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第十章 森林生态系统的分类,徐杰,一 、引言,简介：森林是植被的主要类型之一；几乎所有的植被分类方法都涉及森林类型。植被分类的发展史实质上就是森林分类的发展史。 A.von洪堡德 北欧 芬兰学派卡扬德 南欧法瑞学派 英美学派 苏联的生态学派和生物地理群落学派,森林生态系统分类的三个方向： 植物群落学的方向： 侧重于生态系统的植物群落的生物部分。 森林立地学的方向: 侧重于生态系统的环境条件。 生态系统分类方向: 将生态系统的生物部分与环境条件结合起来。,二、植被分类,植物群落学的方向： 1、植被的外貌途径 主要根据植被的外貌特征来分类。 19世纪，洪堡德最早对植被进行分类时采用的是外貌途径。主要根据优势植物的生 长型和生长环境来划分。 群系：一个群系是一特定区域内的主要植物群落类型，它以外貌以及外貌特征所反映的一定的环境范围为特征,世界陆地植物群落类型,热带雨林 热带季雨林 温带雨林 温带落叶林 温带常绿林 泰加林（亚极地和亚高山针叶林） 高山矮曲疏林 热带阔叶疏林,多刺疏林 温带疏林 温带灌丛 萨王纳群落（热带草原） 温带草地 高山灌丛 高山草地 冻原 (无树极地平原) ,2、植被的区系组成途径法瑞学派 基本观点： 植物群落可根据他们的区系组成划分为各种植被类型 分类的基本单位群丛 群丛：具有一定区系组成和一致外貌、并发生于一致的生境条件下的一种植物群落 对植物群落的看法介于超有机体概念和连续体概念中间。他们承认种的连续性，又强调种的相互作用，导致某种的不连续。 该学派的分类过程是通过排列群丛表来实现的。首先在野外做大量的样方，通过排群丛表，找出鉴别种（特征种、区别种和恒伴生种），从而达到分类的目的。,鉴别种：在某个群落的种类组成中，总有一些种对某一特定关系比其他种表观的更加敏感，这就使我们有可能利用这些在生态关系上具有明显指示性的植物来进行群落分类，这些指示植物称为鉴别种,3、前苏联苏卡乔夫的林型学 苏卡乔夫的林型学说不仅对前苏联，而且对中国（50年代至60年代在中国占主导地位的学派） 、对世界的林型发展有深远影响。他在晚年对林型所下的定义为：林型是树种组成，其他植物层次和区系、微生物界、气候、土壤、水文条件、植物和环境之间的相互关系，生物地理群落内部和外部的物质和能量交换，更新过程和演替趋向均相同的森林地段的联合。 林型是最基本的分类单位，与植被分类单位中的群丛(association)相当，命名方法也相似。,优缺点： 这种分类方法在原始林区能通过群落较好地反映立地的差异。 但在次生林区，由于植被遭到破坏，群落成分极其复杂，分类的噪声很大，分类清单烦琐不堪。在人工林分布区，尤其是轮伐期短，进行过全垦整地的地方，群落对立地的指示意义已丧失殆尽。这时，很难采用这种方法进行立地分类。,4、中国植被的分类系统 中国植被的分类依据： 植物种类组成 外貌和结构 生态地理特征 动态特征 原则： 在划分高级单位时，侧重于外貌特征和 生态地理方面；在确定中级以下分类单位时， 侧重于植物种类组成。,3.中国植被的分类系统,例如马尾松一桃金娘一芒萁群丛。从该名称可以看出，该群丛乔木层、灌木层和草本层的优势种分别是马尾松、桃金娘和芒萁。,三、森林立地分类,森林立地简介： 森林生长地段(空间位置)中诸环境因子的总称。生态学上称为生境。森林立地是森林生产力的基础，对森林更新、树种选择、地力维持和经营管理至为重要。林业上根据立地质量，划分地位级或立地指数来评价林地生产力和制订相应的营林措施。 立地：是指造林地或林地的具体环境，即指与树木或林木生长发育有密切关系并能为其所利用的气体、土壤等条件的总和,1、分类的重点在于立地的性质和生产力。 地位级和立地指数 按照林分的平均年龄和平均高确定地位级 立地指数：林分中标准年龄优势木的树高米数。地位指数是评定林地生产力的综合性指标 按照环境条件划分立地类型 按照气候土壤和地貌条件来划分立地类型 适用于缺乏原始植被的地区,芬兰的森林立地类型植被-立地评价： 芬兰的A.K.卡扬德提出森林类型的理论，即以林下指示性强的植物及其所反映的有代表性的森林类型为划分立地的条件,并用来估测林地生产能力,如乌饭树型，酢酱草型，越橘型等。这一方法曾对北美和苏联产生影响。目前在美国发展为数量化的排序，以研究植被对环境因子的反应。,乌克兰学派的林型学说 理论基础 ： 森林是植物动物与环境相互渗透形成的统 一体，环境是第一位的。 环境变化是缓慢的，不易受到人为活动的 影响。 林分可看作生境重要特征的外在表现。 分类单位： 3级分类单位 a立地条件类型 b林型 c林分型,a立地条件类型： 土壤肥力、即养分和水分相同地段的联合。 b林型：林型是气候和土壤条件相同的地段的综合。 即林型是在同一立地条件下不同的气候型。采用该气候区的优势种来命名。如桦木湿润较贫瘠林 型。,c林分型：在同 一林分范围内，由 于人为活动的结果 或其他干扰因素的 作用，会出现不同 树种组成的林分。 如山杨、桦木、云杉等不同的林分就可能出现在同一个林型内。它们之间是演替关系。这种单位称之为立木型或林分型,德国巴登-符腾堡的立地分类系统综合立地分类和评价 立地质量：是影响林地生产能力诸因素的总和。在立地分类和评价时，考虑的因素越多，则对立地生产潜力的估测越准确。1936年德国的G.A.克劳斯用多因子分析估测立地生产力及立地势能，以后发展为联邦德国的巴登 -符滕堡系统。它在综合运用多学科分析复合因素的基础上，发展了森林的立地分类和制图,成为林地经营的依据,同时也作为研究森林发生、生长、产量、造林土壤和病理学的基础。,四、生态系统分类,1、生物地理气候分类 在加拿大哥伦比亚省发展起来的分类系统 划分出4个气候群系、7个生物地理气候区 2、生物物理分类 对土地的生物和物理性状进行描述和鉴定 五级分类系统,五、森林的分类与林业,1、生产力评价 森林生产力分类是一种重要的分类途径，如巴登-符腾堡学派和乌克兰学派 地位级或地位指数是评价森林生态系统的经济生产力的通用指标 2、森林利用 树木的化学加工物质，如橡胶树 林下的药用价值，人参 芳香植物，贵州香柏；湖南香仓子,3、森林培育 采伐更新方式要随森林类型而异。例如：皆伐只能应用于同龄林、目的树种，适合伐后裸地天然更新或人工更新，地形平坦且伐后没有发生水土流失的危险情况下。 造林的树种选择问题要依据森林立地单元或森林类型而有所不同，是造林成功的关键 为使森林分类工作和森林培育结合起来，在森林经理工作中，可按照森林类型组织作业级。,4、动植物保存：划定自然保护区和国家森林公园来保存森林类型的多样性 5、森林游乐： 考察森林总的环境特点 考虑林区距居住区的远近 研究不同类型的森林承受人们游乐活动的能力,6、森林保护： 病虫害的防治，如把人工的单纯林逐步改变为类似于原有森林的混交林等 护林防火，如评价各种森林类型的可燃性以及火后森林恢复能力等 7、流域管理： 不同结果、外貌和树种组成不同的森林，土壤侵蚀的可能性有很大的差异，在山区尤为重要 森林蒸腾和蒸发的水量消耗以及流域的水质均与森林类型不同有关,第十一章 森林生态系统模型及应用,一 、建立模型的目的 二 、模型类型分类 三 、模型在森林生态系统中的应用 四 、生态模型的现状和前景,一 、建立模型的目的,1、什么是模型？ 模型是根据某种需要对客观实体（系统）所做的简化处理 2、目的：将定性的生态关系定量化。 可以通过各种计算机实验来模拟各种人为措施，如采伐、施肥等对森林的质量、生长和更新的影响。,二 、模型类型分类,文字模型，如检索表 图表模型：如直方图、流程图 实物模型：如大厦模型、校园模型、沙盘 数学模型： 森林动态模拟方法分为： 林分总体模拟 树种更替模拟 直径转移模拟 空间竞争模拟 林窗动态模拟,三 、模型在森林生态系统中的应用,FORCYTE（森林生态系统管理与预测模型）机理： FORCYTE是建立在整个森林生态系统的物质生产和养分循环的规律基础上，致力于养分状况对生长的限制以及改变树冠光照状况对生长的影响的研究；它从能量的收付高度认为，一个森林生态系统的生产力取决于该系统的叶量和光合效率的情况,三 、模型在森林生态系统中的应用,1、黑箱方法： 所谓“黑箱”，就是指那些既不能打开，又不能从外部直接观察其内部状态的系统，比如人们的大脑只能通过信息的输入输出来确定其结构和参数。“黑箱方法”从综合的角度为人们 提供了一条认识事物的重要途径，尤其对某些内部结构比较复杂的系统，对迄今为止人们的力量尚不能分解的系统，黑箱理论提供的研究方