影响 变温对植物的影响 物候现象 温度与伤害 对植物生长的影响生长期：树木从树液流动开始，到落叶为止的日数。一般植物在035度的温度范围内，随温度上升，生长加快。对植物发育的影响 植物种子只有在一定温度条件下才能萌发。温带和寒温带许多植物种子，还需要经 过一段低温期，才能顺利萌发。低温对开花的诱导效应：某些植物的开花结果需要一定时间低温的刺激，这个过程 称为春化过程。如冬小麦。温周期现象植物对温度的日变化和季节变化比较敏感，而且只有在已适应的昼夜和季节温度变 化的条件下，才能正常生长。昼夜变温与种子萌发有一些植物的种子在变温下萌发良好。因此变温处理，有利于许多种子的有效萌发。*昼夜变温与生长发育较底的夜温和适宜的昼温对植物生长发育都很有利。物候:季节明显地区,植物适应于气候条件的这种节律性变化,形成与此相应的植 物发育节律。物候具有纬度方向和垂直方向的差异。温度与伤害低温危害I.寒害：又称冷害，指气温降至0度以上植物所受到的伤害。热带、亚热带植物，在气温010度左右就能受到寒害。原因：低温造成植物代谢紊乱，膜性改变和根系吸收力降低等。2.冻害：温度降到冰点以下，植物组织发生冰冻而引起的伤害。原因：冰点以下，细胞间隙形成冰晶，导致细胞失水而死亡。3.冻举：又称冻拔。土壤反复冻融，使树苗被完全拔出土壤。是寒冷地区更新造林的危害之-o多发生在土壤粘重、含水量高、地表温度容易剧变的立地。4.冻裂：由于昼夜温差导致树干纵向开裂。5.生理干旱：冬季或早春土壤冻结时，树木根系不活动。这时如果气温过暖，地上部分进行 蒸腾，不断失水，而根系又不能加以补充，导致植物干枯死亡。高温危害大多数高等植物的最高点温度是35-40度。1.皮烧：强烈的太阳辐射，使树木形成层和树皮组织局部死亡。2.根颈灼伤：土表温度增高，灼伤苗木柔弱根茎，杀死输导组织和形成层。2.4.4 动物对温度的适应 生理性适应：包括蛰伏、冬眠、降低细胞冰点和减少散热等。形态适应：动物毛皮、羽毛、皮下脂肪冬季加厚，夏季变薄等。行为适应：调节体温的短距离迁移和季节性的长距离迁移等。2.4.5 温度因子在林业中的重要性 温度对树木生长发育分布的影响 极端温度对树木的危害 非节律性变温对树木的危害 小地形环境的温度对树木的影响 皆伐对温度的影响2.5水分因子2.5.2植物对水分过多和不足的适应植物从土壤中吸收水分，必须产生张力梯度；当土壤干燥，张力梯度减小，植物无法得到水 分，植物发生萎蕉。（暂时萎蕉、永久萎蕉）。持水当量:被水饱和的土样,施以相当于1000倍重力的离心力,经10.40min后,残留水 分的百分率（其值近似于田间持水量）水生植物:部分或完全沉于水中的植物,不使用土壤水分张力500-1000kPa 土壤（!Pa=lN/m2）中生植物:能生长在土壤水分张力2000kPa条件下旱生植物:能生长在土壤水分张力4000kPa条件下2.5.2.1 植物对水份过多的适应水生植物生活在水中，其中也包括生于沼泽中的植物。按它们对水深的适应性不同分为沉水、浮水和挺水植物。02成为影响植物生长的主导因子。大气中02的含量仅21%,通气不良土壤中02含量低于10%；一般在 10%-21%之间。水生植物一般具有通气气腔或海绵组织。如水稻根02含量18%；落羽杉、池杉生有膝根2.5.2.2 植物对水分不足的适应避旱植物指短命植物，以种子或泡子阶段避开干旱影响，期主要特征是个体小、根茎比值大、短期完成生命史。它们没有抗旱植物的形态特征，不能忍耐土壤干旱。抗旱植物防旱植物：在极端水分不足时，仍维持高水势的植物。有两种适应干旱的方式，即保水型和 耗水型。耐旱植物：严重缺水时，细胞液的溶质含量的提高能使细胞产生低渗透势维持细胞膨胀，从 而防止脱水。适旱植物：缩小枝条、增加根系扩展范围、缩小叶面、增加叶厚度、增厚细胞壁、角质层厚、减少气孔、木质部细胞较小、栅栏组织发达、海绵组织部明显、缩小细胞间隙等。2.5.3 水分条件对植物分布和产量的影响湿润度：年平均降水量(mm)与潜在蒸发量(mm)之比。干燥度(K)：可能蒸发量与同期降水量之比。我国采用大于10的活动积温乘以0.16倍作为可能蒸发量。干燥度计算公式：K=0.16Et/r干燥度水份状况自然植被 林内雨量=滴落量(drip)+茎流量(Stem flow)+穿透雨量(Through fall)林外雨量：在连续降雨的一段时间内，林冠上部或旷地雨量。树冠截留雨量=林外雨量-林内雨量截留量是植被对降水的最初分配，取决于植被的截留能力、树种、林冠结构、年龄和密度等。茎流的多少依树种形态、年龄、密度而变化。2.5.4.2 入渗土壤的水 降水向土壤中渗透的过程，称为入渗。单位时间、单位面积的入渗雨量称渗入速率或强度。在水分渗入土壤中时，在初期入渗速率很大，这称为初渗率。初渗率在短时间内即急剧下降，最后趋于稳定，称为终渗率或稳定渗率。2.5.43 蒸发散 土壤水经森林植被蒸腾和林地地面蒸发而进入大气，森林的这种蒸腾作用称为蒸发散。水从植物组织的生活细胞，通过气化或蒸发作用而进入大气称为蒸腾。蒸腾与叶面积、温度、空气饱和差和风有密切关系。2.5.4.4地表径流降水或融雪强度一旦超过下渗强度，超过的水量可能暂时留于地表，当地表贮留量达到一定限度时，即向低处流动，成为地表水流而汇入溪流，这个过程称为地表径流。森林减少地表径流的原因：(1)林内死地被物能吸收大量降水，使地表径流有所减少。(2)森林土壤疏松、孔隙多、富含有机质和腐殖质，水分容易被吸收和入渗。2.5.45森林对降水的影响森林生态系统的结构，对水平衡的主要影响是增加水平降水，减少地表径流，有利于水分的入渗，故森林 保持水土、涵养水源，调节河川流量的作用是明显的。(1)森林增雨作用的评价森林能少量增加降水量，但并不是所有的情况均如此，只限于地方性的对流雨和地形雨，而对大规模 的锋面雨则没有影响。(2)降水通过林冠后水质的变化降水通过林冠的叶、枝和树干时，将沉积在这些部分和幼嫩枝叶释放出的养分淋下来，故含较多的营 养。2.5.4.6水分和林业的关系 水是影响森林分布的重要因素。森林具有重要的水土保持和水源涵养作用。水分过多或不足地区，制定更新造林计划和设计时，应充分注意立地类型区划和分类、树种选择 和更新造林方式的设计。森林生产力与土壤水分密切相关。森林减缓洪水；增加土壤入渗；涵养水源；保持水土；净化水质；2.6 土壤因子森林土壤独特的成土因素：森林死地被物、林木根系和依靠森林生存的特有生物破红壤的热带雨林景观，林内藤萝稠密，气候湿热黄棕壤地区的森林景观，是常绿林和落叶林的混交林中温带暗棕壤上生长良好的珍贵木材红松林2.6.2 土壤物理性质与林木生长 母岩和土壤厚度例如：花岗岩上发育的土壤呈沙壤质或壤质，通透性能好，呈微酸性反应。石灰岩上发育的土壤呈中性 至微酸性反应，质地细。山地条件下，影响土壤厚度的主要因素一地形 土壤质地和结构土壤质地：组成土壤的矿质颗粒，即石砾、沙、粉沙、粘粒的相对含量。根据质地将土壤分为：砂土、壤土、粘土。砂土疏松，通气透水性能好，保水保肥力差，宜耕性好。粘土：粘结性强，通气透水差，保水保肥力强，湿时粘重难耕，干时坚硬。壤土：比较适宜。不同质地的土壤，影响林木根系的生长和分布。土壤结构：土壤颗粒的排列状况，如团粒状、片状、柱状、块状、核状等。团粒结构是林木生长最好的土壤结构形态。思考：为什么团粒结构的土壤最适宜植物生长？土壤水分和空气土壤水分不足影响幼苗的存活和树木高、径生长；土壤水分过多，尤其是地下水位过高，会使土壤缺乏02和提高C02含量，阻碍根呼吸和吸收养分。土壤中，植物根系、动物和微生物的呼吸作用和有机质的分解，不断消耗02,放出C02,使土壤空气 中02和C02的含量明显不同于大气A 土壤温度2.6.3 土壤化学性质与林木生长 土壤酸度土壤酸度对林木的影响：酸性或碱性环境直接伤害林木组织影响养分的有效性和微生物活动，间接影响林木生长。影响土壤酸度的因素：母岩、降水、地形、植被等。例如湿润地区多数森林土壤呈微酸性反应，沼泽土酸性较强，干旱地区的盐碱土为碱性。针叶林下的 土壤常呈酸性反应。土壤养分元素森林有机质是土壤养分的主要来源。植物所利用的有效养分，为土壤胶粒吸附的养分元素和土壤溶液中 的盐类。2.6.4 土壤有机质是由植物、动物、微生物遗体、分泌物、排泄物以及它们的分解产物组成的。森林中植物的地上、地下凋落物是土壤有机质的主要来源。2.6.5 土壤生物包括微生物、动物和植物根系。其中土壤微生物指生活在土壤中的细菌、放线菌、真菌和藻类。根际微生物存在于根圈中，根圈也称根标，指生长中的植物根系直接影响的土壤区域，包括根系表面至几 毫米的土壤部位，为植物根系有效吸收养分的范围，也是根系分泌作用旺盛的部位，因而是微生物和植物 相互作用的界面。植物在其生长过程中，既从外界吸收养料和水分，也向外界释放各种无机和有机物质，根圈中有丰富的各 类有机物质，如渗出物、分泌物、植物黏液、黏质、溶胞产物。植物具有明显的根圈效应，离根越近，微 生物数量越多。植物根系与土壤微生物有密切的联系。微生物不但存在于土壤中，也存在于一部分植物的根里，与植物共 同生活。微生物从根组织里得到营养物质，植物也由于微生物的作用而得到它生活中所需要的物质，这种 植物和微生物之间的互利关系，称为共生(symbiosis)。被子植物和微生物的共生关系，常见的有两种类型。根瘤豆科植物根上，常有各种形状的瘤状突起，这是豆科植物根与土壤微生物根瘤细菌相互 作用产生的共生体，即根瘤(root nodule)(图4-42,4-43)0根瘤的产生是由于土壤中的根瘤菌受根毛分泌物吸引，聚集生活在根毛周围，分泌纤维素酶，逐渐溶解了 根毛的细胞壁。然后，从根毛侵入根原皮层细胞，在皮层细胞中迅速繁殖，同时皮层细胞因受到根瘤菌分 泌物的刺激不断迅速分裂，产生大量新细胞，致使该部分皮层体积膨大，结果在根表面形成瘤状突起的根 瘤。(图 4-44)根瘤菌一方面从根皮层细胞中吸取它生活所需要的水分和养料；另一方面根瘤菌能把空气中游离的氮转 变成含氮化合物，这种现象称为固氮作用，根瘤菌提供的含氮化合物可以被植物吸收，合成自身所需的营 养物质。可见，豆科植物和根瘤菌之间的关系是绿色植物和非绿色植物之间的互利共生关系。在根瘤菌生 长时，一部分含氮化合物可以从豆科植物的根分泌到土壤中，同时，在豆科植物生长末期，一些根瘤可以 自根上脱落或随根留在土壤中，这样通过根瘤进一步培肥土壤，增加土壤中的氮肥，为其它植物所利用。因此，利用豆科植物与其它植物轮作、间作，可以减少施肥，不仅降低了生产成本，而且能提高单位面积 的产量。也可以利用种植豆科植物，如紫云英、苜蓿、草木犀等作为绿肥，就是这个道理。有的土壤里没 有根瘤菌，在播种时，可以从有根瘤菌的地上取土拌种，或用根瘤菌肥拌种，为根瘤的形成创造条件。菌根自然界中还有许多高等植物的根与土壤中的真菌形成共生关系，这种同真菌的共生体称为菌根(mycorrhiza)O根据菌根形态学及解剖学特征，可将菌根分为外生菌根(ectotrophic mycorrhiza)内 生菌根(endotrophic mycorrhiza)和内夕卜生菌根(ectendotrophic mycorrhiza)三种类型。(一)外生菌短与根共生的真菌菌丝体包围宿主植物幼根外表，形成菌丝鞘，菌丝一般不穿透组织细胞，而仅在细胞 壁之间延伸生长(图4-45)o形成菌根的根一般较粗，顶端分为二叉，根毛稀少或无。这类菌根只有少数植 物如松科、桦木科、山毛棒科、杜鹃花科等植物形成这类菌根。(二)内生菌根真菌菌丝分布于根皮层细胞间隙或侵入细胞内部形成不同形状的吸器，如泡囊和树枝状菌丝体。因此。内生菌根也称泡囊-丛枝(VA)菌根或丛枝菌根(AM)(图4-46)o这类菌根宿主植物的根一般无形态及颜色变 化。90%以上的植物都能形成内生菌根，典型的内生菌根如兰花菌根。(三)内外生菌根有外生菌根和内生菌根的某些形态学或生理特征。它既可在宿主植物根表面形成菌套，又可在根皮层 细胞间隙形成VA菌根，亦可在皮层内形成不同形状的菌丝圈。内外生菌根主要发生于松科、桦木属、杜 鹃花科以及水晶兰科植物上。真菌是低等的异养植物，它不能自己制造有机物，与绿色植物共生后，真菌可以从根中得到它生长发育所 需的碳水化合物，而菌丝如同根毛一样，可以从土壤中吸收水和无机盐供植物利用，促进细胞内贮藏物质 的分解，增进吸收作用。菌丝还能产生激素，尤其是维生素B1和B6等生长活跃物质，不仅对根的发育有 促进作用，使植物生长良好，还能增加豆科植物固氮和结瘤率；提高药用植物的药用成分含量；提高苗木 移栽、托插成活率等。如松树在没有与它共生真菌的土壤中，生长缓慢甚至死亡。因此，在林业上，常用 人工方法进行真菌接种，提高抗旱能力，以利于造林成功。现已发现在根上能形成菌根的高等植物有两千多种，其中很多是造林树种，如银杏、桧、侧柏、毛白杨 和搬树等。2.6.6 森林经营与土壤人类活动对土壤的影响沙化土地蚕食耕地、埋压村庄道路，加剧贫困2.7 风因子2.7.1 风的主要类型季风：全年变向两次，夏季从海洋吹向陆地，冬季相反。干热风：春夏之交，欧亚大陆北部南下的冷空气，沿途经过已增暖的下垫面和大面 积干热沙漠后，出现又干又热的干热风天气。热带气旋：水陆风：发生在海岸和湖岸地区，白天从水体吹向陆地，夜间相反。山谷风：白天风从山谷吹向山顶，夜间从坡上吹向山谷。焚风：由于气流下沉而变得又干又热的风。2.7.2 风对植物的影响风媒风播：许多森林优势树种，依靠风来传粉。许多树种的种实靠风传播，如落叶松、械、榆、桦、杨、柳等。生理活动：加速植物的蒸腾形态：旱风条件下生长的植物，其植株偏小。长期的单向风会使树木长成旗形树冠。风害：白超过10m/s的大风，对树木有破坏作用。如风倒、风折。2.7.3 风对动物的影响影响动物的形态和行为如生于海岛、高山等多风地带的昆虫，大多数无翅。影响动物的传播和迁移。2.7.4 风对生态系统的影响物质气态循环的主要动力携带污染物质通过风倒、风折对生态系统产生干扰。2.7.5 植被对风的影响植被明显地影响风速不同结构的森林植被对风的影响也不同：紧密结构林带；通风结构林带2.7.6 风对林业的重要性森林更新期内，风关系到更新造林的成败抚育间伐应考虑风因子主伐方式的设计2.8 火因子2.8.1 火的类型和发生条件林火发生需要有可燃物（主要是地上部分的叶、干、枝及地下的根系和森林死地被物以及土 壤中的泥炭层）、助燃物（空气中的氧）和火源林火类型 树冠火：沿树冠蔓延的火叫树冠火。上部烧毁树叶，烧焦树枝和树干；下部烧毁地被物、幼树和 下木。它有两种类型，一种是连续型，即当树冠连接不断时，火沿树冠前进。另一种是间歇型，树冠不连续分布，由于大气对流强，猛烈的地表火上升为树冠火，当树冠不连续时，又降为地表 火，起伏前进。树冠火对森林破坏最大，多发生在针叶幼林、中龄林或异龄林内。树冠火按蔓延速度又可分为急进树冠火和稳进树冠火两类。急进树冠火。又称狂燃火。火焰跳 跃前进，蔓延速度每小时可达8-25公里，火焰向前伸展，烧毁树干的枝条，烧焦树皮使树木致死，火烧迹地呈长椭圆形。稳进树冠火。又称遍燃火。火焰全面扩展，火的前进速度缓慢，一般情 况每小时2-4公里，顺风时每小时可达5-8公里。这种火可以烧毁树冠的大枝条，烧着林内的枯 立木，是危害最严重的火灾。火烧迹地呈椭圆形。地下火：林地腐殖质层或泥炭层中燃烧的火灾。地表只有烟雾，基本见不到火焰。地表火：火沿林地表面蔓延，以烧毁死地被物和林下植物为主，也能烧伤林木干基和露出的根系。森林火灾主要发生在干旱季节，中高纬度的温带和寒温带，春秋两季干旱、多风、相对湿度低，是火灾易 发季节。此外又以针阔混交林和针叶林为主，因树体和森林死地被物含有树脂及挥发油等易燃物。2.8.2 火对土壤的影响 物理的变化 土壤含水率：在低洼地区，如果植被全被烧死，可能造成沼泽化。土壤温度：导致土壤温度增加。化学的变化 pH值：火烧后会促使pH值增加。土壤有机质：不同程度的损失。养分含量和可利用性：总的土壤养分含量下降，养分可利用性增加。生物的变化2.8.3 火对植物的影响和植物的适应在某些地区，火是重要的生态因子。有些植物种甚至依赖火。奥德姆把依赖火或耐火种分为两个类型：再萌芽型，火后大量结实型。营养阶段对火的适应抗火树皮、减小易燃性（阔叶树抗火性较强）、保护芽。繁殖阶段对火的适应提早开花结实，种子散布 火对发芽的影响2.8.4 火对动物的影响火对动物的直接影响取决于动物的逃避能力、火的燃烧程度和蔓延速度。火对动物的间接影响火通过改变环境，使动物种类、多度和繁殖发生变化。火轻重不同地烧过林区时，会形成老龄和幼龄 植被的镶嵌分布，从而增加动物区系多样性。2.8.5 火对生态系统及其过程的影响火对能量流动的影响 森林的生物地球化学循环2.8.6 防火产生的后果对天然火发生的频率已适应的森林类型，防止了可燃物过分积累和高强度的林火，如果可燃物大量积累，终将导致强烈的地表火和地下火。2.8.7 火和森林经营尽量防止火灾发生火在森林经营中的重要作用如控制死地被物、消除病虫侵害、减少可燃物积累等。第三章种群结构与动态掌握与种群有关的生态学概念种群、存活曲线、生长率、增长率、生命表掌握种群的基本特征掌握种群的增长模型掌握种群的生长对策（r、k）掌握种群之间的相互关系（互利共生、寄生、捕食等）3.1 引言（基本概念）种群（Population）:A group of organisms of the same species which live together in one geographical area at the same time。是指在一定空间中同种个体的集合。-种群是组成群落和生态系统的基本成分。种群生态学的来源：马尔萨斯（Malthus,1798）的“人口论”。人口论的基本观点：一个种群的大小，或者个体数目的多少，不仅取决于本身的生 物学特性和繁殖能力，更依赖于其必要的自然资源或生存空间所允许的限度。3.2 自然种群具有三个特征：（自然种群都具有以下四个基本特征：数量特征空间特征系统特征 遗传特征）-空间特征：种群具有一定的分布区，即占据一定空间，数量特征：种群具有一定的大小（个体数量或种群密度），并随时间变动。种群的大 小通常与该物种的营养级及其他生态学、生物学特性相关。种群的数量特征主要是指 种群密度以及影响种群密度的4个基本参数，即出生率、死亡率、迁入率和迁出率，其次种群的 年龄分布、性比对种群数量具有重要影响。生命表是描述种群数量变化，特别是种群死亡过程的 最常用工具。遗传特征：种群具有一定的遗传组成。-种群除了与组成种群的个体具有类似的生物学特性外，如生长、分化（性别等）、进化、死亡等，还具有个体所不具备的群体特性，例如出生率、死亡率、平均寿命、年龄结构和性比等。3.3 种群的基本特征（统计特征）（1）种群密度（population density）-通常以单位面积上的个体树木或种群生物量表示。Crude density:单位总空间的个体数；Ecological density:种群实际占据的空间个体数。生态密度：单位栖息空间（种群实际所占有的有效空间）内的个体数；粗密度：单位空间内的个体数。如一片面积为10hm2的马尾松林，林木总株数为30 000株，但其中有2hm2的面积为裸露的岩 石，2hm2的水域面积，因此，实际分布有马尾松林的面积只有6 hm2。则该马尾松林的粗密度为3 000株/hm2、生态密度为5 000株/hm2。相对密度：是指一个种群的株数占样地内所有种群总株数的百分比。多度(abundance)：调查样地上个体的数目；盖度(coverage)：植物枝叶覆盖地面的百分数。多度和盖度等级划分标准(Drude等级标准)-SOC“极多”一植株地上部分密闭，形成背景，覆盖面积75%以上。COPk很多”植株很多，覆盖面积50%-75%0 COP?哆”一个体多，覆盖面积25%-50%。COP1“较多”一个体尚多，覆盖面积5%-25%o SP“尚多”SO、稀少”Un“单株”植株不多，星稀分布，覆盖面积5%。植株稀少，偶见一些植株。仅见一株。绝对密度是指单位面积或空间内种群的实际个体数。相对密度是指单位面积或空间内种群的相对数量，只能作为表示种群数量高低的相对指标。A绝对密度调查法1.总数量调查法：即计数在某地段中生活的某种生物的全部数量。2.取样调查法只计数种群的一小部分，据此即可估算种群总数。(1)样方法首先，将调查地段划分为若干个样方；然后，在调查地段中随机地抽取一定数量的样 方；随后，计数各样方中的全部个体数；最后通过统计学方法，利用所有样方的平均数，估计种群总数。样方的形状可以多样，但必须具有良好的代表性，可通过随机取样法来保证。样方的大小要视研究对象而 定。样方的数量需要在抽样前确定。(2)标志重捕法(林可指数法)在调查地段中，捕获一部分个体进行标志，然后放回，经一定时间后再进行重捕。假定总数中标志的 比例与重捕取样中比例相同，根据重捕中标志个体的比例，估计该地段中个体的总数。即N:M=n:m N=M n/m其中，N为该样地中种群个体总数，M为样地中标志个体总数，n为重捕个体数，m为重捕中标志个体数。应用样方法需要满足的条件：标志个体在整个调查种群中均匀分布，标志个体和未标志个体被捕机率相等；调查期间，没有迁入或迁出，没有新的出生和死亡。调查时应注意的问题：调查期限不宜过长或过短。过长会发生个体的出生和死亡，增加迁入和迁出的可能性；过短会影响标志 个体的均匀分布。标志方法要合理。标志物既不能影响动物的活动性，也不能过分鲜艳；标志物不能易丢失。(3)去除取样法原理：在一个封闭的种群里，随着连续的捕捉，种群数量逐渐减少，同等的捕捉力量所获取的个体数逐渐降低,逐次捕捉的累积数就逐渐增大，当单位努力的捕捉数等于零时，捕获累积数就是种群数量的估计值。去除取样法需要满足的两个条件：每次捕捉时，每个动物个体被捕机率相等；调查期间，没有出生和死亡，没有迁入或迁出B相对密度调查法 1.捕捉法 例如捕鼠夹、黑光灯、陷阱、采集网等，只要能加以合理的定量，均可作为相对密 度的指标。2.活动痕迹计数 如粪堆、土丘、洞穴、足迹等。3.鸣声计数主要适用于鸟类。4.单位努力捕获量主要应用于鱼类。5.毛皮收购记录种群可以由单体生物(Unitary organism)或构件生物(modular organism)组成。单体生物是指生物胚胎发育成熟后，其有机体各个器官数量不再增加，只是各组成部分大小的增长，各个个体保持基本一致的形态结构；构件生物是指生物由一个合子发育而成，在其生长发育的各个阶段，其初生及次生组织的活动并未停 止，基本构件单位反复形成，有机体不断增长。影响种群大小或密度的因素主要有种群的繁殖特性种群的结构种内和种间的关系物理环境因子(2)频度(frequency)指某一个种在样地上分布的均匀性.频度=出现某个种的样方数/样方总数(3)种群空间分布格局种群内个体在生存空间的分布方式或配置特点，称为种群的空间分布格局(spatial pattern)或内分布型(internal distribution pat-tern)o它是由种群的生物学特性，种内、种间关系和环境因素的综合影响所决定的。种群中个体在水平空间的分布方式：随机分布；均匀分布；集群分布种群分布格局 的检验 一；-；一I I/I 一5I(a)乡邻个体最小距离:J:：.：.三理论最小距离：D=1/2N1/2N:种群密度 H 二：实际最小距离：d=(Edi)/n L-di：第i个体与相邻个体的最小距“离判别指标：J=d/DJ=L随机分布；VI集群分布；1均匀分布 种群空间格局的检验方法很多，如果种群的密度和个体间的最小距离能够精确测量，则可采用相 邻个体最小距离(nearestneighbor distance)法检验内分布型。(b)分布指数(方差均值比)m=(Sxi)/nS2=(x内1=S2/m1=0均匀分布；=1随机分布；1集群分布种群分布格局的检验还可以用空间分布指数(index of dispersion)法检验分布型。空间分布指数由方差/平均数比率即I=S2/m。The effect of quadrate size on the analysis of dispersion.(a)实际分布(b)大区块的样区，结果呈现是dumped(c)小区块的样区，结果呈现的是random随机分布：每一个个体在种群领域中各个点上出现的机会是相等的，并且某一个体的存在不影响其他 个体的分布。随机分布在自然界不很常见，只有当环境均一，种群个体间没有彼此吸引或排斥的情况下，才能出现随机分布。用种子繁殖的植物，在初入侵到一个新的地点时，常呈随机分布。均匀分布：种群内个体在空间上是等距离分布形式。均匀分布是由于种群内个体间的竞争所引起的。例如森林中植物为竞争阳光(林冠)和土壤中营养物(根际)，沙漠中植物为竞争水分。干燥地区所特有 的自毒(autotoxin)现象，以阻止同种植物籽苗的生长是导致均匀分布的另一个原因。人工林属于均匀分布，但它是由于人为均匀栽植而形成的。集群分布：种群内个体在空间的分布极不均匀，常成群、成簇、成块或呈斑点状密集分布，这种分布 格局即为集群分布，也叫成群分布和聚群分布。集群分布是自然界最常见的内分布型。集群分布形成的原因：种群的繁殖特点资源分布不均匀造成环境条件的差异。种内种间的相互作用。动物对植物种子的收集和贮藏能导致植物的集群生长。种群个体的集群分布 是对自然的长期选择和适应的结果，它有许多有利的方面：具有保护作用；利于繁殖；增加个体间的基因交流，丰富遗传多样性；有益的种内竞争。种群个体的集群分布也有不利的方面：加剧种内竞争；导致环境恶化；疾病的传播；个体间的相互干预。同一种群的分布格局并不一定局限于某一种固定的形式，有些种群在不同的发育阶段可能有不