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作者：本书编写组

出版社：世界图书出版公司

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地球之肺：森林试读：

前言

森林是以乔木为主体，包括灌木、草本植物、地被植物及多种动物和微生物在内与周围环境相互作用形成的统一体。换言之，森林是一个占据一定地域的生物与环境相互相互作用下，形成具能量转换、物质循环和信息传递的生态系统。

正因为如此，森林具有固定光能，吸收二氧化碳，制造氧气，维持大气圈的碳氧平衡，调节小气候，增加降水，改善地表环境，改变低空气流，防风固沙，减少沙尘暴，保持水土，涵养水源，吸收毒物和有害气体，净化空气，消噪降尘等功能。

现在全球环境恶化问题正日益凸显出来，温室效应，赤潮现象、土地沙漠化，大气污染等一系列环境问题触目惊心，昔日美丽洁净的地球被人类改造得遍体鳞伤，天不再蓝，水不再清，空气也不再甜。

森林作为陆地上最大的生态系统，无论在功能上还是在资源利用方面，都将对地球未来起着至关重要的作用。它对地球的净化作用是其他生物体不可替代的，也是其他生物体不可比拟的。根据测定，一亩森林一般每天生产氧气48.7公斤，能满足65个人一天的需求。1公顷森林每年能吸收700多公斤二氧化碳。可以减轻工业酸雨的危害。1公顷柳杉每个月可吸收二氧化硫60公斤。女贞、丁香、垂柳、刺槐、法桐对减轻氟化氢危害均能起到很好的作用。

另外，研究表明：20厘米厚的表土层，要被雨水冲刷干净，林地需57.7万年，草地需8.2万年，耕地需46年，裸地仅需18年。由此可见，森林对保持水土有多么大的作用。

鉴于森林在保护生态环境、净化环境中发挥的无可替代的特殊作用，国际上一直高度评价森林对人类生存发展的决定性作用。美国总统罗斯福就曾在美国植树节上将种树的价值提到了政治的高度，“没有孩子的家庭将没有希望，没有树木的国家同样没有希望。”

出于爱护家园，爱护森林的初衷，精心编排了此书，从大处着眼，从小处着手，是本书的特色，希望读者能从中有所感悟。

森林与生态环境

对立统一的生态环境

植物在整个生活过程中，需要不断地从环境中取得必需的物质，用以维持生活和建造自身。环境能对植物的生活过程和生长发育状态发生影响，植物对环境的变化也产生各种不同的反应和多种多样的适应性。植物与环境之间这种对立统一的辩证关系，称之为生态关系。奇妙的生态环境

环境通常泛指生物生存四周空间所存在的一切事物，例如气候、土壤、动物、植物等，其中对于植物有作用的因子，叫做生态因子。在某种意义上，生态因子又是对应于植物的种而言的，换句话说，就是在同一个环境中，如果植物的种不同，对它发生作用的生态因子也不尽相同。例如大气中的氮，对非共生的高等植物就不起作用，因为这些植物不能直接利用它，但对固氮菌、根瘤菌以及共生性的高等植物来说，则是它们的生态因子。

自然界没有固定不变的因子，也没有永远静止的环境，由于地区和时间的不同，每个生态因子在数量上、质量上和持续的时间上等几个方面都有变化。这些变化对植物的生长发育、生理功能和形态结构，都能发生相应的影响，所以环境对植物的生态作用，是在变化中发生的。

自然界没有孤立存在的因子，也没有单一因子的环境。更找不到只需单一因子的生物，所以生态因子不是孤立地、单独地对植物发生作用的，而是综合地构成对植物作用的“生态环境”的。当然，尽管各个因子对植物的作用并不相等，大小强弱各不相同，在一定的时间、地点和植物生长发育的一定阶段，在综合的生态因子中，总是有某个因子起着主导的作用，不过主导因子也好，其他因子也好，任何因子对植物的生态作用，都只能在综合的条件下才能表现出来。生态环境中一个或几个因子的变化，无论何等轻微，在不同程度上都足以引起综合的生态环境的改变。例如日照的增加不可避免要引起温度的升高和湿度的减少，施加于植物的生态综合作用也因之而异。

各个生态因子之间既然是相互联系、相互影响的，那么在生态因子的综合运动中，因子之间的调节和补偿作用，就具有重大的生态意义。例如充足的土壤水分和空气湿度，在一定程度上可以减轻高温对植物的影响。但是，因子间的调节、补偿作用毕竟有一定限度，例如在持续的超极限温度的条件下，充足的土壤水分也不能避免植物的死亡。

生态因子的变化会影响植物，反过来，植物对环境也有不可忽视的影响。例如滥砍、滥伐森林，将会导致雨量减少、气候恶化、水土流失甚至沙漠化，以至发生鸟兽迁徙或绝迹的现象；在风沙危害、水土流失的地区，大面积造林却可以防风固沙、保持水土、调节气候。由此可见，植物不但受环境因子的综合影响，也对环境产生一定的作用。一定的生态环境和一定的植物生态，总是密切地相互联系的。它们像链条一样地相互连锁，假如某一方面的某个因素遭受破坏，就会引起另一方面发生相应的变化，这就是所谓“生态平衡”的概念。这个概念，在工业化的过程中，已越来越受到重视。在一定条件下形成的生态平衡被破坏后，可以产生局部性甚至灾难性的后果。这个概念，也为植物与环境因子相互之间的辩证关系，添加了新的含义。

森林与生态环境的问题属于植物生态学范畴。植物生态学的任务，就是研究植物和环境因子之间的相互关系，这对保护、利用、改造和栽培植物都有重要意义。在科学技术迅速发展的现代，植物生态学也在不断地发展。自达尔文的进化论发表以后，植物对环境的适应及其地理分布，久已成为植物生态学的主题。进入20世纪以来，从生理学的角度研究植物对环境因子的反应的实验生态学得到了发展，以群体为对象的植物群落的研究已成为一个重要的领域，并且由于数理统计的发展和渗透，开拓了统计群落学这样的新的分支。与此同时，以环境因子、植物、动物作为一个整体的生态系统的概念日益受到重视，对于它的生态意义已有许多新的阐述，其中物质循环和能量转换等研究也正在开展之中。

森林与生态因子的关系

太阳光能是地球上一切生物能量的来源，也是森林生存不可缺少的物质基础，没有阳光，森林就不能生存。

光影响树木的生理活动。树木在整个生长发育过程，都是依靠光合作用所制造的有机物质来维持的，而太阳光则是林木进行光合作用的能量来源，某种意义上说，也是唯一的来源。光照强度对树木的光合作用有较大的影响。在低光照条件下，树木的光合作用较弱。随着光照强度的增加，光合作用强度也随之提高并不断积累有机物质，但光照强度达到一定程度时，光合作用达到了饱和而不再增加。光能够调节气孔的开闭，又能增加树体温度，所以对于树木的蒸腾作用也有明显影响。

光也能影响树木的生长发育，这是由于光合作用所合成的有机物质是树木生长的物质基础，在一定范围内增强光照，有利于光合产物的积累，从而能够促进树木生长。但若过度稀疏，又会引起树木枝杈向四周扩展，干形弯曲尖削而降低蓄积。所以造林密度，抚育间伐强度和树种混交等营林措施，都必须以光对林木生长的影响作为依据。

光对树木的发育影响很大，具体表现在光照强度和光周期反应对树木开花结实的影响上。树木开花结实必须有充足的营养积累和适宜的环境条件，而充足的光照条件有利于树木营养积累，促进花芽的形成。光也影响树木的形态特征，在全光照下的树木，树冠庞大，生长得树干粗矮。在弱光下生长的树木，树干细阳光透过树冠长，树冠狭窄且集中于上部。长期单方面光照，常会引起树冠的偏冠，甚至导致树干倾斜，髓心不正，降低木材的工艺价值。

不同的树种对光照的需要量及适应范围不一样，有些喜欢较强的光，有些能够忍耐庇荫，所以根据树种的庇荫能力的大小，可以将树种划分为喜光树种（即只能在全光照或强光照条件下正常生长发育，而不能忍耐庇荫，在林冠下常不能正常更新）、耐荫树种（能在庇荫条件下正常生长，在林冠下可以顺利更新，有些强耐荫树种甚至只有在林冠下才能完成更新过程）和中性树种（介于上述两者之间的树种）。但是树种对光的要求不是固定不变的。同一树种在不同的环境条件下，对光的要求也有变化。如生长在湿润肥沃土壤上的树木，它的耐荫力就强一些。这是因为土壤湿润、肥沃而补偿了光照的不足。同理，在干燥贫瘠的土壤上生长的树木，则多表现出阳性树种的特征。

同一树种的不同年龄阶段，对光的要求也不一样。一般树木在幼小时期比较耐荫，以后随年龄的增加，需光量逐渐增大，开花结实时需光量最多。例如，在林冠下造林，幼树最初阶段在林冠庇荫下生长得很好，但如果长期地生长在林冠下，就会因光照不足而生长不良。森林——温度

森林中的一切生物的生理活动都必须在一定的温度条件下才能进行，而温度的过低和过高都会造成树木生长减弱、停止甚至死亡，并且温度的变化还能引起环境中其他因子的变化。

树木的光合作用和呼吸作用都受该树种适应的最低温度和最高温度所限制，同时还存在最适宜的温度。树木的蒸腾作用也受温度的影响，因为气温的高低能改变空气湿度而间接影响蒸腾；气温的变动也可以直接影响叶面温度、湿度和气孔的开闭。

温度对树木的生长发育影响很大，树木的种子只有在一定的温度条件下才能发芽生长；树木生长也在一定的温度范围内进行。一般来说在0～35℃的范围内，树木生长随着温度的升高，生长加快。这是因为温度上升将使细胞膜透性增大，对水分和盐类的吸收增多，光合作用强，蒸腾作用加快，促进了细胞的伸长和分裂，从而引起树木生长量的增加。

由于温度的影响，树木在一年中有一定的生长期。随着各地区温度条件的不同，生长期的长短不一样，一般南方树木的生长期比北方长。

由于各树种对温度有一定的要求，而不同地区的温度条件又有很大的差别，因此各树种的分布只能局限在一定的范围之内。如杉木只分布于秦岭淮河以南；樟树的北界不过长江；马尾松只能在华中以南地区等。有些树种如果引到自然分布区外而不能成功，往往是受温度因子限制。

森林的水平地理分布也主要受到温度的影响。我国东部季风区从南向北随着温度的降低可以分成赤道带、热带、亚热带、暖温带、温带和寒温带。每个带内由于温度不同，都有其相应的树种和森林类型。

在山地条件下，由于海拔升高而温度降低，因而在不同的海拔高度上，也相应分布着不同的树种和森林类型。当海拔上升到一定高度后，往往由于温度太低和低温持续时间太长，使得乔木树种很难生长。原来是高大乔木，在这些地方也可能长成矮小的“小老头”树。

温度有时会出现突然降低和升高现象，尤其是在冬春季节频繁的寒潮袭击，对于树木，特别是一些外来树种的苗木和幼树的生长和生存影响很大。当温度在0℃以下时，会出现冻害，使部分树种的花芽、树条、主干，甚至根部出现死亡现象。同时还会出现霜害和冻拔等。连续的高温天气，也会使树木发生皮烧或根茎灼伤的现象。森林——水分

水分参与树木一切组织细胞的构成和生命活动，是树木赖以生存的必要条件。降雨、降雪或冰冻等都会给树木的生长带来影响。

水是构成树木体的无机成分之一。树木的所有部分都含有水分，幼嫩部分如根夹、茎夹、形成层、幼果和嫩叶等都含有水分80％～90％，树干的水分含量也有40％～50％，休眠芽的水分为40％左右，连最干燥的种子也含有一定量的水分。

树木体内的一切代谢过程必须在水中才能进行。水分还可以使树木体的一些组织保持膨胀状态，使一些器官保持一定的形状和活跃的功能。当遇到干旱时，树木常因失水过多而发生严重水分亏缺，许多生理过程将受到严重干扰，甚至引起死亡。

水分影响树木的生长发育，降雨是土壤水分的主要来源，树木在生长期内降雨越多，其直径生长越快。树木单株高生长不仅受当年降雨量影响，而且与经年降雨量的多少也有密切关系。有时降雨的强度和持续时间决定树木生长效果。在开花期间，若阴雨连绵将严重妨碍开花传粉。在果实成熟之前，若降雨过多，将延长成熟期，降雨太少，又会引起落花落果，降低种子的产量和质量。

空气中水汽的含量，显著地制约林地的蒸发和树木的蒸腾作用。当相对温度很小时，蒸发和蒸腾作用加强，若此时根系吸收的水分供不应求，树木体内的水分就会失去平衡，生长缓慢，甚至引起凋萎。

水分也能限制森林的分布。只有在一定的水分条件下，才能有树木生长。在一个大的地理范围内，森林的分布与降水量的多少有密切关系。可以说森林是在一定温度条件和一定湿度气候下的产物。在我国，一般年降水量多于400毫米的地区才能有森林分布；300～400毫米的地区为森林草原；200～300毫米的地区为草原；200毫米以下则为荒漠地带。

在自然界中，不同的树种对土壤的水分有不同的适应能力，因此可以分为：

耐旱树种：在长期干旱条件下能忍受水分不足，并维持正常生长发育的树种。

湿生树种：能生长在土壤含水量很高，大气湿度甚大的潮湿环境中的树种。

中生树种：生长在中等水湿条件下，不能忍受过干或过湿条件的树种。森林——风

风除了直接影响森林外，更主要的是它能改变空气的湿度和温度，进而改变森林的生态条件，影响光合作用和蒸腾作用。

风与树木的蒸腾作用的关系甚为密切，仅仅是0.2～0.3米/秒的小风，也能使蒸腾作用加强3倍。随着风速增加，蒸腾作用也逐渐旺盛，但如果风速太大，由于植物耗水过多，叶片的气孔会关闭起来，这时蒸腾作用和光合作用都会显著下降。所以如果树木长时间在干热强风吹袭之下，就会发生枯梢或干死。

风能吹走二氧化碳，降低森林的二氧化碳的含量，从而影响树木的光合作用。

风对树木的繁殖也有影响。大多数乔灌木树种靠风传粉。一些树种的花粉极微小，能随风飘散几百千米或被风抬升到很高的空中，有的花粉上带有小气囊，更便于随风飘散。这些风媒植物，如果没有风，就不能繁衍后代。有些树木的种实也需借风力传播。

强风会给森林带来严重危害。它能引起树木落花落果，有时还会造成整株树被吹倒或树干被折断。尤其是阵发性大风，其破坏力是相当大的。森林——大气

大气指地球表面到高空1100千米或1400千米范围内的空气层。大气层中的空气分布不均匀，愈往高空，空气愈稀薄。在地面以上约12千米范围内空气层，其重量约占整个大气层重量的95％，温度特点是上冷下热，空气对流活跃，形成风、云、雨、雪、雾等各种天气现象，这就是对流层。大气污染也主要发生在对流层的范围内。

空气是复杂的混合物，在标准状态下（0℃、101千帕、干燥）按照体积计算，氮气占78.08％，氧气占20.95％，氩气占0.93％，二氧化碳占0.032％。其他为氢气、臭氧和氦及灰尘、花粉等。

上述空气成分以二氧化碳和氧气的生态意义最大。二氧化碳是绿色植物光合作用的主要原料，氧气是一切生物呼吸作用的必需物质，氮转化为氨态氮将是绿色植物重要的养分。除这些直接作用外，大气还通过光、热、水等对森林植物产生间接的影响。因此，大气是森林植物赖以生存的必需条件，没有空气就没有生机。

空气成分的相对比例发生变化及有毒有害物质排放，引起了严重的空气污染。研究污染物对森林植物危害的机制、后果和森林植物的净化作用、监测功能，是污染生态学涉及的重要内容，此外空气流动所形成的风，对森林植物亦有重要的生态作用。反之，森林对这些生态因子也会产生相应的影响。二氧化碳、氧气的生态平衡

生物界是由含碳的化合物的复杂有机物组成，这些有机物都是直接或间接通过光合作用制造出来的。根据分析，植物干重中碳占45％，氧占42％，其中碳和氧均来自二氧化碳。地球上陆生植物每年大约固定碳200亿吨～300亿吨，而森林每年约有150亿吨碳以二氧化碳形式转化为木材，占陆地总生产量50％～75％。所以二氧化碳对树木的生长和森林生产量十分重要。

大气圈是二氧化碳的主要蓄库和调节器，大气的二氧化碳浓度平均为320毫克/千克，随时间变化呈现年变化和日变化周期特点。在森林分布地区，由于森林植物光合作用的时间变化规律，二氧化碳浓度与此呈现相适应的变化规律，即生长季二氧化碳浓度降低，休眠季节二氧化碳浓度增加。二氧化碳浓度昼夜变化在林内最高值出现在夜间地表，最低值出现在午后林冠层。森林二氧化碳浓度垂直梯度的昼夜变化特点。

植物吸收大量的二氧化碳，但是大气圈的二氧化碳不仅未减少，反而逐步增加，因为动物植物呼吸、枯枝落叶分解，加之煤、石油燃烧和火山爆发。工业革命前地球大气中的二氧化碳含量是280毫升/升，如按目前增长的速度，到2100年二氧化碳含量将增加到550毫升/升，即几乎增加一倍。由于二氧化碳的温室效应，将导致全球气温上升，气候出现异常。

温室效应是指由于大气中二氧化碳、甲烷、臭氧、氟里昂等微量气体的含量增加而引起地面升温的现象。太阳辐射透过大气，其中大部分到达地面，地表由于吸收短波辐射后，再以长波的形式向外辐射，大气中的二氧化碳和水汽等允许短波辐射穿过大气，但却滞留地面反射的红外长波辐射，导致地表和大气下层的温度增高。这种效应与大气中的温室气体的含量有关。

温室气体则是指能引起温室效应的气体如二氧化碳、水蒸汽、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氯氟烃等。

若全球均温度增加4℃～5℃以上，则会引起高山和两极冰块融化，海平面上升，全球大气环流发生难以预料的变化。

海洋是二氧化碳另一个蓄库，海洋含碳量比大气约高60倍，因为化石燃料燃烧释放50％～60％的二氧化碳溶解在水体流入海洋，此外还有浮游植物呼吸、有机质分解和地面淋溶增加了海水中的二氧化碳含量；海洋的碳酸盐沉淀又减少了海洋的二氧化碳含量。高纬度海洋通过深层“寒流”将大量吸收大气的二氧化碳输送到热带地区，从而完成了全球水陆二氧化碳的循环。

氧气主要来源于绿色植物的光合作用，除了部分转化为臭氧，其余都参与生物呼吸代谢活动。

对于森林植物而言，由于土壤中植物的根系、动物、真菌、细菌消耗大量的氧气，而扩散补充过程又异常缓慢，土壤含氧量树木光作用分解不足将影响林木根系的呼吸代谢，此情况尤以土壤板结积水时更为突出。

人口密集、工厂林立，使空气二氧化碳含量不断增加。当二氧化碳浓度达到0.05％，人会呼吸困难，若增至0.2％～0.6％就会明显受害。

二氧化碳增加必然消耗大量的氧气。当二氧化碳浓度增加和氧气浓度减少到一定限度时，就会破坏二氧化碳和氧气的平衡，对动物植物生长发育和人们的生活健康带来危害。

绿色植物是二氧化碳和氧气的主要调节器。植物通过光合作用每吸收44克二氧化碳，就能产生32克氧气。根据统计，每公顷森林每天能吸收1吨二氧化碳，放出0.73吨氧气。营造森林不仅能美化环境，还能调节环境中二氧化碳和氧气的平衡，净化空气。大气污染与树木的关系

大气污染是环境污染的一个方面。现代工业的发展不仅带来了巨大的物质财富，同时也带来环境污染。当向空气中排放的有毒物质种类和数量愈来愈多，超过了大气的自净能力，便产生了大气污染。

大气污染是指大气中的烟尘微粒、二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物等有害物质在大气中达到一定浓度和持续一定时间后，破坏了大气原组分的物理、化学性质及其平衡体系，使生物受害的大气状况。大气污染由大气污染源、大气圈和受害生物三个环节组成。

大气中的有毒物质流动性强，随气流飘落到极远的地方，而且能毒害土壤，污染水体。例如在终年冰雪覆盖的南极洲定居的企鹅体内，已经发现了DDT（现已禁用的杀虫剂）。

大气污染物种类约有一百种，通常分为烟尘类、粉尘类、无机气体类、有机化合物类和放射性物质类。烟尘类引起的大气污染最明显、最普遍，尤以燃烧不完全出现的黑烟更严重。烟尘是一种含有固体、液体微粒的气溶胶。固体微粒有烟尘、粉尘等，液体微粒有水滴、硫酸液滴等。粉尘类指工业排放的废气中含有许多固体或液体的微粒，漂浮在大气中，形成气溶胶，常见的如水泥粉尘、粉煤灰、石灰粉、金属粉尘等。无机气体类为大气污染物质中的大部分，种类很多，例如二氧化硫、硫化氢、一氧化碳、臭氧、氨、氟、氯气等。此外二氧化碳浓度剧增后，会引起温室效应和形成酸雨。有机化合物类是有机合成工业和石油化学工业发展的附属品。进入大气的有机化合物如有机磷、有机氯、多氯联笨、酚、多环芳烃等。它们来自工业废气，有的污染物进入大气发生系列反应形成毒性更大的污染物。放射性物质类是指放射性物质如铀、钍、镭、钚、锶等尘埃扩散到大气中，降落地面后经化学过程和生物过程，导致食物污染。

大气污染物对树木的危害，主要是从气孔进入叶片，扩散到叶肉组织，然后通过筛管运输到植物体其他部位。影响气孔关闭、光合作用、呼吸作用和蒸腾作用，破坏酶的活性，损坏叶片的内部结构；同时有毒物质在树木体内进一步分解或参与合成过程，形成新的有害物质，使树木的组织酸雨腐蚀后的森林和细胞坏死。花的各种组织，如雌蕊的柱头，也很易受污染物伤害而造成受精不良和空瘪率提高。植物的其他暴露部分，如芽、嫩梢等也可受到侵染。

大气污染危害一般分为急性危害、慢性危害和隐蔽危害。急性危害是指在污染物高浓度影响下，短时间使叶表面产生伤斑或叶片枯萎脱落；慢性危害是指在低浓度污染物长期影响下，树木叶片褪绿；隐蔽危害系指在低浓度污染物影响下，未出现可见症状，只是树木生理机能受损，生长量下降，品质恶化。

毒性最大的大气污染物有二氧化硫、氟、氯气、臭氧等。

二氧化硫进入叶片，改变细胞汁液pH值，使叶绿素去镁而抑制光合作用。同时与同化过程中有机酸分解产生的α-醛结合，形成羟基磺酸，破坏细胞功能，抑制整个代谢活动，使叶片失绿。

氟通过气孔进入叶片，很快溶解在叶肉组织溶液内，转化成有机氟化合物，阻碍顺乌头酸酶合成。还可使叶肉组织发生酸型伤害，导致叶脉间出现水渍斑。

臭氧是强氧化剂，能将细胞膜上的氨基酸、蛋白质的活性基团和不饱和脂肪酸的双键氧化，增加细胞膜的透性，大大提高植物呼吸速率，使细胞内含物外渗。

大气污染对森林植物危害程度除与污染物种类、浓度、溶解性、树种、树木发育阶段有关外，还决定于环境中的风、光、湿度、土壤、地形等生态因子。

风对大气污染物具有自然稀释功能。风速大于4米/秒，可以移动并吹散被污染的空气；风速小于3米/秒，仅能使污染空气移动。就风向而言，污染源上风向的污染物浓度要比下风向低。

光照强度影响树木叶片气孔开闭。白天光照强度引起气温增加，气孔张开，而夜间气孔关闭。通常有毒气体是从气孔进入植物体内，所以树木的抗毒性夜间高于白天。

降雨能减轻大气污染。但在大气稳定的阴雨条件下，使叶片表面湿润，容易吸附溶解大量有毒物质，从而使树木受害加重。

特殊的地形条件能使污染源扩大影响，或使局部地区大气污染加重。例如，海滨或湖滨常出现海陆风，陆地和水面的环流把大气污染物带到海洋，污染水面。又如，山谷地区常出现逆温层，而有毒气体比重一般都大于空气，故有毒气体大量集结在谷地，发生严重污染。国外发生的几起严重的污染事件，多形成于谷底和盆地地区。森林植物的抗性

森林植物的抗性指在污染物的影响下，能尽量减少受害，或受害后能很快恢复生长，继续保持旺盛活力的特性。

树种对大气污染的抗性取决于叶片的形态解剖结构和叶细胞的生理生化特性。根据研究，叶片的栅栏组织与海绵组织的比值和树种的抗性呈正相关；气孔下陷、叶片气孔数量多但面积小，气孔调节能力强，树种的抗性较强；在污染条件下，抗性强的树种细胞膜透性变化较小，能够增强过氧化酶和聚酚氧化酶的活性，保持较高的代谢水平。

就树种的抗性而言，一般事说，常绿阔叶树>落叶阔叶树>针叶树。森林植物的净化效应

森林植物的净化效应通过两个途径实现。

其一，吸收分解转化大气中的有毒物质。通过叶片吸收大气有毒物质，减少大气有毒物质的含量，并使某些有毒物质在植物体内分解转化为无毒物质。

其二，富集作用。吸收有毒气体，贮存在体内，贮存量随时间不断增加。

由于森林植物的净化效应和光合作用、生理代谢过程和气体交换特点，使环境的空气质量得到改善；利用园林绿化防护带对噪音的衰减、遮挡、吸收作用，从而起到减弱噪音的功能。

如果我们在树林里，往往会听到树外风在呼呼的吼叫，无论多大的风，在密林中也觉不出来，稍隔一会儿，就可以看到林冠动摇，接着风沿树干吹下，我们才会感到有一股微风吹来。这是因为风的力量大部分消耗在林冠的动摇上，仅有一小部分深入林中，因此林中的风就大大减弱。

另外，森林还可调节空气湿度。由于风速降低，加之枝叶滞留吸附，含尘量可大为减少，因而能够有力地影响空气的湿度。冬季，绿地里的风速较小，空气的乱流交换较弱，土壤和树木蒸发的水分不易扩散，因此绿地里的绝对湿度普遍高于未绿化地区1毫巴左右。春季，树木开始生长，从土壤中吸收大量水分，然后蒸腾散发到空气中去，风速减低水汽不易扩散，因此绿地内绝对湿度可比没有树的地方增加2毫巴、相对湿度增加20％～30％，这可以缓和春旱，有利于农业生产。秋季，树木落叶前，树木逐渐停止生长，但蒸腾作用仍在进行，绿地中空气湿度虽没有春、夏季大，但仍比非绿化地区高。夏季，林木蒸腾作用大，比同等面积的土地的蒸发量高20倍。所以林多水汽增多，空气容易接近饱和，因此绿地內湿度比非绿化区大，绝对湿度大1毫巴，相对湿度平均大10％～20％。这为人们在生产、生活上创造了凉爽、舒适的气候环境。

加强工厂区绿化造林，并在工厂与农田之间建造隔离防护林带，对减风服沙、防止烟尘危害、调节温湿度，保证农作物、蔬菜的丰收，有重要的意义。森林——土壤

土壤是树木生长和发育的场所，也为树木生活提供必需的水分、养分、温度和空气。在同一气候区内，土壤条件的差异又往往是形成多种森林类型的直接原因。

土壤对树木的生态作用，首先是母岩的不同，而形成了不同的土壤类型，影响树木的生长和不同的森林组成。

土层厚度直接影响着土壤水分和养分状况，通常土层浅薄处，土壤贫瘠干燥，而土层深厚处，土壤较肥沃湿润，同时，土层厚度也决定着树木根系分布的空间范围。同种树木在不同的土层厚度上，其生长量差别很大。在丘陵山地土层瘠薄的山顶、山坡、山脊一般只有马尾松分布；而在土层深厚的山脚和山洼，则生长杉木、毛竹和多树种的混交阔叶林。

不同质地的土壤，具有不同保持养分和水分的能力，所以也影响着树木的生长和分布。砂土蓄水性能差，保肥性能差，只能生长马尾松等耐干旱贫瘠的树种；粘土通气不良，易积水，宜生长的树木较少；土壤既通气透水，又能蓄水保肥，是林业生产上最理想的土壤，适宜多种用材树种和经济林木生长。

不同的土壤结构，会表现出不同的肥力状况和土壤特性，其中团粒结构多的土壤的耕性、保水保肥性能及气热状况均好，是树木生长最好的土壤结构形态。树木植根于土壤之中

土壤的酸碱反应，影响土壤的肥力和树木的生长情况。不同的树种对土壤的酸碱度表现出不同的适应范围和要求。杉木偏酸性，柏木偏碱性。

土壤为树木生长提供和协调其所需的水、肥、气、热的能力，即土壤肥力，对树木的生长影响十分重大。土壤中的水分含量多少，土壤中的空气是否状况良好，以及土壤温度、养分等情况，都直接给林木的生长带来影响。

在土壤中，还有数量庞大的细菌、真菌、放线菌、藻类等微生物。它们繁殖快、活动性强，对改良土壤和促进树木的生长期起着较大的作用。土壤中的微生物可以分解地面的枯枝落叶，并将其转化成树木生长的营养物质。

豆类植物与土壤中的固氮菌、根瘤菌结成共生体，能够固定大气中的游离氮素，供树木生长用。有些树木的根与真菌共生，形成“菌根”。有的能固氮，有的能分泌酶，增加树木营养的有效性；有的可以产生抗生素，保护幼根免于寄生物入侵；当然，也有些微生物能引起养分损失或分泌有毒物质，给树木生长带来不利的影响。森林——生物

森林中生存着多种植物、动物和微生物，它们之间都相互影响，相互作用。

在林木与林木之间，树冠往往相倚相靠，会产生撞击摩擦，会使树木的叶、芽、幼树受到损伤。根系连生在一块，有利于提高抗风能力，互相交换营养物质和水分等，但也有夺取对方林木生长的养分和水分的不利一面。因此，林木之间围绕着从环境中获得营养物质和能量，而发生一些相互竞争。树种与树种之间，种内树木与树木之间都可能存在竞争。另外，有些树木的叶、花和根能分泌出特殊的生物化学物质，对其他树木的生长发育产生某些有益作用或抑制和对抗作用。

林木和林下的淡水和草本植物也存在密切联系。森林组成的树种不同，其林下淡水和草本的种类和发育状况也不同。在耐荫树种和常绿阔叶树种组成的森林中，林下植物种类和数量都很少，而且是耐荫性的。而在树冠稀疏的阳性树种组成的森林中，林下植物种类繁多，生长茂密，多为喜光性的。反之，下木和草本树林木的生长发育和森林更新影响较大。下木和草本太繁茂，对林木生长不利；根系较深，单株生长的下木，本身消耗水肥较少，且对幼苗幼树有遮荫作用。下木和草本植物对防止森林火灾有重要作用，多数下木不易燃烧，能减轻火灾危险性，但是禾本科杂草则会增加火险性。林中繁茂的植物缠绕树干的藤

森林中的一些藤本植物，对林木的生长是不利的。它们缠绕在树干上，甚至攀缘到树冠顶部，会在树干上造成螺旋状沟纹或臃肿隆突，降低木材质量。在潮湿的环境中，常有一些苔藓、地衣和蕨类植物，借助树根附生在树干、枝、茎以及树叶上，能影响树冠的光照条件和削弱叶片的呼吸作用。有时还会因重量过大，致使树干弯曲或枝条折断。

森林和动物之间也是相互联系的。任何类型的森林中都栖息着种类繁多和数量庞大的动物。以森林为家的猿猴森林为动物提供了丰富的食物来源和生物场所。但动物的活动对森林土壤、小气候和森林的生长发育、更新、演替等都有很大的影响。像蚯蚓等能改良土壤；许多植物，是依靠昆虫、鸟类或其他动物来传播花粉的。许多树木的种子需要靠动物来传播。当然，有些昆虫、鸟类和鼠类，是以林木种子为主要食物，常使种子减产，甚至颗粒无收。有些森林害虫以树叶为食，有些以小枝和嫩梢为食，或蛀空树干，常造成树木死亡。因此，人们常把动物对森林的作用区分为有益的或有害的。森林——地形

地形对树木的生长是通过对光、温度、水分、养分的重新分配而对森林起作用的。随着海拔高度、坡向、坡度、坡位的变化，各气象要素及其综合状况都将随之发生变化，因而在不大的范围内也会出现气候、土壤和植被的差异，可以看到不同植物组合或同种植物的不同物候期。

海拔高度升高，太阳辐射强度也增加，但因风力渐大，空气渐稀薄，吸热和保暖作用逐渐减弱，故气温下降，生长季缩短。同时降水量和空气湿度随高度增加而增加，但到一定程度会减少。由于气候条件的这些变化，使土壤和森林植被也由低海拔向高海拔顺序变化，最终形成几条不同的垂直带，常称为森林植被垂直带谱。山区的森林垂直分布有一定的限度是因为高山区风速大、日照强、温度低，林木所需的水分常常得不到保证，加上土壤的微生物作用缓慢，使土壤灰化作用增强，肥力降低，所以当达到一定海拔高度时，树木不再分开，形成树木生长线。

坡向对太阳辐射强度和日照时数影响很大。阳坡日照长，温度高，湿度小，树木生长季长，有机物积累少，较干燥贫瘠，因而多分布喜暖、喜光、耐旱的植物种类。而阴坡情况相反，多分布耐寒、耐荫、耐湿的种类。树木的生长也是南坡早于北坡。坡度的主要影响表现为坡度愈大，水分流失愈多，土壤受侵蚀的可能性也愈大，结果使土壤变得浅薄而贫瘠。所以，在平坡上，土壤深厚肥沃，宜于农作和一些喜湿好肥的树种生长。缓坡和斜坡，不仅土壤肥厚，而且排水良好，最宜林木生长。陡坡土层薄，石砾多，水分供应不稳定，林木生长较差，林分生产力低。在急坡和险坡上，常发生塌坡和坡面滑动，基岸裸露，林木稀疏而低矮。森林地貌

坡位变化，阳光、水分、养分和土壤条件也发生一系列变化。一般来说，从山脊到山脚，日照时间渐次变短，坡面所获得的阳光不断减少，土壤逐渐由剥蚀过渡到堆积，土层厚度、有机质含量、水分和养分都相应增加，整个生境都朝着阴暗、湿润、肥沃的方向发展。因此，在天然植被少受干扰的坡面上，可以看到从上至下分布着对水肥条件要求不同的树种。

陆地上最大的生态系统

在人类居住的地球上，从巍峨的山系到一望无际的平原，从广阔的海域到奔腾不息的江河，蕴藏着十分丰富的植物资源。

人们把覆盖在地球表面上的众多植物形象地称为植被；按着各种植物有规律地组合在一起的现象，又把植被分成各种植物群落。森林就是植物群落中的一个类型。

森林在国民经济中的作用，可以概括为两个方面。一方面是有形的、直接的，就是提供木材和林副产品；另一方面是无形的、间接的，即森林的公益生态经济效益。而间接的公益生态经济价值往往高于木材本身价值，甚至高于木材本身价值的若干倍。现在，世界上有少数国家曾对森林的间接生态效益进行过估算。据报道，美国森林的间接生态效益价值是直接效益价值的九倍。森林在维护整个生态系统的平衡中与社会生产、生活的各个部门，每个环节都发生直接间接的关系。例如在农业生产上，对于涵养水源、保持水土、防风固沙、改良土壤、调节气候以及与人类健康紧密相关的净化大气、防治污染诸方面均有密切关系。从这个意义上说，森林是陆地上最大的生态系统，是地球的净化器。陆地上的最大生态系统——广袤的森林

提起森林，我们就会想到那参天的大树，望不到边的林海。谁也不会把房屋前后、田埂地边、公园庭院中的零星树木或小片树林叫做森林。在我国，森林的传统概念是“独木不成林”，“双木为林”，“森林”二字就是由很多很多的树木组成的。这样的解释，只能说明森林的外表形象，而没有说明森林的本质。就我们今天对森林所认识的本质来说，森林的概念应该是：以乔木为主体，包括下木、草被、动物、菌类等在内的生物群体，与非生物界的地质、地貌、土壤、气象、水文等因素构成的自然综合体。也就是说森林不单是乔木，而且还包括林内的其他植物、动物和微生物。它是一个以乔木为主体的森林植物群落与环境矛盾的统一体。

在森林的生物群体中，乔木是最引人注目的部分，与乔木共同生活的还有多种灌木、藤本植物、草本植物、蕨类植物、苔藓植物和菌类，还有多种昆虫、哺乳动物、飞禽、爬行动物和两栖动物等。这些生物之间，结成互相依赖、彼此联系、相互作用、相互影响的关系。其中，树木和其他所有的绿色植物，是唯一能够把光能转化为化学能的生产者。绿叶是了不起的食品制造厂。它通过光合作用，利用光能和吸收空气中的二氧化碳、土壤中的水分及无机元素，制造成糖类和淀粉，以供养自己生长和发育的需要。动物是这个生物群体中的消费者，它们一部分以植物为食物，一部分则捕食以植物为食物的动物，因此，这两种动物都离不开植物而单独生存。细菌、真菌和一些小动物是分解者，它们能使植物的枯枝落叶、动物的残体和排泄物腐烂分解，变为无机物质，再还原给绿色植物吸收利用。

在森林里，就是通过这些生产者、消费者和分解者的“工作”，使有生命的生物群体和无生命的环境之间，各种生物种群之间紧密联系起来，结成不可分割的整体，构成了循环不息的能量转化和物质交换的独立系统。这就是我们常说的森林生态系统。

那么，森林具有什么特点呢？

首先，森林占据的空间大。主要表现在三方面，一是水平分布面积广，拿我国来说，在我国北起大兴安岭，南到南海诸岛，东起台湾省，西到喜玛拉雅山，在广阔的国土上都有森林分布。

二是森林垂直分布高度，一般可以达到终年积雪的下限，在低纬度地区分布可以高达4200～4300米。

三是森林群落高于其他的植物群落。生长稳定的森林，森林群落的高度一般在30米左右，热带雨林和环境优越的针叶林，可达到70～80米，有些单株树木的高度可以达到150多米。而草原群落高度一般在0.2～2米，农田群落高度多数在0.5～1米。

所以森林对空间的利用能力最大。

其次，森林的主要成分树木的生长期长，寿命也很长。在我国，千年古树，屡见不鲜。根据资料记载，苹果树能活100～200年；梨树能活300年；核桃树能活300～400年；榆树能活500年；桦树能活600年；樟树能活800年；松、柏树可以超过1000年。树木生长期长，从收获的角度看，好像不如农作物等的贡献大，但从生态的角度看，却能够长期地起到覆盖地面、改善环境的作用。所以森林对环境的影响面大，持续期长，防护作用大，效益明显。

第三，森林内物种丰富，生物产量高。在广大的森林环境里，繁生着众多的森林植物种类和动物种类。有关资料表明，地球陆地植物有90％以上存在于森林之中，或起源于森林；森林中的动物种类和数量，也远远大于其他生态系统。而且森林植物种类越多，结构越多样化，发育越充分，动物的种类和数量也就越多。在森林分布地区的土壤中，也有极为丰富的动物和微生物。森林有很高的生产力，加之森林生长期长，又经过多年的积累，它的生物量比其他任何生态系统都高。因此，森林除了是丰富的物种宝库外，还是最大的能量和物质贮存库。

第四，森林是可再生资源。森林只要不受人为或自然灾害的破坏，在林下和林缘不断生长幼龄林木，形成下一代新林，并且能够世代延续演替下去，不断扩展。在合理采伐的森林迹地和宜林荒山荒地上，通过人工播种造林或植苗造林，可以使原有森林恢复，生长成新的森林。

第五，森林的繁殖能力很强。森林中的多种树木，繁殖更新能力很强，而且繁殖的方式随着树种的不同而有多种多样。有的用种子繁殖，有的用根茎繁殖。有些树木的种子还长成各种形态和具备多种有利于自己传播繁殖的功能。如有的种子带翅，有的外披绒毛，甚至有的还“胎生”。种子的传播依靠风力、重力、水和鸟兽等自然力来完成。树木无性繁殖的树种很多，杨树可用茎干繁殖；杉木、桦树等根千年柏树颈部能萌芽更新；泡桐的根可再发新苗；竹类的地下茎鞭冬春季发笋成竹。

森林所具有的上述特点，为自身在自然界的生存和发展创造了优势条件，也为我们人类怎样合理地进行林业生产提供了依据。

森林的生态功能

森林的生态功能是多样的，对人类社会所能发挥的效益也是多方面的。从前一节中我们已经知道森林对人类社会的作用可归结为：一是为人类提供生产、生活所需的物质资料，这是直接效益；二是涵养水源、保持水土、防风固沙、调节气候、净化空气等方面的作用，这是间接效益。随着工业的发展，环境污染日益严重；森林遭受严重破坏以后，带来生态环境恶化的后果，使人们越来越清楚地认识到，森林在环境保护方面的作用极其重要，如果用价值来计算，那是远远超过了它所提供的木材和林产品的价值。具体来说，森林主要生态功能和效益，表现在以下各个方面：保持水土，涵养水源

水土流失也叫土壤侵蚀，是山区、丘陵区的森林植被受到严重破坏后，降落的雨水不能就地消纳，顺沟坡下流，冲刷土壤，使土壤和水分一起流失的现象。它是一种严重破坏人类生存环境的灾害。水土流失区，由于肥沃土壤不断随水流失，最终使沃土变为瘠薄不毛之地，从而丧失农业生产的基本条件。被冲刷下泄的泥沙，经过辗转搬运，填入下游的水库、湖泊，或淤塞江河、渠道，或堆积入海河口，减少了水库、湖泊的蓄水容量，阻碍了洪水的畅通流泄，很容易造成江河洪水泛滥成灾。另一方面，被冲刷的土壤对雨水的渗透力很差，降雨后很快形成地表径流，绝大部分降水迅速流走，而土壤内部能够涵养的水分很少，因而泉源枯竭，河湖水量减少，甚至干涸。被冲刷的土壤面积愈大，地表的径流量也就愈大，形成洪水的时间也愈短。这就使下游河流的河水易涨易落，使良性河流变为恶性河流。这也是造成水旱灾害频繁的一个原因。在坡度陡峭的山区和黄土高原地区，降雨集中时还会发生塌坡和泥石流灾害，使人民生命财产遭受严重损失。

我国的水土流失问题十分严重。据估计，全国水土流失面积约有150万平方千米，平均每年流失的土壤约50亿吨，流失的土壤养分相当于四5000万吨化肥。西北黄土高原古代森林密布，土地肥沃，是中华民族五千年文明的发祥地。自春秋战国以来，历代对自然资源的掠夺开发和对森林的长期破坏，致使水土流失日趋严重，肥沃的土地变成了支离破碎的千沟万壑。每年流入黄河的泥沙高达16亿吨，使黄河下游河床每年淤高10厘米，给华北平原造成严重洪水威胁。南方土石山区水土流失的绝对量虽然比西北黄土高原少得多，但是因为土层原来不厚，从其后果的严重性来看，也是丝毫不能忽视的。黄土高原千沟万壑景象

森林的重要功能之一，是承接雨水，减少落地降水量，能使地表径流变为地下径流，涵养水源，保持水土。山区丘陵有了森林覆盖，林冠如同无数张开的雨伞，雨水从上空降落时，首先受到繁枝密叶的承接，使一部分雨水沿着枝干流入地下，落地的降水量减少；同时，延缓雨水落地时间，削弱了雨滴对土壤表层的溅击强度，土壤受雨水侵蚀的程度就会减低。据测定，林冠所截留的雨水能占到降雨量的15％～40％，5％～10％的雨量可被枯枝落叶层吸收。

另外，林地的土壤疏松，孔隙多，对雨水的渗透性能强，降雨的50％～80％可以渗入地下，成为地下水。因此，林地比无林地每亩最少可以多蓄20立方米水，1万亩森林地的蓄水量就相当于100万立方米容量的水库。降雨经过林冠的截留和林地的渗透贮存，实际流出林地的只不过1％，雨水的流量既小，而且又受到林下的杂草、灌木丛和枯枝落叶层的阻挡，流动速度也就大大减低，不能形成冲刷土壤的径流。据对祁连山水源林的观测，在高出地面2000米的山上，雨后69.5天，雨水才能从山上流到山下。

森林在水分循环中起到了“绿色天然水库”的作用，雨多它能吞，雨少它能吐，在维持地球良性水平衡环节中起到举足轻重的作用。净化水源，保护水质

森林不但能涵蓄水源，而且能净化水源，保护水质。含有大肠杆菌的污水，若从30～40米的松林流过，细菌数量可减少到原有的1/18。从草原流向水库的1升水中含大肠杆菌920个（以此作为对照值），从榆树及金合欢林流向水库的1升水中，大肠杆菌数比对照值少9/10。而从栎林和白蜡、金合欢混交林中流出的1升水中，大肠杆菌数只有对照值的1/23。

林木可减少水中细菌的数量，在通过30～40米林带后，1升水中所含细菌数量比不经过林带的减少1/2。在通过50米宽30年生杨、桦混交林后，其细菌数量能减少9/10以上。

据国外研究，从无林山坡流下来的水中，溶解的物质为16.9吨/平方千米，而从有林的山坡流下的水中，溶解物质的含量为6.40吨/平方千米。径流通过30～40米宽的林带，能占其中氨含量减低到原来的1/1.5～1/2.0。

森林还能影响到水库的水温。在有森林保护的水库中，水温较无森林保护的要低得多。水温的增加被称为热污染，容易使水产生不正常的气味或味道，并影响水中物理、化学及微生物的各种变化。

城市中和郊区的河流、湖泊、水库、池塘、沟渠等有时会受到工厂排放的废水及居民生活污水的污染，水质变差，影响环境卫生及人民健康。而绿化植物有一定的净化污水的能力，这一点应引起注意。在国外有的城市就利用水生植物和绿化植物进行消毒和杀菌，已取得很大成效，并已用做制备用水工艺中来，净化效果很好，相当于微生物的净化作用。防风固沙，护田保土

风蚀也是土壤流失的一种灾害。风力可以吹失表土中的肥土和细粒，使土壤移动、转移。在风沙危害严重的地区，更是风起沙飞，往往埋没了农田和村庄。风对农作物的直接危害更为普遍。在防护林和林带的保护下，可以防止和减轻风的危害。当刮风时，气流受到林木的阻挡和分割，迫使一部分气流从树梢上绕过，一部分气流透过林间枝叶，分割成许多方向不同的小股气流，风力互相抵消，强风变成了弱风。据各地观测表明，一条10米高的林带，在其背风面150米范围内，风力平均降低50％以上；在250米范围以内，降低30％以上。

防护林带和农田林网不仅能够降低风速，还能增加和保持田间湿度，减轻干热风的危害。我国广大中原和华北平原是小麦的主要产区，每年5、6月份小麦灌浆时期，常常受到干热风的侵袭而使小麦逼熟、减产。在林网保护下的农田比无林网农田，小麦产量可以提高25％。调节气候，增加降水

森林调节、改善气候的作用，主要表现在：（1）林内的最高气温与最低气温相差较小，一般特点是冬暖夏凉。这是由于林冠的阻挡，林内获得太阳辐射能较少，空气湿度大，日间林外热空气不易传导到林内。夜间林冠又起到保温作用，所以昼夜、冬夏温差小，林内最高气温低于林外空旷地，最低气温又比空旷地稍高或略低。（2）林内的地表蒸发比无林地显著减小，一般只相当于无林地的2/5～4/5。这是因为生长期间的林内气温、土温较低，风速很小，相对湿度大。同时林地有死地被物覆盖，土壤疏松，非毛管性孔隙较多，阻滞了土壤中的水分向大气散发。（3）林地土壤中含蓄水分多，林内外气体交流弱，可以保持较多的林木蒸腾和林地蒸发的水汽，因而林内相对湿度比林外高，一般可高出10％～26％，有时甚至高出40％。（4）森林对降水量的影响虽然人们还存在着不同的看法，但实际证明，无论是对水平降水和垂直降水都有重要作用。森林里的云雾遇到林木和其他物体凝结而成水滴，或冻结成为固体（雾凇）融化而成水滴降落地面，这就是水平降水。水平降水一般所占比重不大，但个别地区、特别是山地森林，由于水汽丰富，云雾较多，林木使云雾凝结成水滴的作用比较突出。森林的蒸腾作用，对自然界水分循环和改善气候都有重要作用。据有关资料表明，1公顷森林每天要从地下吸收70～100吨水，这些水大部分通过茂密枝叶的蒸发而回到大气中；其蒸发量大于海水蒸发量的50％，大于土地蒸发量的20％。因此，林区上空的水蒸汽含量要比无林地上空多10％～20％；同时水变成水蒸汽要吸收一定的热量，所以大面积森林上空的空气湿润，气温较低，容易成云致雨，增加地域性的降水量。广东省雷州半岛建国以后造林24万公顷，覆盖率达到36％，改变了过去林木稀少时的严重干旱气候。据当地气象站的记载，造林后的20年中，年平均降水量增加到1855毫米，比造林前40年的年平均降水量增加了31％；蒸发量减少75％，相对湿度增加了1.5％。杀毒灭菌，吸尘吸音

森林树木能够造成优美舒适的环境，有吸尘灭菌、消除噪声的功能，对大气污染能够起到重要的净化作用。（1）吸收二氧化碳，制造氧气。二氧化碳虽然是无毒气体，但是空气中的含量达到0.05％时，人呼吸了就感到不适，高到4％时就会出现头痛、耳鸣、呕吐症状。树木的光合作用能大量吸收二氧化碳和放出氧气。1公顷的阔叶林，一天可以吸收1吨二氧化碳，释放出0.73吨氧气，可供1000人呼吸；城市里每个居民只要有10平方米的森林绿地面积，就可以全部吸收掉呼出的二氧化碳。但是城市由于工厂、车辆和生活等方面排出二氧化碳量高，实际每人需要30～40平方米森林绿地。（2）吸收二氧化硫。二氧化硫为无色气体，有强烈辛辣的刺激性气味；对空气的比重2.26；1升气体在标准状况下重2.93克；在0℃时，1升水溶解79.8克；20℃溶解39.4克二氧化硫。这是一种有害气体，数量多，分布广，危害大。当大气中二氧化硫浓度达到10毫克/千克时，就会使人不能长时间继续工作，对眼结膜和上呼吸道黏膜有强烈刺激作用。可引起心悸、呼吸困难等心肺疾病，重者可引起反射性声带痉挛，喉头水肿以至窒息；到400毫克/千克时，能造成人的死亡。

二氧化硫在湿度大的空气中，尤其在锰的催化作用下，则转化为硫酸雾，可长时间停留在大气中，其毒性比二氧化硫强十倍。硫酸吸附在1微米以下的飘尘微粒中，被吸入肺的深部，可造成肺组织严重的损害。因此，大气中二氧化硫往往是和飘尘联合侵蚀于人体。在伦敦烟雾事件和东京光化学烟雾事件中，二氧化硫、硫酸雾都起着很大的危害作用。英国每年散放的500万吨二氧化硫中，有390万吨降到大地（其中70万吨被雨水溶去，其它320万吨则被物体表面所吸收），造成了环境污染。

树叶吸收二氧化硫的能力比较强，由于枝叶繁茂，树叶吸收能力比所占土地吸收能力要大8倍以上，可以减少二氧化硫对人体的危害。

树叶为什么能吸收二氧化硫呢？这是很有意思的。原来硫是植物体中氨基酸的组成部分，也是林木所需要的营养元素之一，树体中都含有一定量的硫。当二氧化硫被树木吸收后，便形成亚硫酸盐，然后它能够以一定的速度将亚硫酸盐氧化成硫酸盐。只要大气中二氧化硫的浓度不超过一定的限度（即林木吸收二氧化硫的速度不超过将亚硫酸盐转化为硫酸盐的速度），则植物叶片不会受害，并能不断吸收大气中的二氧化硫。当大气中二氧化硫的浓度逐渐增加，会使1克林木干物质吸硫量达到饱和，在某种情况下，大气中二氧化硫的浓皮高，树木吸收二氧化硫的速度快、数量大；而且，二氧化硫污染的时间越长，被树木吸收的二氧化硫量也越大，但并非无止境，在超过了一定的时间如树木不能忍受吋，叶片因受害而停止吸收。据资料报道，用二氧化硫薰温州柑桔，然后测定叶片中的含硫量，不同部位和年龄吸硫量是不同的。而且二氧化硫浓度不同，其吸收程度也不同。用1毫克/千克二氧化硫薰的叶片含硫量为0.47％（干重），5毫克/千克二氧化硫薰的叶片含硫量为0.68％，而未受二氧化硫薰的叶片为0.32％。若浓度过高时，树叶会很快受害，但吸收二氧化硫的量却不能增大。

不同树种吸收二氧化硫能力也不相同：1公顷柳杉林每年可吸收二氧化硫约720千克，而100平方英里的紫花苜蓿可吸收二氧化硫约600千克。（3）吸收氟化物。氟化氢分子量20.01，为无色有刺激性气体，对空气的比重为0.713，易溶于水，在潮湿空气中形成雾。可由呼吸道、胃肠道或皮肤浸入人体，主要危害骨骼、造血、神经系统、牙齿和皮肤黏膜等。重者可因呼吸麻痹、虚脱等而死亡。

林木与氟的关系是很微妙的。林木可减少空气中氟含量，因为林木吸收氟的能力很强。根据测定，各种植物叶片含氟化物含量，一般在0～25毫克/千克（干重）。但在大气中有氟污染的情况下，植物叶片能够吸收氟而使叶片中氟化物含量大大提高。如果植物吸收的氟超过了叶片所能忍受的限度，则叶片会受到损害而出现症状。这就是走向了另一方面，形成植物对氟的富集作用，桑树和饲料树木的叶子氟含量高即出现对蚕、耕牛的危害。

大气中的氟主要为叶所吸收，转运到叶尖和叶缘；很少从叶入到茎，或再从茎运输到根部。植物体內叶的含氟量通常较茎部为高。大气中的氟主要被植物叶片所吸收，因此氟的污染首先使植物叶片中含氟量增高几倍到几十倍。通常叶片中吸氟量多的植物，具有一定抗氟污染的能力。植物对低浓度氟有很大的净化作用，各种植物在一年内随着时间的增进，体内含氟量不断增加，一般秋季大于夏季，春季含氟量很少。有些植物叶片甚至能含数千ppm的氟化物，也就是1千克这类植物的干叶，可吸收数千毫克的氟。

研究测定：泡桐、梧桐、大叶黄杨、女贞等抗氟和吸氟的能力都比较强，是良好的净化空气树种。加杨吸氟能力很强，但它抗性较差，叶片易受害发黄脱落，生长不良，只能在氟污染较轻的地区种植。据观测，氟气体通过80米宽的杂木林带（臭椿、榆树、乌桕、麻栎、梓树、女贞等）后，要比通过空旷地区浓度降低得多。

林木从大气吸收氟时，几乎完全由叶子吸收，然后运转到叶尖端和边缘，而很少向下运转到根部。相关报道：生长在氟污染地区的重阳木叶含氟量为1.92毫克/克，而茎中只含氟0.5毫克/克，根中只含氟0.02毫克/克。同一叶片的不同部分含氟量也不同，如柳树尖部含氟量为4.03毫克/克，叶片中部含氟3.53毫克/克，叶基部含氟1.82毫克/克。树叶中含氟量与氟污染源距离有密切关系，一般越近含量越高。氟化物对人畜有害，人食用了过多的含氟量高的粮食和蔬菜会中毒生病，牲畜吃了含氟量高的青草饲料、蚕吃了含氟的桑叶，都会中毒生病，故在有氟污染的工厂附近应种植非食用的树种。

通过造林净化氟还是有一定作用的，对人体健康是有好处的。但因林木对氟有富集作用，所以在选用树种时，应明确是用来吸收氟，而不可做果品、喂蚕、作饲料，一句话不能食用。有人认为，林木对氟有富集作用，而不应在氟污染区种植林木，这也是不全面的。（4）吸收氯气。氯分子量70.906，为黄绿色有刺激性气体，对空气的比重2.49，在标准状况下，一升氯气重3.22克，氯易溶于水和其他有机溶剂中，10℃时一升水能溶解9.97克氯，20℃时能溶解7.29克，50℃时能溶解3.9克。氯溶解水中形成盐酸和次氯酸，次氯酸根很易分解成盐酸和新生态氧。人感觉到氯气的限度为3毫克/立方米，空气中氯以气体状存在。氯气主要通过呼吸道和皮肤黏膜对人体发生中毒作用。当空气中氯含量达0.04～0.06毫克/升时，30～60分钟即可能导致中毒，如空气中氯气含量达3毫克/升时，则可引起肺内化学性烧伤而迅速死亡。

受氯气污染的地区，一般树叶都有吸收积累氯气的能力。距污染源近的，叶片中含氯气的量较大，叶片中含氯气量增加与大气中氯气浓度有关。阔叶树吸氯气能力大于针叶树，有时可差达十几倍之多。（5）吸收其它有害气体和重金属气体。氨分子量17.03，为无色气体，有刺激性气味，极易溶于水，当空气中含氨，达16.5％～26.8％（按体积）时形成爆炸性混合物。许多植物能吸收氨（如大豆、向日葵、玉米和棉花）。生长在含有氨的空气中的林木，特别是蝶形花科树种，能直接吸收空气中的氨，以满足本身所需要的总氮量的10％～20％。

汞对人有明显的毒害，但有些植物不仅在汞蒸气的环境下生长良好，不受危害，并且能吸收一部分汞蒸气。测定：夹竹桃含汞96微克/克（干重），棕榈含汞84微克/克，樱花含汞60微克/克，桑树含汞60微克/克，大叶黄杨含汞52微克/克，八仙花含汞22微克/克，美人蕉含汞19.2微克/克，紫荆含汞7.4微克/克，广玉兰含汞6.8微克/克，月桂含汞6.8微克/克，桂花含汞5.1微克/克，珊瑚树含汞2.2微克/克，腊梅含汞1.4微克/克。

有些植物能吸收铅蒸气，据试验，正常植物的灰分中大约含铅10～100毫克/千克，而公路附近接触过含铅废气的植物，其灰分中铅可达1000毫克/千克。经测定7种林木含铅量（毫克/克，干重）：悬铃木0.0337，榆树0.0361，石榴0.0345，构树0.0347，刺槐0.0356，女贞0.0362，大叶黄杨0.0426。这些树木均未表现受害症状。

据国外报道，栓皮槭、桂香柳、加杨等树种能吸收空气中的醛、酮、醇、醚和安息香吡啉等毒气。据日本资料报道，有些树木能够吸收一定数量的铅、锌、铜、镉、铁等重金属气体（毫克/千克，干重）。（6）吸附尘埃。灰尘、煤烟、炭粒、铅粉等，是大气的主要污染物质。长时间呼吸带有这些污染物的空气，能使人感染呼吸道疾病以至矽肺等病。

林木对粉尘有很大的阻挡和过滤吸收作用，人们称它为“天然吸尘器”。这一方面由于林木的防风作用；一方面因为树叶表面粗糙不平，多绒毛，叶还能分泌油脂或粘液，能滞留或吸附空气中的大量粉尘。比如草吸附粉尘的能力就比裸露的地面大70倍，森林则大75倍，因此森林吸尘能力最强。当含尘量很大的气流通过树林时，一方面由于风速降低，大粒灰尘降落，再经枝叶滞留吸附，含尘量可大为减少。蒙尘的林木，经过雨水冲刷后，又可恢复其吸附粉尘的能力。应当指出的是，树木的叶面积总数很大。据统计，森林叶面积的总和，为其占地面积的数十倍。

在不同地点的空旷地和绿化地进行了空气中的飘尘量比较，发现在有林地的飘尘量大大降低，有效地促进了空气清新度，可以参考下表。

从以上测定结果可知，绿化树木可使降尘量（较大颗粒的粉尘）减少23％～52％，飘尘量（较小颗粒的粉尘）减少37％～60％，效果是比较明显的。

树木对灰尘的阻滞作用在不同季节有所不同。如冬季无叶，春季叶量少，秋季叶量较多，夏季叶量最多，因此，其吸尘能力与叶量多少成正比。据江苏省植物研究所测定，即使在树木落叶期间，树木的枝干也能减少空气中含尘量的18％。（7）制造臭氧。高空的臭氧层，能遮蔽太阳发出的大部分紫外线。超音速喷气机排出的废气及某些气溶胶喷雾时所用的氟碳气体，已侵蚀了臭氧层，而使到达地面上的紫外线量增加。长期以来，人们就知道，接受过多的紫外线照射，会使动物和人体产生皮肤癌。最近对小白鼠的实验表明，紫外线还会抑制机体对癌症的抵抗力。这样，紫外线就和其它癌症有关系了。

如果把臭氧通入水土，将结肠炎、肠炎等细菌以及小儿麻痹等病毒迅速消灭；能破坏水中苯酚、氰化物，除去铅、铁、锰等金属离子及有机化合物（如农药除莠剂、致癌物等）。臭氧用于船舱、矿井、地铁和防空洞中，能清洁空气、杀菌、免湖臭。如用来处理污水，除色率高达90％；用来氧化丁香油，变成食品重要香料——香兰精（香草香精）。松林

臭氧，天蓝色、有特殊臭味，常压下温度至-112.4℃，变成暗蓝色的液体，温度至-251.4℃，凝成黑色晶体。较大浓度的臭氧很臭，对人的健康有害，会使人严重的喘息。

然而，稀薄的臭氧不仅不臭，反而能给人以清新的感觉，闻着轻松愉快，对肺病有一定治疗作用。雷雨时，闪电划过长空，空气中的氧气在电弧的作用下，将会形成少量的臭氧，雨后呼吸令人有清新、舒畅之感，就是这个道理。松树内含有松脂，易被氧化而放出臭氧来，疗养院常设在松林里。住过北戴河疗养区的人都感觉到，海风吹拂，黑松林內格外清爽，这里有很大程度是臭氧的作用。可以说，松林也是臭氧的生产场所之一。桉树（8）吸毒杀菌。许多树木和植物能分泌出杀死结核、赤痢、伤寒、白喉等多种病菌的杀菌素，可把浓度不大的有毒气体吸收，避免达到有害的浓度。

林木为何能杀菌？一方面由于绿化地区空气中的灰尘减少，从而减少了细菌，因细菌等微生物不能在空气中单独存在和传播，而必须依靠人体、动物的活动或附着在尘土上进行传播；另一方面由于很多植物能分泌杀菌素，杀死周围的病菌。如桉树能杀死结核菌和肺炎菌，地榆根、松、柏、樟、桧柏等许多林木，常常分泌出强烈芳香的植物杀菌素，散发某些挥发性物质。15亩的桧柏，一昼夜能分泌出30千克杀菌素。又如野樱树的杀菌素中含有氢氰酸（一种强烈毒素）。如果做个试验，道理就明白了：把樱树叶弄碎，立即把它放在罐里，并把苍蝇也放在里边，几分钟苍蝇就会中毒而死；同样，在20分钟能杀死一只白鼠。用桦木、橙、柠檬、新疆圆柏、银白杨等叶子快速切成小块，放在离含有原生动物水滴2～3毫米的地方。经过20～30分钟，所有单细胞动物全部死亡。地榆根的水浸液，能在1分钟內杀死伤寒、副伤寒A和B的病原和痢疾杆菌的各菌系。

据调查，闹市区街道上空气中的细菌要比绿化地区多7倍以上。以城市为例，各类地区的公共场所空气含菌量高达49700个；街道次之，为44000个；公园1372～6980个；郊区植物园最低，为1046个，相差可达几倍至二十几倍。

国外也有类似报道，某城市內不同地区每立方米空气中细菌数：绿化区的病院庭院内为7624个，远离绿化区的病院庭院内为12372个，而火车站附近的热闹街道上为54880个。

城市绿化树种中具有很强杀菌能力的种类有（括号内的数字为杀死原生动物所需的时间，以“分钟”计）：

黑胡桃（0.1～0.25）、柠檬桉（1.5）、悬铃木（3）、紫薇（5）、桧柏属（5）、橙（5）、柠檬（5）、茉莉（5）、薜荔（5）、复叶槭（6）、柏木（7）、白皮松（8）、柳杉（8）、栘（9）、稠李（10）、枳壳（10）、雪松（10）。

其他如臭椿、棟树、紫杉、马尾松、杉木、侧柏、樟树、山胡椒、山鸡椒、枫香、黄连木等，也有一定的杀菌能力。

对二氧化硫的吸收量大、抗性强的树种有：加杨、国槐、桑树、泡桐、紫穗槐、垂柳、大叶黄杨、龙柏、青桐、厚壳、夹竹桃、罗汉松、喜树等，松林每天可从1立方米空气中吸收20毫克的二氧化硫，1公顷柳杉每年可吸收720千克二氧化硫。泡桐、梧桐、大叶黄杨、女贞及某些果树的吸氟、抗氟能力比较强，是良好的净化空气树种。黑胡桃、法国梧桐、柠檬、复叶槭、柏木、白皮松、柳杉、稠李、雪松等，有很强的杀菌能力。

但是，树木花的香味，对人体毫无损害，能使空气中得到浓郁的香气，使空气新鲜清洁，增进人类健康。国槐（9）减少噪音。噪音是现代城市的一种公害，它能使人烦恼和不安，损害人的听力和智力。当噪音达到80分贝时，就能使人感到疲倦和不安；达到120分贝时，就使人耳朵产生疼痛感。林木有减轻噪音的作用，一般40米宽的林带，可以减低噪音10～15分贝。

森林生态系统

生态系统的含义

系统是指彼此间相互作用、相互依赖的事物有规律地联合的集合体，是有序的整体。一般认为，构成系统至少要有三个条件：①系统是由许多成分组成的；②各成分间不是孤立的，而是彼此互相联系、互相作用的；③系统具有独立的、特定的功能。

生态系统就是在一定空间中共同栖居着的所有生物（即生物群落）与其环境之间由于不断地进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。地球上的森林、荒漠、湿地、海洋、湖泊、河流等，不仅它们的外貌有区别，生物组成也各有其特点，生物和非生物构成了一个相互作用、物质不断地循环、能量不停地流动的生态系统。

生态系统这个概念是由英国生态学家坦斯利提出。他认为，“更基本的概念是……完整的系统（物理学上所谓的系统），它不仅包括生物复合体，而且还包括人们称为环境的全部物理因素的复合体……我们不能把生物从其特定的、形成物理系统的环境中分隔开来……这种系统是地球表面上自然界的基本单位……这些生态系统有各种各样的大小和种类。”因此，生态系统这个术语的产生，主要在于强调一定地域中各种生物相互之间、它们与环境之间功能上的统一性。生态系统主要是功能上的单位，而不是生物学中分类学的单位。苏联生态学家苏卡乔夫所说的生物地理群落的基本含义与生态系统概念相同。生态系统思想的产生不是偶然的，而是有其一定的历史背景。

森林生态系统的含义

森林生态系统概括地讲，它是一个由生物、物理和化学成分相互作用、相互联系非常复杂的功能系统。系统内生物成分——绿色植物可以连续生产出有机物质，从而发展成自我维持和稳定的系统。森林生态系统是陆地生态系统中利用太阳能最有效的类型，尤其是在气候、土壤恶劣的环境条件中，更能发挥其独特功能。世界上所有植物生物量约占地表总生物量的99％，其中森林占植物生物量的90％以4上。但由于人类的乱砍滥伐，热带森林正以每年1000×10～4000×410公顷的速度消失。森林破坏的结果是：生物多样性减少、土地荒漠化加剧、沙尘暴次数增多，人类的生存环境变得更为恶劣。为了更好地发挥森林的多种效益（生态效益、社会效益、经济效益），就必须了解和掌握系统内相互作用的生物及它们的物理、化学等过程以及人类活动对它们的影响和变化。森林生态系统是生态系统分类中的一种，是专门研究以树木为主体的生物群落及其环境所组成的生态系统。

森林生态系统主要分布在湿润或较湿润的地区，其主要特点是动物种类繁多，群落的结构复杂，种群的密度和群落的结构能够长期处于稳定的状态。

森林中的植物以乔木为主，也有少量灌木和草本植物。森林中还有种类繁多的动物。森林中的动物由于在树上容易找到丰富的食物和栖息产所，因而营树栖和攀缘生活的种类特别多。如犀鸟、避役、树蛙、松鼠、貂、蜂猴、眼镜猴和长臂猿等。

森林不仅能够为人类提供大量的木材和林副业产品，而且在维持生物圈的稳定、改善生态环境等方面起着重要的作用。例如，森林植物通过光合作用，每天都消耗大量的二氧化碳，释放出大量的氧，这对于维持大气中二氧化碳和氧含量的平衡具有重要意义。又如，在降雨时，乔木层、灌木层和草本植物层都能够截留一部分雨水，大大减缓雨水对地面的冲刷，最大限度地减少地表径流。枯枝落叶层就像一层厚厚的海绵，能够大量地吸收和贮存雨水。因此，森林在涵养水源、保持水土方面起着重要作用。繁茂的森林生态系统

森林生态系统的格局与过程

生态系统是典型的复杂系统，森林生态系统更是一个复杂的巨大系统。森林生态系统具有丰富的物种多样性，结构多样性，食物链、食物网以及功能过程多样性等，形成了分化、分层、分支和交汇的复杂的网络特征。认识和揭示复杂的森林生态系统的自组性、稳定性、动态演替与演化、生物多样性的发生与维持机制、多功能协调机制以及森林生态系统的经营管理与调控，需要以对生态过程、机制及其与格局的关系的深入研究为基础，生态系统的格局和过程一直是研究的重点，是了解森林生态系统这一复杂的巨大系统的根本，不仅需要长期的实验生态学方法，更需要借助复杂性科学的理论与方法。

森林生态系统的组成与结构的多样性及其变化，涉及从个体、种群、群落、生态系统、景观、区域等不同的时空尺度，其中交织着相当复杂的生态学过程。在不同的时间和空间尺度上的格局与过程不同，即在单一尺度上的观测结果只能反映该观测尺度上的格局与过程，定义具体的生态系统应该依赖于时空尺度及相对应的过程速率，在一个尺度上得到的结果，应用于另一个尺度上时，往往是不合适的。森林资源与环境的保护、管理与可持续经营问题主要发生在大、中尺度上，因此必须遵循格局－过程－尺度的理论模式，将以往比较熟知的小尺度格局与过程和所要研究的中、大尺度的格局与过程建立联系，实现不同时空尺度的信息推绎与转换。因此，进入20世纪90年代以来，生态学研究已从面向结构、功能和生物生产力转变到更加注重过程、格局和尺度的相关性。生态格局

物种多样性的空间分布格局是物种多样性的自然属性，主要分两大类：一是自然界中的基本且具体的形式，如面积、纬度和栖息地等；另一类是特殊抽象的形式，如干扰、生产率、活跃地点等。面积对物种多样性的影响显而易见。“假如样地面积更大，就会发现更多的物种”这一假说已经得到广泛的证实。

不同生物类群在森林中的分布格局，如树木、灌木及草本植物等的分布，都会影响到系统的生物及非生物过程。种群分布格局是系统水平格局研究的经典内容；相对于种群而言，其他方面的研究如不同种群或不同生物类群间分布格局的相互关系及其影响等，研究尚少。

环境因子在大的尺度上随纬度、海拔、地形、地貌等会有很大差异。大尺度的环境要素控制森林的区域分布，形成了区域性的森林植被类型；中小尺度的环境变化影响森林结构组成，进一步影响系统中物种的分布格局。大尺度环境要素与森林分布格局的关系是经典的生态学研究内容，研究工作也非常深泛。而系统水平上微生境的格局，近年来也受到关注，特别是林隙、边缘效应等研究的深入，使森林中微生境的差异及格局方面的研究向较微观方向发展。事实上，森林内部微环境的差异对系统生态过程的影响是不容忽视的。生态过程碳循环过程

碳是构成有机体的主要元素。碳以二氧化碳的形式储存在大气中，绿色植物从空气中取得二氧化碳，通过光合作用，把二氧化碳和水转变成简单的糖，并放出氧，供消费者（各种动物）需要。当消费者呼吸时释放出二氧化碳，又被植物所利用。这是碳循环的一个方面。

第二个方面，随着这些有机体的死亡和被微生物所分解，把蛋白质、碳水化合物和脂肪破坏，最后氧化变成二氧化碳和水及其它无机盐类，二氧化碳又被植物吸收利用，参加生态系统再循环。

第三个方面，人类燃烧煤、石油、天然气等化石（是生物有机体残体埋藏在地层中形成的）燃料，增加空气中的二氧化碳成份。

第四个方面，碳酸岩石从空气中移走部分二氧化碳，溶解在水中的碳酸氢盐被径流带到江河，最后也归入海洋，海中的碳酸氢钙在一定条件下转变成碳酸钙沉积于海底，形成新的岩石，形成碳循环；海水中的钙可能为鱼类、介壳类等生物摄取构成贝壳、骨骼转移到陆地。此外，火山爆发等自然现象，使部分二氧化碳回到大气层，参加生态系统的循环和再循环。

森林与二氧化碳的循环关系密切。二氧化碳是林木光合作用的主要原料，是林木生长和干鲜果品产量的主要物质基础，果品、淀粉、油脂等产量的5％～10％是来自土壤矿物质；90％～95％是在光合作用中形成的，其中最主要的来源是空气中的二氧化碳。在光合作用中，利用光能把二氧化碳和水改造成糖和淀粉。早期，人们并不知道植物从空气中吸取二氧化碳。二氧化碳这个气体在空气中还达不到万分之三，它通过以上四个循环，特别是由植物通过光合作用，把它从空气中取回，重新造成有益的天然产物。如果用放射性元素去示踪化学元素在植物体中的行动，可以得到下列化学方程式：

森林对二氧化碳的循环是通过光合作用进行的。从上式可以看出，森林吸收二氧化碳，经过阳光照射和叶绿体作用，制造成氧和碳水化合物，这种功能能有效调节空气的成份。

高浓度的二氧化碳是一种大气污染物质。

近年来，地球上的二氧化碳不断增加。近几十年来，由于石油、煤炭、天然气等广泛利用，排出的二氧化碳废气越来越多，同时世界上大片森林植被被砍伐，大面积草原被开垦，绿色植物吸收二氧化碳的面积大大减少。特别是随着大城市中二氧化碳排出量的增加，全球有了显著的增加。一个400万人口的城市，不用说煤炭、石油、天然气的燃烧放出二氧化碳，只人们一天的呼吸就产生300多万千克二氧化碳。在工业发达国家，工业畸形发展，人口高度集中，使城市和工矿区二氧化碳浓度越来越高，氧气越来越不足。据统计，美国国土上全部植物释放出的氧气，只是美国石油燃烧需氧量的60％，另外40％主要靠大气环流从海洋送来。日、俄、法、德也大致如此。碳循环过程

诚然，海水中的二氧化碳比大气圈中高60多倍，大约有1×1011吨的二氧化碳在大气圈和海洋之间不断进行循环和交换。但是由于海洋中的油污染，在一定范围内影响了大气同海水的交换作用。由于以上种种原因，造成空气中的二氧化碳含量不断上升。

二氧化碳上升引起了低层大气的温度升高。因为二氧化碳对可见光几乎是完全可以透过的，但在红外光谱中13～17微米范围内，二氧化碳具有强烈的太阳光吸收谱线，它能透过太阳辐射，难于透过反射的红外线辐射（热量），加之二氧化碳的比重较大，多下沉于近地面的气层中，因而使低层大气的温度升高。据统计，在近百年来，由于人类大量燃烧化石燃料的结果，大气圈中二氧化碳的百分比在局部地区发生了变化，有时由0.027％（按体积）增加到0.032％。而近十年中平均每年在原基础上增加0.2％。从1970年开始到2000年，大气圈中的二氧化碳数量迅猛的增加（从0.032％增加到0.037％），引起全球性温度的增高，温度增加3℃时可引起局部地区变暖，增加4℃～5℃以上，甚至会引起南北两极冰盖的溶化。另一方面观察，大气中粉尘也不断增加，在一定程度上减少太阳辐射强度，会使气温下降，这样就有可能抵销因二氧化碳增加而引起的温度的变化。

由于二氧化碳的增加，在大城市上空二氧化碳有时可达空气的0.05％～0.07％，局部地区甚至可达0.2％。二氧化碳虽是无毒气体，但是，当空气中的浓度达0.05％时，人的呼吸已感不适；当含量超过0.2％时，对人体开始有害；达到0.4％时，使人感到头疼、耳鸣、昏迷、呕吐；增加到1％以上就能致人死亡。

地球开始形成时的大气状态与现在完全不同。当时大气中二氧化碳的含量约达91％，几乎没有氧气，所以没有生命。只是到了始生代末期，出现了能够进行光合作用的绿色植物，氧和二氧化碳的比例才发生了变化。大气中的氧气，是亿万年来植物生命活动所积累的。据估计，地球上60％以上的氧来自陆地上的植物，特别是森林。这一变化充分说明了森林对大气形成的作用。

植物吸收二氧化碳的能力很大，植物叶子形成1克葡萄糖需要消耗2500升空气中所含的二氧化碳。而形成1千克葡萄糖，就必须吸收250万升空气所含的二氧化碳。在进行光合作用时，每平方厘米的梓树叶面，每小时能吸收0.07立方厘米的二氧化碳。世界上的森林是二氧化碳的主要消耗者。通常1公顷阔叶林，在生长季节，一天可以消耗1吨二氧化碳，放出0.73吨氧。如果以成年人每天呼吸需要0.75千克氧、排出0.9千克二氧化碳计算，则每人有10平方米的森林面积，就可以消耗掉每人因呼吸排出的二氧化碳，并供给需要的氧。

生长茂盛的草坪，在光合作用过程中，每平方米上1小时可吸收1.5克二氧化碳，按每人每小时呼出的二氧化碳约为38克计算，只要有25平方米的草坪，就可把一个人白天呼出的二氧化碳吸收掉，加上夜间植物呼吸作用所增加的二氧化碳，则每人有50平方米的草坪面积，即可保持整个大气含氧量的平衡。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。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。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。

蒸散一般是森林生态系统的最大水分支出，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。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、消费者、分解者流动，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。

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。生物过程

在森林生态系统中，生物占有重要地位。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。

森林生态系统的物质循环

应该指出，森林生态系统的物质循环既涉及森林生态系统与外部相邻生态系统之间营养物质输入输出的变化，又要研究森林生态系统内部营养物质的循环。森林生态系统内部营养物质的循环是指植物营养元素在森林群落和土壤之间往复变迁的过程，是由于生物能的驱动，物质循环发生了质的变化，使营养元素在生物有机体与环境反复循环。对森林生态系统物流分析着重于物流的方式和在各种生物有机体中运转速度测定，特别着重组织中营养元素的分析，并与生物量、净生产量的测定相结合，同时必须测定降雨带入土壤中的养分流动，以及生产者、消费者和分解者各营养级与土壤养分的输入和输出测定，森林生态系统养分的动态关系。

森林生态系统的养分在生物有机体内各不相同。森林与土壤间的循环可将大部分硝酸盐和磷酸盐集中于树木之中，而大部分钙集中于土壤中。土壤中的养分则主要依赖于枯枝落叶腐烂和根系吸收之间的周转，森林与土壤间矿质营养物质循环是迅速和近乎于封闭的。

森林生态系统内物质循环由三个环节组成。

第一环节：吸收。主要指植物根系对各种化学元素的吸收，其量的多少称为吸收量。

第二环节：营养归还。通过落到地面的枯枝落叶（包括树叶、树皮、果实、种子、树枝、花、倒木、草本植物、地衣、苔藓、动物的排泄物及残体等）、冲洗植物群落的雨水（包括下渗水和地表水）、根系分泌物、脱落与枯死等，使一部分营养元素归还到土壤中去。

凋落物的腐烂是养分归还土壤最重要方式之一。土壤中的养分主要依赖于枯枝落叶等有机物质的腐烂和根系吸收之间的周转，因此植物与土壤之间的养分循环是快速的，土壤中的养分数量也直接受植物养分周转率的影响。凋落物的分解速度和养分的释放速度变化是很大的。针叶林较阔叶林和热带雨林分解困难：因分解速率与温度和湿度关系密切，所以在寒冷气候下凋落物分解比热带气候下要缓慢得多。

淋溶作用（雨水从植物体表面淋溶下来带到土壤中的养分数量）对养分的归还起很大的作用。但对不同的元素，作用是不同的。对钠和钾而言，由叶子和树皮淋洗而进入土壤的量比落叶归还的量还要大；氮则相反，因为流经植物体表的氮会被树皮和叶片的地衣、藻类、细菌所吸收。

另一方面，降雨对生态系统内物质循环有阻碍作用。在降水量充沛的地区，雨水对土壤不断淋洗会导致养分的淋失，从而阻碍循环的进行，因雨水将土壤中大量的营养物质带到地下水、河流和大海；淋洗越严重，土壤中胶体物质的损失也越大，如热带地区。而在温带地区，淋洗的后果不及热带严重，大部分矿质元素仍能保留在较厚的腐殖质层内。但是这种情况会使物质循环速率减慢。

第三环节：营养存留。有些营养物质则保留在植物多年生器官中，主要体现在生物量（或木质器官）的年增量。

植物吸收营养元素的数量与生物群落的需要量大致相符合，因此吸收的元素就等于存留在植物器官中的元素与归还于土壤中的元素之和。即吸收量＝植物器官内的存留量＋归还土壤的量。

在森林生态系统中，由于乔木层生物量的比例较大，所以往往过高估计了乔木层在生态系统内物质循环过程中的作用。理论上讲森林群落的上层乔木、林下植被、附生植物都参与了森林生态系统的养分循环。据研究林下植被（更新幼树、灌、草、蕨类、苔藓）尽管生物量所占比例小，但养分含量较高，所以对养分循环的作用很大。

据研究，木本植物根系吸收养分的方式有两种：其一是具菌根或无菌根的根系从土壤溶液中吸收养分；其二是由菌根从凋落物或正在分解的有机物质中获取养分，后一种吸收养分的优点是不经过从土壤溶液中吸收养分的过程，防止养分被淋失及非菌根微生物吸收，因而生物循环更加趋于封闭。这就解释了为什么在热带地区土壤相对贫瘠却生长发育的群落结构极其复杂，生产力极高的热带雨林生态系统。从另一个角度研究同样说明热带雨林生长分布的生态合理性。“成熟”的热带雨林在植物体内储存的营养元素数量庞大，与30厘米厚土壤上层相比，每公顷千克值比数分别为：N＝4580/1830，P＝125/12，K＝820/650，Ca＝2520/2580，Mg＝345/370而在此土层内分布着65％～80％的根系，它们所利用的营养元素主要来自枯枝落叶，每年有10％～20％的生物量会枯死脱落，归还到土壤，并快速分解（前8～10周内可有半数矿质化）。

由于森林（未干扰的天然林）生态系统内养分的生物循环，来自地质水文气象和生物的输入在森林生态系统内得到有效的积累和保存。凋落物形成的森林死地被物层可增强养分的保存能力，菌根和真菌是提供养分吸收和保存的生物途径，尤以土壤表面和表层细根分布集中，能有效吸收穿透林冠淋失的雨养分和凋落物分解释放的养分，而且森林溪流里养分浓度极低，由此可说明森林生态系统向外输出的养分极少。自然界生长在贫瘠土壤上的植物一般都有一种贮存养分的对策，表现的特征为叶片常绿不落、叶面具抗淋失的角质层，分泌有毒物质防止虫害和动物啃食，种子丰年具一定的间隔期等。

森林保持养分的生态效应可由研究输入生态系统的水分、穿过森林不同层次及输出水所含的化学元素含量加以说明。溶于雨水和雪的养分含量很低，穿透林冠淋失的水养分浓度增高，经过新凋落物淋失水的养分更多，再向下穿过森林死地被物和矿质土的水，养分浓度便减低。所以由于森林生态系统内生物循环，养分积累在林地地表，加之森林植物根系的吸收特点，养分趋于封闭。破坏森林特别是破坏热带雨林，会使森林植被经漫长时期发育的土壤和积累的养分会丧失掉（过度输出），森林生态系统则可能退化到短期无法恢复的阶段或状态。

森林的生长

森林的生长、发育是森林生命过程的两个方面。森林的生长是指林木个体体积的增长所引起的森林生物量的不断增加；而

森林的发育

森林的生长和发育受树种本身的特性、环境条件和人为经营措施等因素的影响。在最适宜的情况下，森林的生长发育可能延续很长，衰老死亡来得较晚。

森林的生长是由树木个体生长组成的，个体生长包括树木的根系生长、树高生长和直径生长生长中的树木等方面。

树木根系的生长主要依靠根尖的生长点的细胞不断分裂伸长来进行的。在一年中，一般根系春季生长开始比地上部分早，在土壤温度达到5℃以前开始，并且很快达到第一次迅速生长期。而当地上部分生长旺盛时，根系生长趋缓，而到秋天地上部分生长停止时，根系出现第二次迅速生长期，一般在10月份以后才缓慢下来。林木根系在发育幼期，生长很快，一般超过地上部分的生长速度，但随着年龄的增加，根系的生长速度渐趋缓慢。

林木的高生长是由主枝生长点分生组织活动来实现的。在幼龄期由于根系的迅速发育而高生长量较小，以后随着年龄的增长，高生长逐渐加速，但到一定时候，又慢下来，直到停止高生长。高生长在一年中的生长是顶芽膨大开始到生长停止，形成新的顶芽为止。有时由于雨量充沛的原因，有些树种在一年中可以达到二次高生长高峰。高生长是林木生长快慢的标志，由此可以将树木分为速生树种和慢生树种。

树木的直径生长是由形成层分生组织的活动来实现的。在幼年时生长较缓慢，随着年龄的增加不断加速，最大的直径年生长量一般出现在最大树高年生长量以后或同时，并保持一定年份，以后再逐渐减慢。大多数树种在一年中叶展开以后不久就开始直径生长，直径生长最快的时候在夏季和秋季。森林的高生长和直径生长通常用全部林木的平均高生长和直径生长来体现，其一般生长过程与单株树木相似。但是森林的材积生长与单株树木的材积生长不同，单株树木的材积生长通常是不断增长的，而森林的材积却要受枯死木耗损材积的影响。在森林生长发育的各个时期中，一年内活树木所增加的材积和当年死亡树木的材积之间的比是不相同的。在林分生长到达一定年龄以前，每年由活树木增加的材积比由树木死亡所损失的材积要多得多，但到林分生长后期，常常要出现林分蓄积量减少的现象，亦即负生长，这是由于林木枯死量大于林木生长量所造成的。森林的发育

森林从发生到衰老的整个发育周期，要经过几个不同的阶段，每个阶段都有不同的特点，了解这些特点，对于森林经营有重要意义。一般按照年龄阶段，将森林的发育过程划分为如下几个时期。

幼龄林时期：幼龄林为最幼小的林分，是森林生长发育的幼年阶段，通常指一龄级的林分。这一时期林木开始生长较慢，郁闭后迅速加快。天然林中常混生杂灌木较多，影响林木生长，是森林最不稳定的时期。无论是天然林或人工的幼龄林，都要加强抚育管护工作。幼龄林

杆材林时期：这一时期中林木的叶量较多，其高生长较迅速，直径生长较慢，开花结实较少，林木与生长空间的矛盾比较尖锐，树木间的竞争比较剧烈，天然整枝、林木分化和自然稀疏都很强烈，及时进行抚育间伐是这一时期的重要经营措施。

中龄林时期：林木的高生长逐渐得到稳定，直径生长显著加快，结实量渐多，对光的需要量增大。林木自然稀疏虽仍在进行，但林分已比较稳定，定期进行抚育间伐是本时期的主要经营措施。

近熟林时期：是指生长速度下降，接近成熟利用的森林。此时林木大量开花结实，林冠中出现的空隙显著增多，林内更新幼树的数量逐渐增加。为了培育大径材应进行强度较大的间伐。

成熟林时期：是指林木已完全成熟，可以采伐利用的森林。此时林木生长甚为缓慢，尤甚是高生长极不明显，林木大量地开花结实，林下天然更新幼树逐渐增多，应及时采伐更新。

过熟林时期：林木衰老，高生长几乎停顿，病腐木、风倒木大量增加，自然枯损量逐渐增多。林木蓄积量随年龄的增长而下降，防护作用有所减弱，应迅速采伐更新。

森林的更新

森林是一个可以再生的资源，繁殖能力很强，而且方式多种多样。老龄林可以通过自然繁殖进行天然更新，也可以通过人工造林人工更新。森林只要不受人为或自然灾害的破坏，在林下和林缘不断生长幼龄林木，形成下一代新林。在合理采伐的森林迹地和宜林荒山荒地上，通过人工播种造林或植苗造林，也可以使原有森林恢复，生长成新的森林。

人工更新：是以人工播种或植苗的方法恢复森林。人工更新不但可以迅速地完成更新任务，而且在林木组成、密度、结构等方面能够人为地合理安排，保证更新的质量。人工更新的林木比天然更新的林木生长快。因此，虽然人工更新花费的人力和物力较天然更新为多，但是为了迅速恢复和扩大森林资源，提高森林生长量和质量，应该积极提供人工更新。但是天然更新效果较好的地方，应尽量发挥天然更新的优势。

天然更新：利用林木的天然下种，或伐根、萌芽、根系萌蘖来恢复森林。天然更新按其进行的时间，又可分为伐前更新和伐后更新两种，即有的森林在采伐前完成更新，而有的需在采伐之后进行更新。天然更新能充分利用自然条件，节约劳动力和投资，但由于受到自然条件的种种限制，往往不能迅速完成更新任务。同时，在天然更新的条件下，不但幼林生长慢，而且形成的森林时常疏密不均，组成也不一定合乎我们的要求，这是天然更新的缺点。

人工促进天然更新。为了弥补天然更新的不足，而采取某些人工措施促进天然更新的完成。这些措施包括松土、除草、补植和补播等，与采伐相结合的措施主要是保留母树、保护幼树和清理伐区等。

森林的更新有的是用种子繁殖来完成，称为有性更新。有的可以用林木的营养器官的再生能力来完成的，称为无性更新。大多数的针叶树只能用有性更新，而多数阔叶树既可以用有性更新又可以用无性更新。

有性更新：决定于林木结实和种子的传播、种子的发芽、幼苗和幼树生长发育等几个过程。一般来说，幼林郁闭后更新过程就基本结束。

林木结实的品质的好坏，对于有性更新是一个十分关键的物质条件。除了遗传因素的好坏外，林木的结实情况一般与林木的发育状况、林分的结构特征、气候和土壤条件有密切的关系。通常林木开始结实以后，随着年龄的增长，结实量逐渐增加，当达到更新成熟龄时，结实量最多，种子品质也优良。林木结实量丰富的时候持续很长，一直延续到衰老时，结实量仍然较多，但品质下降。

林木种子传播的动力有风、水、昆虫、鸟兽和自身的重力。小而轻又具有茸毛或带翅的种子，通常可借风力进行传播。如杨树、柳树的种子；山坡上的种子可借雨水、雪水来传播；溪流可以把谷地树木的种子带走；海水可将红树母树上由种子萌发所形成的棒状胚轴随波逐流带走。鸟兽类是多种种子的传播者，大粒和小粒的种子都可以依靠鸟类传播到很远的地方。有些大而重的种子，脱落以后，大部分落在树冠周围，在坡地上它们可以依靠自身的重力，沿斜坡下滚，散布到较远的地方。种子落到地面之后，遇到适宜的条件即开始发芽，尔后不断生长成幼苗幼树，直到林分郁闭完成有性更新过程。

无性更新：在天然的条件下，无性更新的方式有两种：一种是萌芽更新，另一种是根蘖更新。因为无性更新的程序简单，成本较低，收益较快，可以充分利用原有条件和自然力来恢复森林资源，所以在种苗缺少而又迫切需要恢复森林的地方，更显得重要。

萌芽更新：在森林采伐后，利用采伐迹地上伐根的休眠芽和不定芽萌发出的萌条，生长发育而形成森林的过程称为萌芽更新。在森林采伐以后，由于光照的刺激及根部从土壤中吸收的多量水分，休眠芽能打破休眠状态而萌动生长，同时也能促进不定芽的形成。

萌芽更新的成败，取决于树种的萌芽力、采伐季节、伐根高度和环境条件。各种树所具有的萌芽更新能力是不同的。在有萌芽能力的树种中，萌芽能力的强弱与年龄和立地条件有密切的关系。按萌芽能力强弱，可将常见的树种分为三类：即萌芽强的树种，如杉木、柳杉、栎类等；萌芽力弱的树种如水青冈、山杨等；没有萌芽力的树种，包括绝大多数的针叶树。

在树种年龄相同的情况下，萌芽力具有以下规律：①萌芽力同母树伐前的生长速度成相反关系。即各树种母株伐前生长愈慢，伐后萌芽力愈强，萌芽力消失也晚。②环境条件愈好，休眠芽发育越受抑制；环境条件愈差，愈有利于休眠芽的发育。

采伐季节对萌芽条的形成有很大的影响。在冬季进行采伐，可以使伐根来年春季萌发较多的萌芽条，生长的时间也长，发育健壮，木质化良好，不易受冻害。如果在春、夏季采伐，则萌条较少，生长期短，在秋霜来临之前没能木质化，容易受冻害，故很难形成森林。

伐根高度也影响萌芽条的数量、品质和生活力。伐根低，萌芽条在根颈处萌发，萌条不但较多，生活力也好，且能逐渐与土壤接触形成新的根系。萌芽更新还应做许多管理工作，当多数萌芽条长成以后，应稀疏丛状生长的萌芽条，一般每个伐根留1～3株生长健壮的萌条，使其发育成林。一般应选留上坡部位的健壮苗，容易接触土壤生根。

萌芽更新对于培育水曲柳、杉木、栋类等有很重要的意义。杉木的伐根萌条，生长迅速，20年以后就可以采伐利用，而且还可以连续进行2～3次。

根蘖更新：是利用树木根上不定芽生长的根蘖苗而形成幼林的过程。山杨、泡桐、臭椿、刺槐等树都有较强的根蘖的能力。

根蘖主要是在采伐后发生的，但在生长着的树木上，特别是在生长衰弱和根系受伤的树木上也能形成。根蘖主要产生于近表土的细根上。挖伐根或开沟辅助根蘖更新的工作时间宜在春季，生长出的根蘖苗经历一个生长季后，至秋天能够充分木质化，能抵抗霜冻等的危害。

竹林的萌芽更新：竹类是依靠地下茎（竹鞭）节上的芽萌发进行无性更新的。

按照竹类地下茎蔓延的特征和地面上竹干分布的情况可以分为：散生茎竹、单丛茎竹和侧出丛茎竹三类，所以它们的更新又有所区别。毛竹等散生茎竹的更新，地下茎蔓延在0.1～0.4米的土层中，成波浪起伏前进，地下茎的芽，有一部分形成竹笋再发育成竹，有一部分便往长发展而为新竹鞭，大部分芽呈休眠状态。毛竹林地下部分的生长与地上部分的生长常有周期的交替现象，一年发笋长竹很旺盛，次年

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