森林在改善生态环境方面的作用 (森林在改善生态环境方面具有)

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• 森林在改善生态环境方面的作用
• 森林生态系统以什么为主体
• 森林的生态体系是怎样构成的

森林在改善生态环境方面的作用

森林是孕育人类的母亲；

森林是人类的资源宝库；

森林能保护土壤；

森林能涵养水源；

森林能调节气候，制造氧气；

森林能净化空气；

森林能消除噪声。

一、森林是空气的净化物。

随着工矿企业的迅猛发展和人类生活用矿物燃料的剧增，受污染的空气中混杂着一定含量的有害气体，威胁着人类，其中二氧化硫就是分布广、危害大的有害气体。

凡生物都有吸收二氧化硫的本领，但吸收速度和能力是不同的。

植物叶面积巨大，吸收二氧化硫要比其他物种大的多。

据测定，森林种空气的二氧化硫要比空旷地少15-50%。

若是在高温高湿的夏季，随着林木旺盛的生理活动功能，森林吸收二氧化硫的速度还会加快。

相对湿度在85%以上，森林吸收二氧化硫的速度是相对湿度15%的5-10倍。

二、森林有自然防疫作用。

树木能分泌出杀伤力很强的杀菌素，杀死空气中的病菌和微生物，对人类有一定保健作用。

有人曾对不同环境，立方米空气中含菌量作过测定：在人群流动的公园为1000个，街道闹市区为3-4万个，而在林区仅有55个。

另外，树木分泌出的杀菌素数量也是相当可观的。

例如，一公顷桧柏林每天能分泌出30公斤杀菌素，可杀死白喉、结核、痢疾等病菌。

三、森林是天然制氧厂。

氧气是人类维持生命的基本条件，人体每时每刻都要呼吸氧气，排出二氧化碳。

一个健康的人三两天不吃不喝不会致命，而短暂的几分钟缺氧就会死亡，这是人所共知的常识。

文献记载，一个人要生存，每天需要吸进0.8公斤氧气，排出0.9公斤二氧化碳。

森林在生长过程中要吸收大量二氧化碳，放出氧气。

据研究测定，树木每吸收44克的二氧化碳，就能排放出32克氧气；树木的叶子通过光合作用产生一克葡萄糖，就能消耗2500升空气中所含有的全部二氧化碳。

照理论计算，森林每生长一立方米木材，可吸收大气中的二氧化碳约850公斤。

若是树木生长旺季，一公顷的阔叶林，每天能吸收一吨二氧化碳，制造生产出750公斤氧气。

资料介绍，10平方米的森林或25平方米的草地就能把一个人呼吸出的二氧化碳全部吸收，供给所需氧气。

诚然，林木在夜间也有吸收氧气排出二氧化碳的特性，但因白天吸进二氧化碳量很大，差不多是夜晚的20倍，相比之下夜间的副作用就很小了。

就全球来说，森林绿地每年为人类处理近千亿吨二氧化碳，为空气提供60%的净洁氧气，同时吸收大气中的悬浮颗粒物,有极大的提高空气质量的能力；并能减少温室气体，减少热效应。

四、森林是天然的消声器。

噪声对人类的危害随着公元、交通运输业的发展越来越严重，特别是城镇尤为突出。

据研究结果，噪声在50分贝以下，对人没有什么影响；当噪声达到70分贝，对人就会有明显危害；如果噪声超出90分贝，人就无法持久工作了。

森林作为天然的消声器有着很好的防噪声效果。

实验测得，公园或片林可降低噪声5-40分贝，比离声源同距离的空旷地自然衰减效果多5-25分贝；汽车高音喇叭在穿过40米宽的草坪、灌木、乔木组成的多层次林带，噪声可以消减10-20分贝，比空旷地的自然衰减效果多4-8分贝。

城市街道上种树，也可消减噪声7-10分贝。

要使消声有好的效果，在城里，最少要有宽6米（林冠）、高10米半的林带，林带不应离声源太远，一般以6-15米间为宜。

五、森林对气候有调节作用。

森林浓密的树冠在夏季能吸收和散射、反射掉一部分太阳辐射能，减少地面增温。

冬季森林叶子虽大都凋零，但密集的枝干仍能削减吹过地面的风速，使空气流量减少，起到保温保湿作用。

据测定，夏季森林里气温比城市空阔地低2-4℃，相对湿度则高15-25%，比柏油混凝土的水泥路面气温要低10-20℃。

由于林木根系深入地下，源源不断的吸取深层土壤里的水分供树木蒸腾，使林正常形成雾气，增加了降水。

通过分析对比，林区比无林区年降水量多10-30%。

国外报导，要使森林发挥对自然环境的保护作用，其绿化覆盖率要占总面积的25%以上。

六、森林改变低空气流，有防止风沙和减轻洪灾、涵养水源、保持水土的作用。

出于森林树干、枝叶的阻挡和摩擦消耗，进入林区风速会明显减弱。

据资料介绍，夏季浓密树冠可减弱风速，最多可减少50%。

风在入林前200米以外，风速变化不大；过林之后，大约要经过500-1000米才能恢复过林前的速度。

人类便利用森林的这一功能造林治沙。

森林地表枯枝落叶腐烂层不断增多，形成较厚的腐质层，就像一块巨大的吸收雨水的海绵,具有很强的吸水、延缓径流、削弱洪峰的功能。

另外，树冠对雨水有截流作用，能减少雨水对地面的冲击力，保持水土。

据计算，林冠能阻载10-20%的降水，其中大部分蒸发到大气中，余下的降落到地面或沿树干渗透到土壤中成为地下水，所以一片森林就是一座水库。

森林植被的根系能紧紧固定土壤，能使土地免受雨水冲刷，制止水土流失，防止土地荒漠化。

七、森林有除尘和对污水的过滤作用。

工业发展、排放的烟灰、粉尘、废气严重污染着空气，威胁人类健康。

高大树木叶片上的褶皱、茸毛及从气孔中分泌出的粘性油脂、汁浆能粘截到大量微尘，有明显阻挡、过滤和吸附作用。

据资料记载，每平方米的云杉，每天可吸滞粉尘8.14克，松林为9.86克，榆树林为3.39克。

一般说，林区大气中飘尘浓度比非森林地区低10-25%。

另外，森林对污水净化能力也极强，据国外研究介绍，污水穿过40米左右的林地，水中细菌含量大致可减少一半，而后随着流经林地距离的增大，污水中的细菌数量最多时可减至90%以上。

八、森林是多种动物的栖息地，也是多类植物的生长地，是地球生物繁衍最为活跃的区域。

所以森林保护着生物多样性资源；而且无论是在都市周边还是在远郊，森林都是价值极高的自然景观资源。

森林生态系统以什么为主体

森林生态系统以乔木为主体。

与陆地生态系统相比有以下特征：

1、生物种类丰富，层次结构较多，食物链较复杂，光合生产率较高，所以生物生产能力也较高。

在陆地生态系统中具有调节气候、涵养水源、保持水土、防风固沙等方面的功能。

2、森林生态系统是以乔木为主体的生物群落（包括植物、动物和微生物）及其非生物环境（光、热、水、气、土壤等）综合组成的生态系统。

3、是生物与环境、生物与生物之间进行物质交换、能量流动的自然生态科学。

森林生物过程：

在生物多样性与生态系统功能方面，张全国等将多样性对生态系统功能作用机制的有关假说分为统计学与生物学两大类：

1、前者从统计学角度来解释观察到的多样性-系统功能模式，包括抽样效应、统计均衡效应等。

2、而后者是基于多样性的生物学效应给出的，包括生态位互补、种间正相互作用、保险效应等。

这方面还需要深入研究的关键问题包括：

1、生物多样性怎样影响生态系统抵御不利环境的能力，或者说生物多样性与生态系统维持或稳定的关系如何？

2、景观的改变如何通过影响不同水平生物多样性的变化而影响生态系统功能？

3、物种之间相互关系怎样影响生态过程，继而影响生态系统功能？

4、生态系统中是否存在物种冗余？不同类群的生物怎样影响生态系统功能等。

森林的生态体系是怎样构成的

碳循环过程　全球气候变化与森林生态系统一直是国内外全球变化研究的热点领域，内容主要涉及气候变化对森林群落和树种的空间分布影响、组成结构的变化、林木的生理生态响应和生物生产力的变化、森林的碳汇作用和碳平衡等。

大气CO2浓度升高的直接作用和气候变化的间接作用表现在两个方面。

一般认为，CO2浓度上升对植物起着“施肥效应”作用。

因为在植物的光合作用过程中，CO2作为植物生长所必须的资源，其浓度的增加有利于植物光合作用的增强，从而促进植物和生态系统的生长和发育。

目前，大部分在人工控制环境下的模拟实验结果也表明，CO2浓度上升将使植物生长的速度加快，从而对植物生长和生物量的增加起着促进作用，增益变幅为10-70%，尤其是对C3类植物，其增加的程度可能更大。

但是，CO2浓度升高对植物的影响根据其所在的生物群区、光合作用和生长方式的不同而存在着较大的差异。

一般认为，CO2浓度升高对森林生长和生物量的增加在短期内能起到促进作用，但是不能保证其长期持续地增加。

森林生产力是评价森林生长状况和森林生态系统功能的主要指标之一。

大气中CO2浓度上升及由此而引起的气候变化将影响森林的生产力。

由于生产力与气候（水热因子）间存在着一定的关系，因此人们常用气候模型（如Miami模型等）估算大尺度生产力。

对于未来气候变化对生产力的影响也常利用GCM模型对未来气候情景进行预测，再根据预测结果估算生产力，最后与当前气候情形下所模拟的结果相比较。

基于全球变化的预测情景，中国森林生产力将有所增加，增加的幅度因地区而异，变化在12％~35％。

由于不同的GCM模型对未来气候模拟预测的结果不同，因此对生产力变化的预测也表现出一定的差异。

此外，气候变化对森林生产力影响的预测目前仅仅考虑气候与生产力的线性平衡关系，而没有考虑其它自然和人为因素的影响；在预测过程中假定森林植被的分布不随气候的变化而发生改变；预测中所选用的气候因子是其年平均值，而没有考虑其季节变化和森林的适应性变化。

所以，预测的结果并不能准确地反映出未来的实际情况。

关于森林在陆地碳汇中所起的作用，至今没有形成一致的观点。

北美的实测和模型研究表明，北半球中高纬度森林植被是一个重要的汇，它在减小碳收支不平衡中起着关键作用。

然而，根据加拿大、美国、欧洲、俄罗斯和中国的森林清查数据计算结果表明，北半球森林对碳的净吸收量有限，20世纪90年代初期年吸收量为0.6-0.7Pg，其中80%以上发生在温带地区，且受林火、弃耕和造林的影响，寒带地区的生长则被火和其它干扰抵消了；与大气碳量变化相比较，森林以外可能存在有其它重要的陆地碳汇。

方精云等利用 1949年至 1998年间 7次森林资源清查资料，结合使森林 动物用森林生物量实测资料，采用改良的生物量换算因子法，推算了我国　50年来森林碳库和平均碳密度的变化，分析了中国森林植被的CO2源汇功能。

结果表明，70年代中期以前，中国森林碳库和碳密度年均减少约0.024Pg；之后呈增加趋势，在最近的20多年中，森林碳库年平均增加0.022Pg。

这种增加主要由人工造林增加所致，自20世纪70年代中期以来，人工造林累计吸收固定0.45　Pg的碳。

另外，气温上升和CO2 浓度施肥效应也可能是促进森林生长增加固碳能力的重要原因。

目前，国际上普遍采用微气象技术测定方法开展森林植被的CO2通量观测或称涡动相关法研究森林的大空间尺度碳平衡规律。

国际上已经建立的CO2通量观测网络站点有100多个，分别隶属于欧洲通量网（EUROFLUX）、美洲通量网（AmeriFlux）、加拿大北方森林通量网（BOREALS）、地中海通量网（MedeFlux）、澳洲通量网（Oznet）和亚洲通量观测网（ASIAFLUX）。

从全年的CO2通量观测结果分析，无论是北方森林、温带森林还是热带森林均表现为碳汇，但是碳汇强度大小受森林类型、气候环境变化、自然与人为干扰的影响。

我国于2001底开始构建了CO2通量观测网，其中大部分是开展森林生态系统CO2通量观测研究。

全球变化相关的森林研究的未来发展趋势：加强森林土壤碳储量、土壤有机碳组分与周转、土壤呼吸及碳释放动态变化规律研究；土地利用变化对森林碳储量、组分、动态和残留的影响以及不同土地利用方式下碳的源、汇分析评价；开展不同经营措施和管理方法对森林碳储量、碳平衡过程与变化规律的研究。

森林生态系统养分循环过程　在生态系统中，养分的数量并非是固定不变的，因为生态系统在不断地获得养分，同时也在不断地输出养分。

森林生态系统的养分在系统内部和系统之间不断进行着交换。

每年都有一定的养分随降雨、降雪和灰尘进入到生态系统中。

森林中的大量叶片有助于养分的吸取，岩石的化学风化也能增加生态系统的养分数量。

活的植物体能够产生酸，而死的植物体的分解过程中也能产生酸，这些酸性物质能溶解土壤的小石子以及下层的岩石。

当岩石被溶化时，各种各样的养分元素得到了释放并有可能被植物吸收。

这些酸性物质在土壤的形成过程中起到了关键的作用。

山体上坡的雨水通过土壤渗漏也可以为下坡的生态系统带来养分。

多种微生物依靠自身或与固氮植物结合可获取空气中的游离氮（这种氮不能被植物直接吸收利用），并把它转化成有机氮为植物所利用。

一般地说，在一个充满活力的森林生态系统中，地球化学物质的输出量小于输入量，生态系统随时间而积聚养分。

当生态系统受到火灾、虫害、病害、风害或采伐等干扰后，其形势发生了逆向变化，地球化学物质的输出量大大超过了其输入量，减少了生态系统内的养分积累，但这种情况往往只能持续一、两年，因为干扰后其再生植被可重建生态系统保存和积累养分的能力。

当然，如果再生植被的生长受到抑制，那么养分丢失的时间和数量将进一步加剧。

如果森林在足够长的时间内未受干扰，使得树木、小型植物及土壤中的有机物质停止了积累，养分贮存也随之结束，那么此时地球化学物质的输入量与输出量达到了一个平衡。

在老龄林中，不存在有机物质的净积累，因此它与幼龄林及生长旺盛的森林相比贮存的地球化学物质要少。

地球化学物质的输出与输入平衡在维持生态系统长期持续稳定方面起到了很重要的作用。

森林水文过程　森林水文学，包括森林植被对水量和水分循环的影响及其环境效应，以及对土壤侵蚀、水质和小气候的影响。

森林能否增加降水量，是森林水文学领域长期争论的焦点问题之一。

迄今为止，关于森林与降水量的关系存在着截然相反的观点和结果。

一种观点认为森林对垂直降水无明显影响，而另一种观点认为森林可以增加降水量。

森林植被对流域产水量的影响，也存在着同样的争论。

这些争议的存在引起了对森林植被特征与水文关系机制研究的重视。

国内外已有较多的冠层水文影响研究。

森林地被物的水文作用正逐渐得到重视，除拦截降水和消除侵蚀动能外，还能增加糙率、阻延流速、减少径流与冲刷量，今后需要深入开展地被物对产流和汇流过程的调控机制研究。

根系层土壤是形成森林植被水文功能的核心地带，根系层水文过程是森林植被水文功能形成机制的关键，也是国内外研究的前沿问题。

蒸散一般是森林生态系统的最大水分支出，蒸散研究目前已进入水分能态学和SPAC或SVAT阶段。

森林蒸发散受树种、林龄、海拔、降水量等生物和非生物因子的共同作用。

随纬度降低，降水量增加，森林的实际蒸散值呈现略有增加的趋势，但相对蒸散率（蒸发散占同期降水量之比）随降水量的增加而减少，其变化在40~90%之间。

森林对水质的影响在欧美研究较多，主要包括两个方面：一是森林本身对天然降水中某些化学成分的吸收和溶滤作用，使天然降水中化学成分的组成和含量发生变化；二是森林变化对河流水质的影响。

20世纪70~80年代，酸雨成为影响河流水质和森林生态系统健康的主要环境问题。

为了定量评价大气污染对森林生态系统物质循环的影响，森林水质研究受到了广泛的重视。

随着点源和非点源污染引起水质退化成为影响社会经济可持续发展的重大环境问题，建立不同时间和空间尺度上化学物质运动的模拟模型，成为当前评价森林水质影响研究的主要任务，当然需要首先合理布设水化学剖面来确定化学物质循环的路径。

80年代以来，地理要素的空间异质性对水文过程的影响逐渐得到重视，并开展了以此为基础的分布式水文模型的研究。

现有的分布式水文模型主要有短时间尺度模型（ANSWERS）和长时间尺度模型（RHESSys、FLATWOODS、Ythan等）两大类型。

这些模型的模拟结果表明，预测值与观测值吻合较好。

分布式模型考虑了空间异质性，但是没有对空间异质性本身的内在规律进行探讨，在实际操作中存在着主观性。

基本空间单元的大小是研究中首先解决的问题，然而，研究者多根据研究区域的大小和资料的空间分辨率来确定其大小，这就给模拟结果带来了不准确性。

目前，随着3S技术的发展，分布式模型正逐步成为流域和水资源管理的重要手段。

在此基础上，分布式水文模型有望解决森林水文学中长期面临的尺度转换问题。

森林生态水文学未来研究的重点：需要突出森林植被作为水文景观的动态要素，将森林植被的结构、生长过程、物候的季相变化（植被冠层叶面积指数和植被根系生长动态）耦合到分布式生态水文模型中，全面客观地阐明森林植被与水分相互作用以及参与流域水文调节过程与机制；在森林大流域水文过程研究方面，从流域集总式水文模型向分布式水文模型研究发展，同时强调森林植被的生态水文过程与自然地质水文过程有机结合，既考虑森林植被参与的生态水文过程又考虑流域内的时空异质性变化和水文的物理传输过程，藉以更有效地预测和评价流域内的自然、人为因素对水文过程的影响，从而科学指导森林植被的建设和可持续经营。

森林能量过程　能量流动是生态系统的主要功能之一。

能量在系统中具有转化、做功、消耗等动态规律，其流动主要通过两个途径实现：其一是光合作用和有机成分的输入；其二是呼吸的热消耗和有机物的输出。

在生态系统中，没有能量流动就没有生命，就没有生态系统；能量是生态系统的动力，是一切生命活动的基础。

生态系统最初的能量来源于太阳，绿色植物通过光合作用吸收和固定太阳能，将太阳能变为化学能，一方面满足自身生命活动的需要，另一方面供给异养生物生命活动的需要。

太阳能进入生态系统，并作为化学能，沿着生态系统中生产者（producers）、消费者（consumers）、分解者（decomposers）流动，这种生物与生物间、生物与环境间能量传递和转换的过程，称为生态系统的能量流动。

在生态系统中，能量流动服从于热力学第一定律和第二定律。

生态系统中能量流动特征，可归纳为两个方面，一是能量流动沿生产者和各级消费者顺序逐步被减少，二是能量流动是单一方向，不可逆的。

能量在流动过程中，一部分用于维持新陈代谢活动而被消耗，一部分在呼吸中以热的形式散发到环境中，只有一小部分做功，用于形成新组织或作为潜能贮存。

由此可见，在生态系统中能量传递效率是较低的，能量愈流愈细。

一般来说，能量沿绿色植物向草食动物再向肉食动物逐级流动，通常后者获得的能量大约只为前者所含能量的10%，即1/10，故称为“十分之一定律”。

这种能量的逐级递减是生态系统中能量流动的一个显著特点。

目前森林能量过程的研究多以干物质量作为指标，这对深入了解生态系统的功能、生态效率等具有一定的局限性。

研究生态系统中的能量过程最好是测定组成群落主要种类的热值或者是构成群落各成分的热值。

能量值的测定比干物质测定能更好地评价物质在生态系统内各组分间转移过程中质和量的变化规律；同时，热值测定对计算生态系统中的生态效率是必需的。

能量现存量（standing crop of　energy，SCE）指单位时间内群落所积累的总能量。

包括生态系统中活植物体与死植物体的总能量，是根据系统各组分样品的热值和对应的生物量或枯死量所推算的。

由于能量贮量与生物量正相关，生物量大，能量现存量也愈大。

生物量主要取决于年生产量和生物量净增量，乔木层不但干物质生产量较大，而且每年绝大部分生产量用于自身生物量的净增长，年凋落物量很小，其现存量较大。

下木层和草本层年生产量小，特别是林冠层郁闭度过大的林分，加之大部分能量以枯落物形式存在，其现存量较低。

对于整个生态系统，要获得最大的能量积累，必须合理调配乔、灌、草的空间结构，提高系统对能量的吸收和固定。

森林生物过程　在生物多样性与生态系统功能方面，张全国等将多样性对生态系统功能作用机制的有关假说分为统计学与生物学两大类：前者从统计学角度来解释观察到的多样性-系统功能模式，包括抽样效应、统计均衡效应等；而后者是基于多样性的生物学效应给出的，包括生态位互补、种间正相互作用、保险效应等。

这方面还需要深入研究的关键问题包括：生物多样性怎样影响生态系统抵御不利环境的能力,或者说生物多样性与生态系统维持或稳定的关系如何？景观的改变如何通过影响不同水平生物多样性的变化而影响生态系统功能？物种之间相互关系怎样影响生态过程，继而影响生态系统功能？生态系统的关键种及其作用如何？生态系统中是否存在物种冗余？不同类群的生物怎样影响生态系统功能等。

植物多样性的测度与取样尺度密切相关，植物多样性随不同取样尺度的明显变化存在着复杂的作用机制。

不是某一种过程决定各种不同尺度上物种丰富度变化，而可能是不同的过程决定着不同的空间尺度下的植物多样性，这需要深入地了解在小尺度上的物种共存机制和景观大尺度上依距离变化的物种组成的替代机制。

森林生物多样性形成机制与古植物区系的形成与演变、地球变迁与古环境演化有密切关系；现代生境条件包括地形、地貌、坡向和海拔高度所引起的水、热、养分资源与环境梯度变化对森林群落多样性的景观结构与格局产生影响，从而形成异质性的森林群落空间格局与物种多样性变化；自然和人为干扰体系与森林植物生活史特性相互作用是热带森林多物种长期共存、森林生物多样性维持及森林动态稳定的重要机制。

森林采伐一般对生物多样性产生影响。

森林采伐后树种多样性随不同时空尺度的变化及其生态保护的意义目前国际上存在争议。

人类活动引起的全球环境变化正在导致全球生物多样性以空前的速度和规模产生巨大的变化，而且生物多样性的变化被认为是全球变化的一个重要方面。

在全球尺度上影响生物多样性的主要因素包括土地利用变化、大气二氧化碳浓度、氮沉降、酸雨、气候变化和生物交换（有意或无意地向生态系统引入外来动植物种）。

对于陆地生态系统而言，土地利用变化可能对生物多样性产生最大的影响，其次是气候变化、氮沉降、生物交换和大气二氧化碳浓度增加。

其中，热带森林区和南部的温带森林区生物多样性将产生较大的变化；而北方的温带森林区由于已经经历了较大的土地利用变化，所以其生物多样性产生的变化不大。

群落中的物种如何共存是群落生态学研究的重要问题之一，目前已经有多种理论或假说，如种库理论（species pool　theory）、更新生态位理论(regeneration niche theory)、资源比率/异质性假说(resource　ratio/heterogeneity hypothesis)、竞争共存理论(competitive coexistence　theory)、生态漂变理论(unified neutral theory)干扰假说（disturbance　hypothesis）等，它们从进化、历史、资源共享、空间异质性以及生态尺度等方面来解释群落物种共存的机制。

建立关于种群的数学模型是定量描述种群动态、种间关系等的重要手段。

如单种群模型、多种群动力学模型以及变维矩阵模型、灰色系统模型、模糊数学模型、突变论模型等常被应用于种群的动态分析。

在种间作用关系方面，涉及寄生－寄生者模型、捕食者－猎物模型、功能反应模型、多物种共存模型以及种间偏利模型、种间偏害模型等。