【森林地理】为何要给森林“开天窗”?有什么好处?地理视角看林线

百科   2025-01-03 10:06   广西  

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在茂密的人工林里,有的部门会时不时计划着要砍树,这是咋回事呢?
其实,这是在利用“林窗效应”,通过抚育间伐来提高林区的生物多样性。
点击视频,看动画了解《林窗》

在林业生产中,给森林“开天窗”主要有以下原因:
首先,对于森林密度过大,在林中看不到天空的情况,通过采伐打开光路,促使树冠内部枝条生长开花结果,以优化森林结构,提高森林的整体质量和生态功能。
其次,部分人工林由于树种单一,存在较大的病虫害感染和大面积死亡的风险,可能导致水土流失等问题。通过“开天窗”式的采伐,能够调整林分密度,改善林木生长条件,为森林健康生长创造更有利的环境。
例如在茂县,2万多亩的人工林由于树林密度大、树种单一,林下几乎无植物生长,地面被枯枝覆盖。为恢复植被多样性,科研人员对其进行“开天窗”式治理,如果实验有效,未来这种手段可能推广到川西地区的所有人工林。

利于森林通风透光

森林的生长和健康需要适宜的环境条件。给森林“开天窗”,即采取一些措施来增加森林的通风和透光,具有多方面的重要意义。
首先,良好的通风能够带走森林中的湿气,降低湿度,减少病虫害的滋生和传播。在潮湿、闷热的环境中,各类病菌和害虫更容易繁衍,从而对树木的健康造成威胁。例如,一些常见的森林病虫害,如松材线虫病、美国白蛾等,在通风不良的情况下容易大规模爆发。
其次,充足的透光可以促进树木的光合作用。阳光是树木生长的能量来源,只有足够的光照能够穿透森林的枝叶层,到达林下的植物和地面,才能保证树木和其他植物充分进行光合作用,合成生长所需的有机物,从而茁壮成长。
再者,增加通风透光有助于优化森林的生态结构。能够为不同层次的植物提供更适宜的生长空间,促进森林生态系统的多样性。比如,一些耐阴植物可以在较为阴暗的环境中生长,而喜光植物则能在光照充足的区域蓬勃发展。
此外,通风透光还能降低森林火灾的风险。密集的枝叶容易导致热量积聚,一旦发生火灾,火势容易迅速蔓延。而良好的通风和透光可以减少易燃物质的积累,降低火灾发生的可能性和强度。
从实际案例来看,许多地区通过合理的森林抚育措施,如疏伐、清理病死木等,实现了森林通风透光的改善,有效提高了森林的质量和生态功能。
综上所述,给森林“开天窗”,增加通风透光,对于维护森林的健康、稳定和可持续发展具有不可忽视的重要作用。

一般来说,林线是指山地垂直自然带谱中的森林分布的上限海拔高度——即高山林线。林线在近些年的考试中多次出现,由于其涉及的地理因素众多且复杂,成为教学和学习的难点。今天,我们就来简单地总结一下,林线及影响林线高度的因素。



林线的概念


林线是指高纬度地区或高山,由于低温(月平均气温最高在7℃以下)和风及土壤等条件而不能形成森林的界线。

在平地一般是高寒地带的针叶林的北限(北半球),见于北纬60—70°附近,而海岸附近多为较此更低的纬度。

在高山,大体上是以发达的亚高山带针叶林为上限,如日本岛根县大山也有山毛榉林。森林界线的高度随着低纬度趋向高纬度而降低,在北半球同一座山,一般南侧比北侧要高。再有普通台地连接的高山也比孤立的高山要高。日本本州中部高山大概在2400—2600米附近,北海道高山是1000米附近。

在森林界线以上或以北,乔木疏生,并即将达到乔木界线,而无乔木生长。连接于高位沼泽的水湿地区的森林也表现出一种界线,这是在高纬度地区以外所存在的局部现象。


狭义的林线指山地森林分布的最高界线。山地林线高度是指山地垂直自然带谱中的森林分布的上限海拔高度,通常与最热月平均气温7℃等温线相吻合。若最热月平均气温低于7℃,森林就不能正常生长,只能生长草甸或灌丛。

森林上限是垂直地带谱中一条重要的生态界限,常称为树线。这条界线以下发育着以乔木为主的郁闭的森林带;而界线以上则是无林带,发育着灌丛或草甸常形成垫状植物带,在海洋性条件下有的可发育成高山苔原带。树线对环境临界条件变化的反映十分敏锐,其分布高度主要取决于温度和降水,强风的影响也很显著。树线通常与最热月平均气温7℃的等值线相吻合(类似于苔原带和亚寒带针叶林带的分界线)。在干旱地区,树线受水分的影响较大,林带高度和最大降水带高度相当。



一些低纬山地的顶部,其海拔高度和水、热条件远未达到针叶林的极限,仍然出现森林上限,这是由于山顶受到强风作用的结果。如:粤北南岭山地海拔高度不超过2000米,树线却出现在1800米处,其下是已明显矮化的常绿阔叶林,其上为灌丛草甸植被。



影响林线高度的因素



林线高度受热量和水分两个因素的共同影响和制约。 一般规律为:纬度较低,最热月气温越高的山体,林线越高;水热条件充足的山体,林线越高。

热量

根据科学家的研究,全球林线与植物生长期的5.5—7.5℃等温线大致吻合,也就是说,影响林线的不是年最低气温而是生长期的最低气温 。换言之,在树木生长期热量越充足的地方,林线分布应该是越高的。

水分

水分对于树木生长的影响也是显而易见的,没有足够的水分树木是根本无法生长的。


热量和水分,是影响林线高度的最基础要素,其它任何因素的分析,最终都应该归结到这两点上来。那么,影响热量和水分的因素到底有哪些呢?


01
影响热量的主要因素


(1)纬度。 通常纬度越低,获得太阳辐射能量越多,热量越充足,山地林线分布越高。纬度越高,气温越低,山地林线分布越低。

 (2)坡向。 一般情况下,同一座山体的向阳坡热量充足,山地林线分布较高;背阳坡,山地林线分布较低。

 (3)海拔。同纬度相比较,海拔越高,温度越低,山地林线分布越低。


02
影响水分的主要因素


 (1)纬度。 受信风带或副高控制的中低纬度地区,降水少,山地林线分布较低。

 (2)坡向。 一般情况下,同一座山体的迎风坡降水丰富,山地林线分布较高;背风坡降水较少,山地林线分布较低。

 (3) 海陆位置。 同纬度相比较,沿海地区降水丰富,山地林线分布较高;内陆地区降水较少,山地林线分布较低。

(☆①温度:温度对林线有决定性影响,温度过低是植物生长不好的首要原因,热量不足使植物生长的基本条件得不到满足,不能形成干物质。受温度因素影响,高山林线海拔高度大致由赤道向两极方向逐渐降低。 

②降水:降水减少会使植物叶和芽出现干化现象,从而限制树木在更高海拔高度生长。高山林线高度随降水减少而降低。 

③其它要素:主要有地形、积雪、火及人为因素等。) 


台湾玉山,林线3400米

长白山,林线2400米


你一定会首先想到纬度

纬度低,热量充足,林线的海拔高

对不起哦,这么简单的问题

老师是不会考你的

你可能还会想到坡向

阳坡热量充足,林线分布的海拔高

迎风坡降水多,林线分布的海波高

还是对不起哦,这个思路,老师不考


是的,你明白

大家都知道的,我们不考

到底考什么,下面一一来看


土壤温度


在一些高山地区

由于山坡地形的微观差异

有些地方地形隆起,受到太阳辐射多

因此热量充足可以有树木分布

有些地方则是洼地

不仅太阳辐射少甚至还有积雪覆盖

因此土壤热量低不足以支撑树木生长

这就使得林线在

同一山坡也出现了高低差异


阿尔泰山


可以看出有积雪的地方和有树木的地方很近

与此同理的是

高大的乔木树冠遮挡阳光

使得自己生长区域的土壤温度较低

限制了自己的生长海拔上限

而一些低矮的灌木

则能够拥有更高的土壤温度

从而分布地更高 

归根结底

土壤温度其实还是热量


蒸发量


在某些区域

尤其是干旱地区

水分影响大于热量的影响

且迎风坡和阳坡不一致的时候

由于阳坡蒸发量高,水分少

阴坡(迎风坡)降水多,蒸发少,水分多

所以阴坡的林线分布更高


天山迎风坡为北坡,有云杉林
阳坡和背风坡为南坡,没有森林带


典型的案例

是新疆的天山地区

天山南坡为阳坡,北坡为迎风坡

当然,此处迎风坡降水可能是主要因素

但是不能忽视蒸发量的影响

归根结底

蒸发量影响的还是水分


 风 


风是一个容易被忽视

也是容易引起争议的因素

有些研究者认为

在低纬度的山区,其海拔高度

其实远远没有超出森林生长的界限

但是山顶处仍然没有被森林覆盖

是由于强风的结果


武夷山主峰,树木在不远处停住了脚步


典型的案例

是广东北部的南岭地区

福建西部的武夷山区 

例如武夷山最高峰海拔2160米

按说在这个纬度和高度不会有林线

但是在海拔1900米处

黄山松组成的森林消失了

代之的是矮曲林和灌木丛

2000米以上则是草甸


要知道
长白山的林线还在2100米呢! 
风既能影响水分也能影响热量
不过是不是风,至今仍然有很多争议


地形


目前

全世界公认的

林线海拔最高的区域

在我国青藏高原东南部的林芝地区



在这一地区

川西云杉分布上限达海拔4600米

大果圆柏林分布上限海拔更是达4900 米 

这是因为

此处地处雅鲁藏布江大拐弯处

峡谷开口向西南

印度洋西南季风带来的暖湿气流

沿河谷深入

带来了大量的水汽和热量


西南季风沿河谷深入造就了云雾缭绕的雅鲁藏布江大峡谷




全球林线的分布


纬度越高,林线越低;同纬度情况下,降水量少的地区林线的高度较高(与山地迎风坡的降水、干热的焚风等相关)林线的分布。在平地一般是高寒地带的针叶林的北限(北半球),见于北纬60-70°附近,而海岸附近多为较此更低的纬度。在高山,大体上是以发达的亚高山带针叶林为上限,如日本岛根县大山也有山毛榉林。森林界线的高度随着低纬度趋向高纬度而降低,在同一座山,一般南侧比北侧要高,在同一斜面池沼方面也比山脊有更高的倾向。再有普通台地连接的高山也比孤立的高山要高。日本本州中部高山大概在2400-2600米附近,北海道高山是1000米附近。在森林界线以上或以北,乔木疏生,并即将达到乔木界线,而无乔木生长。连接于高位沼泽的水湿地区的森林也表现出一种界线,这是在高纬度地区以外所存在的局部现象 。 



我国林线分布规律


(一)我国高山林线高度表现出明显的纬向和经向变化,总体趋势是:

1. 在北纬30°以北,高山林线高度随纬度升高而下降

2. 在30°N以南,则表现出较大的东西部差异:在东部,高山林线高度变化不明显,西部则随纬度增加呈上升趋势。在相似的纬度上,高山林线高度呈现出从东向西升高的趋势。

3. 我国林线高度大体由西南向东北递减,最大值出现在藏南地区。

高山林线在藏东南的洛隆、丁青、工布江达一带(29°32°N,94°~96°E)达到4600m,为世界最高林线高度,并以此为中心向四周降低

(二)影响高山林线高度的主导气候因子

1. 生长季温度条件。

2. 降水对高山林线高度有显著影响。在中高纬度地区,相同纬度上干旱区域的高山林线高于较湿润区域,降水量是通过温度间接作用于林线高度的。

3. 土壤和风、纬度、降水、坡向、风、海拔高度



4. 在干旱气候区,高山森林带一般分布在半山腰,表现出荒漠、草原(草甸)、森林、草甸(草原)、荒漠的变化规律。



5. 非地带因素

一是逆温的原因。在一些有雪山和冰川的地区,来自雪山和冰川上的冷空气下沉,汇聚到河谷和盆地的底部,造成了一种山上的气温比山下高的情景,这就是所谓的逆温现象。是这种原因使得森林的林线倒置,出现了下面的林线。



目前关于林线倒置

有如下几种解释

一是谷地逆温

在一些有雪山或冰川的山谷地带

受冷空气下沉影响

冷空气汇聚到河谷底部

形成了“山上气温高于山下”的情况

因此森林生长的下限也被限制了

二是山坡降水

在迎风坡,降水随着海拔先增后减

就是说,海拔低处不是降水量最大的

因此也会出现林带

三是地下水和冻土

例如在东北地区,河谷处地下水位高

因此排水不畅,存在冻土层存在

森林也只能长在山坡成为林带

四是焚风效应

在背风坡,由于下沉气流带来的干热风

使得海拔低处的水分较少

因此森林只出现在山顶附近 

二是降水的原因。水分短缺的地方,降水多的坡向能够较好的满足植物生长的需要,植被分布的高度较高。在干旱地区,在一定的范围内,随着海拔上升,降水量递增,在一些高山的半山腰出现了所谓的最大降雨带。森林的出现受制于这条降水带,因此也就出现林带缠山腰的现象。

三是地下水和冻土的原因。低处的河谷和盆地地下水位高,排水不畅,有冻土层存在,因此森林无法延伸至此。东北长白山和大小兴安岭有些地区,森林生长在山坡上,河谷和盆地是湿地,没有森林。在荒漠地区情况相反,森林出现在沿河两岸,出现在湖边和盆地。如塔里木河、和田河、克里雅河、黑河等沿岸的胡杨林。

四是焚风的原因。在横断山区,一些河谷是干旱河谷,森林只出现在山顶,这应该是焚风所致。迎风坡把季风带来的降雨都留下了,越过山顶下沉的风又干又热,因此森林无法向下延伸。



森林的限制因素还有很多,比如土壤的原因。森林出现在轻质的土壤上,比如沙土、沙壤土、砾石土,不出现在黏土、黏壤土上;而因干旱、排水不畅形成的盐碱地,森林也不会出现。

在西北地区的一些山上,经常会看到这样的现象:山的阴坡披满郁郁葱葱的森林,山的阳坡则是青青的草地,一棵树都没有,山的脊线就是森林与草原的分界线,这是为什么?我从来没有找到专家的解答,只好猜测:我猜想是因为蒸发量阴阳坡不同所致。在干旱区,降水稀少,山上降水增多,但也在森林生长的临界范围,由于阳坡太阳辐射强,土壤水分蒸发强烈,超过了森林生长所需的极限,因此阳坡成了草地。



林线位置变动的几大因素


1. 明显影响林线植被生长的因子:温度、湿度、生长季长度等。

当前气候变化背景下近基地乌拉尔高山地区林线动态变化表明:林线上侵发生在冬季薄雪覆盖区,冬季气温升高和降水增加将促进林线扩张。

2. 山体本身的物理特征:地形及微地形、基面高度等。

Triedrich-kari证明了在气候变化背景下,地形的凹凸、坡度陡缓均对林线斑块分布和动态有影响。

3. 外在干扰:自然干扰与人为干扰。

自然干扰主要指风、火、冰、雪、病虫害等自然环境中可能出现的直接机械损伤。

人为干扰主要包括放牧、森林采伐等人为活动的损伤。

干扰引起的生长或生物量损失虽然不是林线形成的关键因素,但可能影响林线植被的生长速度从而影响林线动态。干扰虽然难以成为林线形成的关键因素,但是却可以影响到林线的位置、格局、物种组成、生理生态等林线动态。

1855年以来,长白山北坡和西坡林线一直处于上移过程,且1890年以 前的上移速度较快,主要驱动力是自然演替;1890年到20世纪80年代中期,随着海拔升高,演替速度受外部恶劣环境的限制,此阶段林线上升速度较慢;20世纪 80年代中期以后,由于人为因素的气候变暖,岳桦再次加速上移。长白山林线上移是自然演替和气候变暖的共同作用。

转自:谭老师地理工作室

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