林火生态PPT课件

1、2021-11-21第一节第一节 火与森林环境火与森林环境 火对森林环境的影响的程度取决于火强度火对森林环境的影响的程度取决于火强度的大小和火持续的时间。的大小和火持续的时间。 火影响的环境因子有土壤、温度、水分、火影响的环境因子有土壤、温度、水分、空气等。空气等。 一、火对土壤的影响一、火对土壤的影响二、火对空气温度的影响二、火对空气温度的影响三、火对森林水分的影响三、火对森林水分的影响四、火对空气的影响四、火对空气的影响第1页/共72页2021-11-22一、火对土壤的影响一、火对土壤的影响 几乎每一次火灾都燃烧土壤表面的枯枝落叶，几乎每一次火灾都燃烧土壤表面的枯枝落叶，所以林火对土壤的影

2、响很大。所以林火对土壤的影响很大。 火对土壤的影响首先是土壤温度的升高，进而火对土壤的影响首先是土壤温度的升高，进而影响土壤的物理性质、化学性质和土壤微生物。影响土壤的物理性质、化学性质和土壤微生物。 火对土壤的影响程度主要取决于土壤类型、土火对土壤的影响程度主要取决于土壤类型、土壤的含水率、火强度、火的持续时间等。壤的含水率、火强度、火的持续时间等。第2页/共72页2021-11-23 （一）土壤温度的变化（一）土壤温度的变化 1.1.火对土壤温度的直接作用：火强度越大，土壤温度越高火对土壤温度的直接作用：火强度越大，土壤温度越高 轻度火轻度火, , 小于小于75KW/m, 75KW/m,

3、土壤表层的温度在土壤表层的温度在100100以内，对下层土壤的理化性以内，对下层土壤的理化性质几乎没有什么影响。质几乎没有什么影响。 低度火低度火, 75, 75750KW/m, 750KW/m, 土壤表面土壤表面100100200200，距地表，距地表1cm1cm深处小于深处小于106106 中度火中度火, 750, 7503500KW/m, 3500KW/m, 土壤表面土壤表面300300400400，距地表，距地表1cm1cm深处深处200200300300；3cm3cm深处深处60608080；5cm5cm深处深处40405050。 高度火高度火, 3500, 350010000KW/

4、m, 10000KW/m, 土壤表面土壤表面500500750750，距地表，距地表1cm1cm深处深处350350450450；3cm3cm深处深处150150300300；5cm5cm深处小于深处小于100100。 强度火强度火, , 大于大于10000KW/m, 10000KW/m, 土壤表面温度大于土壤表面温度大于750750。第3页/共72页2021-11-242.2.火对土壤温度的间接影响：是指火烧火对土壤温度的间接影响：是指火烧以后土壤温度的改变以后土壤温度的改变l火烧后，留在地表的灰分和木炭可吸收火烧后，留在地表的灰分和木炭可吸收大量太阳辐射，使土壤温度升高。大量太阳辐射，使土

5、壤温度升高。l火烧后，没有了植被的覆盖，阳光直射火烧后，没有了植被的覆盖，阳光直射地面引起的土壤温度的升高。地面引起的土壤温度的升高。第4页/共72页2021-11-253.3.影响因素：影响因素：可燃物类型：可燃物类型：不同可燃物类型燃烧时的土壤温度也不同。草本植物不同可燃物类型燃烧时的土壤温度也不同。草本植物群落的地表温度是群落的地表温度是150150250250；灌木植物群落的地；灌木植物群落的地表温度是表温度是700700以上。以上。枯枝落叶层的厚度：枯枝落叶层的厚度：地表枯枝落叶层越厚，可燃物负荷量大，燃烧放出的地表枯枝落叶层越厚，可燃物负荷量大，燃烧放出的热量越大。热量越大。枯枝落

6、叶的紧密度：枯枝落叶的紧密度：紧密度适中，燃烧速度最快，释放的能量越大。紧密度适中，燃烧速度最快，释放的能量越大。枯枝落叶的含水率：枯枝落叶的含水率：含水率的大小决定着枯枝落叶的燃烧速度或是否能够含水率的大小决定着枯枝落叶的燃烧速度或是否能够燃烧。燃烧。第5页/共72页2021-11-26（二）土壤物理性质的变化（二）土壤物理性质的变化 1.1.土壤质地土壤质地 不同的土壤质地有不同的导热率，从而影响土不同的土壤质地有不同的导热率，从而影响土壤的热量传递的数量和速度。壤的热量传递的数量和速度。 沙土和沙壤土比粘土的传热速度快三倍，所以沙土和沙壤土比粘土的传热速度快三倍，所以沙土和沙壤土的土壤温

7、度增加较快。沙土和沙壤土的土壤温度增加较快。 2.2.土壤含水率土壤含水率 土壤含水率越大，吸收的热量越多，能迅速向土壤含水率越大，吸收的热量越多，能迅速向下层传递热量。下层传递热量。第6页/共72页2021-11-27 3.3.土壤结构与通透性土壤结构与通透性 火烧对土壤影响最大的是土壤结构的改变。火烧对土壤影响最大的是土壤结构的改变。一一般来讲，低强度火不会直接影响土壤结构。高般来讲，低强度火不会直接影响土壤结构。高强度火可烧毁土壤有机质，破坏土壤的团粒结强度火可烧毁土壤有机质，破坏土壤的团粒结构。构。 土壤结构的破坏直接影响土壤的通透性。土壤结构的破坏直接影响土壤的通透性。 抗水层：抗水

8、层：火烧土壤表面的枯枝落叶层下面生成一些火烧土壤表面的枯枝落叶层下面生成一些不溶于水的物质。由于火烧使土壤形成较大的温度不溶于水的物质。由于火烧使土壤形成较大的温度梯度，在热的蒸馏作用下，使这些物质向土壤下层梯度，在热的蒸馏作用下，使这些物质向土壤下层扩散，结果在不同的土壤深度，这些不溶于水的物扩散，结果在不同的土壤深度，这些不溶于水的物质附着在土壤颗粒的表面，当水分下渗时，就形成质附着在土壤颗粒的表面，当水分下渗时，就形成了一层不透水的了一层不透水的“抗水层抗水层”。 第7页/共72页2021-11-284.4.土壤侵蚀：土壤侵蚀： 地表迳流；地表迳流；坡度、植被盖度、降水强度；坡度、植被盖

9、度、降水强度；火强度：高强度火会增加土壤侵蚀，而低强度火对土壤火强度：高强度火会增加土壤侵蚀，而低强度火对土壤侵蚀的影响很小，甚至没有影响。侵蚀的影响很小，甚至没有影响。第8页/共72页2021-11-29 （三）土壤化学性质的变化（三）土壤化学性质的变化 土壤酸碱度和物质循环是土壤化学的主要特性土壤酸碱度和物质循环是土壤化学的主要特性。 直接影响表现为土壤无机物的分解；间接影响表现为把复杂的直接影响表现为土壤无机物的分解；间接影响表现为把复杂的有机物质转化为简单的无机物质，并重新与土壤发生化学反应。有机物质转化为简单的无机物质，并重新与土壤发生化学反应。 1.1.土壤土壤pHpH值值 原土壤

10、的原土壤的pHpH值，降雨量；值，降雨量； 负荷量和火强度。负荷量和火强度。 2.2.土壤有机质土壤有机质 火强度火强度 3.3.养分循环养分循环 氮在火烧后极易挥发（温度、土壤湿度）氮在火烧后极易挥发（温度、土壤湿度） 磷在土壤中速效磷增加（高温下挥发，全磷损失达磷在土壤中速效磷增加（高温下挥发，全磷损失达46%46%） 钾在土壤中的速效钾含量增加钾在土壤中的速效钾含量增加 钙和镁有增加钙和镁有增加第9页/共72页2021-11-210 （四）火对土壤微生物的影响（四）火对土壤微生物的影响 土壤微生物是土壤肥力的重要指标之一。土壤微生物是土壤肥力的重要指标之一。土壤微生物的数量的多少直接影响

11、森林土壤微生物的数量的多少直接影响森林生产力。火对土壤微生物的影响表现在两个方面：生产力。火对土壤微生物的影响表现在两个方面： 一是直接影响，火作为高温体直接作用于微生物，使其致死；一是直接影响，火作为高温体直接作用于微生物，使其致死； 二是间接影响，火烧改变土壤的理化性质，间接对微生物产生影响。二是间接影响，火烧改变土壤的理化性质，间接对微生物产生影响。 火强度、土壤的通透性、土壤含水量、土壤火强度、土壤的通透性、土壤含水量、土壤pHpH值、土壤温度以及土壤中可利用营值、土壤温度以及土壤中可利用营养等的变化均影响土壤微生物的种类和种群数量。养等的变化均影响土壤微生物的种类和种群数量。第10页

12、/共72页2021-11-211 （五）火在改善土壤环境中的应用（五）火在改善土壤环境中的应用1.1.在冷湿条件下，采用火烧能增加土壤温度，促进在冷湿条件下，采用火烧能增加土壤温度，促进土壤微生物的活动，加速土壤有机质的矿化过程。土壤微生物的活动，加速土壤有机质的矿化过程。2.2.对于一些不易分解的枯枝落叶，也可采用定期火对于一些不易分解的枯枝落叶，也可采用定期火烧加速其无机化过程。烧加速其无机化过程。3.3.在沼泽及高寒地区，如果定期火烧，可以改变土在沼泽及高寒地区，如果定期火烧，可以改变土壤的泥炭环境，提高土壤肥力。壤的泥炭环境，提高土壤肥力。4.4.在冻原地带，如果采用火烧会使永冻层下降

13、，扩在冻原地带，如果采用火烧会使永冻层下降，扩大森林的分布区。大森林的分布区。第11页/共72页2021-11-212二、火对空气温度的影响二、火对空气温度的影响 （一）直接影响（一）直接影响 火烧时，火烧时，600600以上的高温，增加空气温度，以上的高温，增加空气温度，但时间很短。但时间很短。 （二）间接影响（二）间接影响 是火烧后改变了地面温度的状况而引起的空是火烧后改变了地面温度的状况而引起的空气温度的改变气温度的改变 植被覆盖度减少，增加光照植被覆盖度减少，增加光照 木炭吸收热量，增加地面辐射的强度木炭吸收热量，增加地面辐射的强度第12页/共72页2021-11-213第13页/共7

14、2页2021-11-214三、火对水分的影响三、火对水分的影响 火烧对水的影响是间接的。主要表现在火烧后火烧对水的影响是间接的。主要表现在火烧后的植被、地被物、土壤以及生态环境的改变而的植被、地被物、土壤以及生态环境的改变而影响水分循环过程、水质及水生生物等方面。影响水分循环过程、水质及水生生物等方面。 （一）火对水分循环的影响（一）火对水分循环的影响 截留截留 渗透渗透 持水持水 积雪和融雪积雪和融雪 迳流迳流第14页/共72页2021-11-215 （二）火烧对河流的影响（二）火烧对河流的影响 火烧对下游水域的影响主要表现：火烧对下游水域的影响主要表现： 增加河流流量、增加河流的淤积和降低

15、水质（增加河流流量、增加河流的淤积和降低水质（ 混浊度；河水的化学组成）。混浊度；河水的化学组成）。 影响因素：影响因素： 火烧面积的大小、火的强度、土壤类型、河流的大小及其所处的地理位置等对火烧面积的大小、火的强度、土壤类型、河流的大小及其所处的地理位置等对河流都具有较大的影响。河流都具有较大的影响。 （三）火烧对水生生物的影响（三）火烧对水生生物的影响 水温的升高（可增加水温的升高（可增加1010以上）以上） 水质的变化水质的变化第15页/共72页2021-11-216四、火对空气的影响四、火对空气的影响（一）燃烧所产生的污染物质（一）燃烧所产生的污染物质二氧化碳二氧化碳一氧化碳一氧化碳硫

16、化物硫化物 臭氧臭氧含氮化合物含氮化合物 碳水化合物碳水化合物微粒物质（大于微粒物质（大于0.0020.002微米，小于微米，小于500500微米），能顺风远距离传播。微米），能顺风远距离传播。（二）烟雾（二）烟雾1.1.烟雾的产量烟雾的产量2.2.烟雾管理烟雾管理第16页/共72页2021-11-217第二节第二节 火与野生动物火与野生动物 对于野生动物来说，植被和其他生物构成其生境。对于野生动物来说，植被和其他生物构成其生境。自然火和人类用火导致的植被和环境的改变，已自然火和人类用火导致的植被和环境的改变，已经对野生动物的生境产生了重要的影响。经对野生动物的生境产生了重要的影响。第17页/

17、共72页2021-11-218 在较干燥的环境（例如草地）中，火较经常发在较干燥的环境（例如草地）中，火较经常发生，但是强度较低。这些火阻止灌木和树木的生，但是强度较低。这些火阻止灌木和树木的发展而降低生境的多样性。这样的火即不利于发展而降低生境的多样性。这样的火即不利于野生动物，也不利于所有的生物种类。野生动物，也不利于所有的生物种类。 小型哺乳动物在火烧中得以生存完全取决于火小型哺乳动物在火烧中得以生存完全取决于火烧的均匀性、强度、大小和持续时间，还取决烧的均匀性、强度、大小和持续时间，还取决于火烧是动物在土壤表面的位置和运动能力于火烧是动物在土壤表面的位置和运动能力。 第18页/共72页

18、2021-11-219一、火对野生动物的影响一、火对野生动物的影响 ( (一一) )直接影响直接影响火对野生动物（火对野生动物（wildlifewildlife）的直接影响主要表现在烧伤和致死两个方面。）的直接影响主要表现在烧伤和致死两个方面。( (二二) )间接影响间接影响1.1.火烧改变了野生动物的栖息环境火烧改变了野生动物的栖息环境2.2.火烧后的野生动物食源的改变影响野生动物的种类变化火烧后的野生动物食源的改变影响野生动物的种类变化3.3.火烧能改变野生动物的种间竞争关系火烧能改变野生动物的种间竞争关系4.4.火烧还能影响野生动物之间的捕食与被捕食关系火烧还能影响野生动物之间的捕食与被

19、捕食关系 第19页/共72页2021-11-220二、火烧后各种动物的变化二、火烧后各种动物的变化 （一）无脊椎动物（一）无脊椎动物蚯蚓减少蚯蚓减少50%50%；对蚂蚁影响小；蝗虫增加；鞘翅目减少；对蚂蚁影响小；蝗虫增加；鞘翅目减少（二）鱼类（二）鱼类淤积、流量、养分、温度、灭火剂等淤积、流量、养分、温度、灭火剂等（三）爬行动物（三）爬行动物蜥蜴、蛇蜥蜴、蛇（四）鸟类（四）鸟类间接影响鸟类间接影响鸟类（五）哺乳动物（五）哺乳动物啮齿类动物（鼠）下降；草食动物（鹿）啮齿类动物（鼠）下降；草食动物（鹿） 第20页/共72页2021-11-221三、野生动物对火的反应三、野生动物对火的反应 高强度大

20、面积火灾能使大部分动物致死，即高强度大面积火灾能使大部分动物致死，即使大象等大型动物也不例外；低强度火，可使大象等大型动物也不例外；低强度火，可以使大多数动物生存下来。以使大多数动物生存下来。 在森林火灾面前，动物的反应是多种多样的。在森林火灾面前，动物的反应是多种多样的。对野生动物的影响取决于火的种类、火强度、对野生动物的影响取决于火的种类、火强度、植被状况以及动物本身的特性。植被状况以及动物本身的特性。第21页/共72页2021-11-222 （一）逃避行为（一）逃避行为 有些动物对火的反应很灵敏，火来时或火到来之前就采取逃跑等方式进行躲避。 （二）待死行为（二）待死行为 天鹅、驯鹿 （三

21、）吸引行为（三）吸引行为 1.火焰吸引（蜻蜓） 2.烟雾吸引（烟蝇） 3.热吸引（活甲虫、活球蚜） 4.食物吸引（鸟类、食肉动物、）第22页/共72页2021-11-223四、野生动物对火行为的影响四、野生动物对火行为的影响 野生动物的行为活动对林火的发生及火行为具有一定的影响。野生动物的行为活动对林火的发生及火行为具有一定的影响。 （一）昆虫的活动与林火的发生（一）昆虫的活动与林火的发生 害虫时很多或大片的林木死亡，留下大量的枯立木和病腐木，使森林的燃烧性增害虫时很多或大片的林木死亡，留下大量的枯立木和病腐木，使森林的燃烧性增加加 例如，在美国的例如，在美国的80-15080-150年的松林

22、中，小蠹虫的大发生时林木大量死亡，从而导致年的松林中，小蠹虫的大发生时林木大量死亡，从而导致森林火灾的发生。森林火灾的发生。第23页/共72页2021-11-224 （二）食草动物与森林燃烧性（二）食草动物与森林燃烧性 森林中某些食草动物（鹿、麋、驼鹿等）及一森林中某些食草动物（鹿、麋、驼鹿等）及一些啮齿类动物（河狸），大量啃食草本植物，些啮齿类动物（河狸），大量啃食草本植物，降低森林的燃烧性。降低森林的燃烧性。 （三）啮齿类动物与雷击火发生（三）啮齿类动物与雷击火发生 啮齿类动物在树木顶端取食果实，常使树木顶啮齿类动物在树木顶端取食果实，常使树木顶端形成干枯的枝条，容易引起雷击火的发生端形成

23、干枯的枝条，容易引起雷击火的发生第24页/共72页2021-11-225五、火与野生动物保护五、火与野生动物保护 （一）不利因素 东北虎 紫貂 大熊猫 （二）有利因素 麋 驼鹿 松鸡第25页/共72页2021-11-226第三节第三节 火与植物火与植物 一、火对植物的影响二、植物对火的适应第26页/共72页2021-11-227一、火对植物的影响一、火对植物的影响 （一）直接影响（一）直接影响 1.1.伤害作用：伤害作用： 火烧使草本、灌木植物致死；火烧使草本、灌木植物致死； 火烧掉树木的叶和枝条；火烧掉树木的叶和枝条； 火烧伤树木，烧死树木火烧伤树木，烧死树木 2.2.促进作用：促进作用：

24、火烧加速植物宿存种子的释放；火烧加速植物宿存种子的释放； 火烧促进植物种子萌发；火烧促进植物种子萌发； 火烧促进迟开球果开裂火烧促进迟开球果开裂第27页/共72页2021-11-228（二）间接影响 主要指火烧迹地上植物的变化。 阳性植物增加，阴性植物减少 固N植物增加，含N植物减少 浆果类植物增加第28页/共72页2021-11-229二、植物对火的适应二、植物对火的适应 （一）植物的种子对温度有较强的忍耐力 大多数植物的种子能耐115-127（5min）的高温，并且在这种处理后萌发能力增强。 （二）植物叶子 叶子的理化性质与抗火性 挥发性油类，如松类； 灰分、水分，如木荷、落叶松、水曲柳等

25、 丛生叶子对顶芽的保护（叶子的着生位置） 火烧后叶子的叶绿素含量增加（自我调节）第29页/共72页2021-11-230二、植物对火的适应二、植物对火的适应 （三）树皮（抗火性） 厚度 结构 （四）根的无性繁殖 植物根的萌发能力越强，种群对火的适应能力越强。有些树种火烧后能从根部的不定芽产生萌条（根蘖）。地下茎、树干的基部等。 （五）促进植物和树木开花结实 1. 光照（火烧疏伐） 2. C/N增加 3. 火烧增温 第30页/共72页2021-11-231第31页/共72页2021-11-232第32页/共72页2021-11-233 （六）耐火树种和抗火树种（六）耐火树种和抗火树种 1.1.耐

26、火树种耐火树种 耐火树种耐火树种是指树木遭火烧后仍具有生存能力的树种。一般耐火树种具有较强的是指树木遭火烧后仍具有生存能力的树种。一般耐火树种具有较强的萌芽更新的能力。如樟树、檫树、油茶、桉树、白桦等。萌芽更新的能力。如樟树、檫树、油茶、桉树、白桦等。 2.2.抗火树种抗火树种 抗火树种抗火树种是指对林火燃烧和蔓延有较强抵抗能力的树种，又称防火树种。是营是指对林火燃烧和蔓延有较强抵抗能力的树种，又称防火树种。是营造防火林带的组成树种。这种树木具有较厚的树皮、枝叶的油脂含量少、含水造防火林带的组成树种。这种树木具有较厚的树皮、枝叶的油脂含量少、含水量大，因而抗火能力强。如量大，因而抗火能力强。如

27、 东北林区的水曲柳、黄菠萝等；东北林区的水曲柳、黄菠萝等； 中南部地区的木荷、火力楠、木棉树等。中南部地区的木荷、火力楠、木棉树等。 第33页/共72页2021-11-234第四节第四节 火与植物群落火与植物群落 火与植物群落的相互关系有两个方面：火与植物群落的相互关系有两个方面： 一是火对植物群落的影响（直接和间接）一是火对植物群落的影响（直接和间接） 二是植物群落对火的反作用（抗性）二是植物群落对火的反作用（抗性）第34页/共72页2021-11-235一、群落的种类组成一、群落的种类组成 （一）抗火种（一）抗火种 抗火树种、灌木抗火树种、灌木 （二）耐火种（二）耐火种 具有萌芽能力的树种

28、、灌木，多年生草本具有萌芽能力的树种、灌木，多年生草本 （三）怕火种类（三）怕火种类 针叶树木、灌木针叶树木、灌木 第35页/共72页2021-11-236二、群落的结构二、群落的结构( (一一) )层次结构层次结构 一个完整的森林群落主要有乔木层、灌木层、一个完整的森林群落主要有乔木层、灌木层、草本层和苔藓层四个层次。乔木层分单层结构草本层和苔藓层四个层次。乔木层分单层结构（单层林）和复层结构（复层林）。（单层林）和复层结构（复层林）。 1.1.火烧直接改变层次结构：火烧直接改变层次结构： 烧除草、灌层；使不同种类构成的复层林变成单层烧除草、灌层；使不同种类构成的复层林变成单层林。林。 2.

29、2.火烧间接改变层次结构：火烧间接改变层次结构： 高强度火烧森林，更新后形成阳性的单层林。高强度火烧森林，更新后形成阳性的单层林。第36页/共72页2021-11-237( (二二) )水平结构水平结构 1.1.火烧影响：火烧影响： 高强度火烧后形成均一结构；低强度火烧，不高强度火烧后形成均一结构；低强度火烧，不均匀，形成多样结构。均匀，形成多样结构。 2.2.适应与抗性：适应与抗性： 高郁闭度可抑制火的燃烧；群落镶嵌和内部镶高郁闭度可抑制火的燃烧；群落镶嵌和内部镶嵌可阻止火的蔓延或降低火的蔓延速度。嵌可阻止火的蔓延或降低火的蔓延速度。第37页/共72页2021-11-238( (三三) )年

30、龄结构年龄结构1.1.同龄林：同龄林：幼林；成林幼林；成林2.2.异龄林：异龄林：针叶林针叶林 第38页/共72页2021-11-239第四节第四节 火与植物群落火与植物群落 火与植物群落的相互关系有哪些方面：火与植物群落的相互关系有哪些方面：1.群落成层性与燃烧性的关系群落成层性与燃烧性的关系.2.火对群落年龄结构的影响火对群落年龄结构的影响.3.火对树种组成的影响火对树种组成的影响.4.火对群落更新方式的影响火对群落更新方式的影响5.火对森林群落高度的影响火对森林群落高度的影响6.火对森林群落稳定性的影响火对森林群落稳定性的影响第39页/共72页2021-11-2401.群落成层性与燃烧性

31、的关系群落成层性与燃烧性的关系 群落成层性与燃烧性的关系密切。群落成层性主要表现在垂直结构和水平结构两方面。群落成层性与燃烧性的关系密切。群落成层性主要表现在垂直结构和水平结构两方面。 一方面，层次多的群落一方面，层次多的群落,则生产力高，可燃物多，燃烧时易形成树冠火。则生产力高，可燃物多，燃烧时易形成树冠火。 另一方面，群落的成层性能影响群落内小气候的变化。层次多，透光性差，湿度大，温度低。造成不利于另一方面，群落的成层性能影响群落内小气候的变化。层次多，透光性差，湿度大，温度低。造成不利于林火发生的环境条件。林火发生的环境条件。 可根据群落成层性与燃烧性的关系开展森林放火。可根据群落成层性

32、与燃烧性的关系开展森林放火。第40页/共72页2021-11-2412.火对群落年龄结构的影响火对群落年龄结构的影响. 天然林多为异龄林，但高强度火烧后能导致同龄林的形成。因为，火烧迹地上最先入侵的是一些阳性喜光天然林多为异龄林，但高强度火烧后能导致同龄林的形成。因为，火烧迹地上最先入侵的是一些阳性喜光树种，种子小，易传播，生长快，竞争力强，常形成同龄或近似同龄的林分。树种，种子小，易传播，生长快，竞争力强，常形成同龄或近似同龄的林分。第41页/共72页2021-11-2423.火对树种组成的影响火对树种组成的影响. 群落中植物种类的多少在很大程度上受环境条件的影响群落中植物种类的多少在很大程

33、度上受环境条件的影响。高强度的火烧或火的多次作用，将使群落物种组。高强度的火烧或火的多次作用，将使群落物种组成发生根本的改变。通常来讲，火烧后针叶树被阔叶树取代。成发生根本的改变。通常来讲，火烧后针叶树被阔叶树取代。第42页/共72页2021-11-2434.4.火对群落更新方式的影响火对群落更新方式的影响 稳定森林群落的更新，都是通过有性繁殖（种子）来完成的。火烧后，群落常被一些具有无性（多为喜光稳定森林群落的更新，都是通过有性繁殖（种子）来完成的。火烧后，群落常被一些具有无性（多为喜光树种）更新能力的树种取代。形成能通过有性繁殖，又能通过无性更新的群落。如果火烧频率大，常形成树种）更新能力

34、的树种取代。形成能通过有性繁殖，又能通过无性更新的群落。如果火烧频率大，常形成只靠无性更新的萌生林。只靠无性更新的萌生林。第43页/共72页2021-11-2445.火对森林群落高度的影响火对森林群落高度的影响 通常来讲，耐荫树种比喜光树种的林木高，实生的林木比萌生的高。因此，火烧后，群落的高度显著下降。通常来讲，耐荫树种比喜光树种的林木高，实生的林木比萌生的高。因此，火烧后，群落的高度显著下降。第44页/共72页2021-11-245第45页/共72页2021-11-2466.火对森林群落稳定性的影响火对森林群落稳定性的影响 群落的稳定性与群落所处的演替阶段有着密切的关系群落的稳定性与群落所

35、处的演替阶段有着密切的关系。然而，无论在演替任何阶段进行强度火烧，都会使。然而，无论在演替任何阶段进行强度火烧，都会使群落的群落的稳定性下降。稳定性下降。主要表现在植物种类减少，环境单一，植物竞争激烈，抗干扰能力下降，火烧后演替主要表现在植物种类减少，环境单一，植物竞争激烈，抗干扰能力下降，火烧后演替起来的群落燃烧性加大起来的群落燃烧性加大。但是，低强度的营林用火可增加群落的稳定性。但是，低强度的营林用火可增加群落的稳定性。第46页/共72页2021-11-247四、火与森林演替四、火与森林演替1. 1. 原生演替原生演替. .火在原生演替中的作用表现在高强度的森林火灾对原有生态系统的毁灭作用

36、火在原生演替中的作用表现在高强度的森林火灾对原有生态系统的毁灭作用. .2. 2. 次生演替次生演替. .(1)(1)火烧迹地上树种的组成或种源火烧迹地上树种的组成或种源(2)(2)火烧后生境条件火烧后生境条件(3)(3)林木的发育期林木的发育期( (决定树种在次生演替中的竞争能力大小决定树种在次生演替中的竞争能力大小).).落叶松落叶松- -白桦白桦. .(4)(4)火强度的影响火强度的影响( (对林木的破坏程度对林木的破坏程度, ,火强度大火强度大, , 演替需时间越长演替需时间越长.).)第47页/共72页2021-11-248四、火与森林演替四、火与森林演替 3. 3. 进展演替和逆行

37、演替进展演替和逆行演替. . 取决于林火干扰的强度和森林群落的抗火性能取决于林火干扰的强度和森林群落的抗火性能. .演替弹性极限演替弹性极限. . 4.4.偏途演替（偏途演替（DisclimaxDisclimax）. . 是指演替过程中离开了原来的演替系列，朝另外的途径发展，且又具有一定是指演替过程中离开了原来的演替系列，朝另外的途径发展，且又具有一定的稳定性。如小兴安岭的蒙古栎林的稳定性。如小兴安岭的蒙古栎林. . 5.5.火顶级火顶级(Subclimax). (Subclimax). 是指用火来维持的亚顶级群落。如美国南方松林是指用火来维持的亚顶级群落。如美国南方松林(P142).(P14

38、2).第48页/共72页2021-11-249第六节第六节 火与生物多样性火与生物多样性 一、火的特性及其生态意义一、火的特性及其生态意义 二、火与生物多样性的关系二、火与生物多样性的关系 三、计划火烧在生物多样性保护中应用三、计划火烧在生物多样性保护中应用 第49页/共72页2021-11-250一、火的特性及其生态意义一、火的特性及其生态意义 火作用于生物个体、群落的剧烈程度，取决于火作用于生物个体、群落的剧烈程度，取决于火的特性，即火强度、火的大小、火频度和火火的特性，即火强度、火的大小、火频度和火周期周期。 （一）火强度（一）火强度（Fire IntensityFire Intensi

39、ty） 火强度是衡量火释放能量大小的一个指标。一般火强度是衡量火释放能量大小的一个指标。一般表示为火线强度（表示为火线强度（ fireline intensityfireline intensity），即），即单位火线长度、单位时间内释放的热量，单位是单位火线长度、单位时间内释放的热量，单位是KW/mKW/m， 森林中的火强度大约在森林中的火强度大约在202060000KW/m60000KW/m。第50页/共72页2021-11-251 火强度一般分三级：火强度一般分三级： 低强度（低强度（500KW/m500KW/m）、）、 中强度中强度( 500 ( 500 3500KW/m )3500K

40、W/m )和高强度和高强度( (3500KW/m)3500KW/m) 不同的火强度对生物的影响是不一样的。在林内，不同的火强度对生物的影响是不一样的。在林内， 低强度的火只能烧掉地表的枯落物和枯草，而对林木的危害较小。火烧后，裸低强度的火只能烧掉地表的枯落物和枯草，而对林木的危害较小。火烧后，裸露的地表有利于种子的发芽生根，对森林更新有促进作用。露的地表有利于种子的发芽生根，对森林更新有促进作用。 高强度火则烧毁林木，破坏林分结构，甚至烧毁整个森林。高强度火则烧毁林木，破坏林分结构，甚至烧毁整个森林。 一般来说，火强度在一般来说，火强度在4000KW/m4000KW/m以上时，林火可烧以上时，

41、林火可烧毁森林中的所有生物和有机质。因此，只有小于毁森林中的所有生物和有机质。因此，只有小于这个强度的火才有生态意义。这个强度的火才有生态意义。第51页/共72页2021-11-252 （二）火的大小（二）火的大小（Fire SizeFire Size，火灾面积，火灾面积 ） 火的大小是衡量一次火灾火烧面积的大小的一个火的大小是衡量一次火灾火烧面积的大小的一个指标。一般表示为总过火面积和森林过火面积，指标。一般表示为总过火面积和森林过火面积，单位是单位是haha或或hmhm2 2。 火烧面积的大小影响着火烧后火烧迹地上植被的火烧面积的大小影响着火烧后火烧迹地上植被的恢复和重建。恢复和重建。 小

42、面积的火烧对森林环境影响较小，树木和植物的种子在较短距离上散布和传小面积的火烧对森林环境影响较小，树木和植物的种子在较短距离上散布和传播，可使森林的快速恢复；播，可使森林的快速恢复； 而大面积的火烧，尤其是高强度火烧毁大面积的森林，使森林环境严重破坏，而大面积的火烧，尤其是高强度火烧毁大面积的森林，使森林环境严重破坏，大片树木死亡，林木种子的传播途径由于距离远被中断，使森林更新极其困难。大片树木死亡，林木种子的传播途径由于距离远被中断，使森林更新极其困难。大面积火烧可使森林变为低价值林地或草地。大面积火烧可使森林变为低价值林地或草地。 第52页/共72页2021-11-253 （三）火灾频度与

43、火灾周期（三）火灾频度与火灾周期 火灾频度（火灾频度（Fire FrequencyFire Frequency）是指一个地段上在）是指一个地段上在一段时间内（如一段时间内（如1010年、年、5050年、年、100 100 年）火灾发生年）火灾发生的次数。的次数。 火灾周期（火灾周期（Fire CycleFire Cycle）是指一个地区的火灾呈）是指一个地区的火灾呈周期性发生时，两次火灾之间所间隔的年限，又周期性发生时，两次火灾之间所间隔的年限，又称火灾间隔期（称火灾间隔期（fire interval fire interval ） 。 一般讲，火灾频度高，则火灾周期短。一般讲，火灾频度高，则

44、火灾周期短。第53页/共72页2021-11-254 大火灾的发生频率和周期与可燃物量积累的多少大火灾的发生频率和周期与可燃物量积累的多少有关。有关。 由森林植被所构成的森林可燃物，在火烧以后，可燃物负荷量有一个从少到多由森林植被所构成的森林可燃物，在火烧以后，可燃物负荷量有一个从少到多的积累过程。可燃物积累越多，发生大火灾的可能性也越大。的积累过程。可燃物积累越多，发生大火灾的可能性也越大。 当一个地区的火灾周期小于群落优势树种的结实当一个地区的火灾周期小于群落优势树种的结实年龄时，森林群落因缺乏种源无法自我更新，树年龄时，森林群落因缺乏种源无法自我更新，树种被一些低价值的速生种类所替代。由

45、于森林环种被一些低价值的速生种类所替代。由于森林环境发生变化，原林分中的一些林下植物和动物种境发生变化，原林分中的一些林下植物和动物种类消失。类消失。 反之，火周期长，则火烧后森林植被的恢复较快，反之，火周期长，则火烧后森林植被的恢复较快，大多数生物种类得以保存。大多数生物种类得以保存。 第54页/共72页2021-11-255二、火与生物多样性的关系二、火与生物多样性的关系 生物多样性（生物多样性（BiodiversityBiodiversity）是指生物的种类及其变异是指生物的种类及其变异和由这些生物所构成的生态系统的复杂性，是所有生命和由这些生物所构成的生态系统的复杂性，是所有生命系统的

46、基本特征。它体现了不同生态系统、不同物种、系统的基本特征。它体现了不同生态系统、不同物种、不同个体和基因及其之间的相互关系。不同个体和基因及其之间的相互关系。 对一个较大区域来讲，森林火灾一般不会造成物种的灭对一个较大区域来讲，森林火灾一般不会造成物种的灭绝，但林火烧毁树木和其它植被必然对生物多样性的四绝，但林火烧毁树木和其它植被必然对生物多样性的四个水平（个水平（遗传多样性（遗传多样性（genetic diversitygenetic diversity）、物种多）、物种多样 性 （样 性 （ s p e c i e s d i v e r s i t ys p e c i e s d i

47、v e r s i t y ） 、 生 态 系 统 多 样 性） 、 生 态 系 统 多 样 性（ecosystem diversityecosystem diversity）和景观多样性（）和景观多样性（landscape landscape diversitydiversity）中的各种生态过程产生巨大的影响。同时，）中的各种生态过程产生巨大的影响。同时，生物多样性的高低也会影响到森林火灾的发生和发展。生物多样性的高低也会影响到森林火灾的发生和发展。 第55页/共72页2021-11-256 （一）火与物种多样性（一）火与物种多样性 一个地区的物种多样性（一个地区的物种多样性（specie

48、s diversityspecies diversity）是由生活在这个地区的多个种群及其个体综合体是由生活在这个地区的多个种群及其个体综合体现的。现的。 火可以直接烧死植物、动物和微生物的个体，使火可以直接烧死植物、动物和微生物的个体，使种群的数量下降；种群的数量下降； 火也可以改变局部的环境条件，间接影响生物种火也可以改变局部的环境条件，间接影响生物种群的生存和个体数量。群的生存和个体数量。 从而，影响着物种多样性。从而，影响着物种多样性。第56页/共72页2021-11-257 火对物种多样性影响，因火的种类和特性不同，火对物种多样性影响，因火的种类和特性不同，而出现不同的后果：而出现不

49、同的后果： 高强度火如果火烧面积较大，而且火烧频繁，会高强度火如果火烧面积较大，而且火烧频繁，会使一定范围内部分生物种类消失，植被恢复较慢。使一定范围内部分生物种类消失，植被恢复较慢。 低强度火在火烧面积较大时，往往燃烧不均匀，低强度火在火烧面积较大时，往往燃烧不均匀，一般不会导致生物种类的灭绝，而只是数量的减一般不会导致生物种类的灭绝，而只是数量的减少。局部环境的改变，一些群落中有其它生物种少。局部环境的改变，一些群落中有其它生物种类侵入，会使生物多样性增大。类侵入，会使生物多样性增大。第57页/共72页2021-11-258 生物的种类不同，其抗火性和易燃性（生物的种类不同，其抗火性和易燃

50、性（flammabilityflammability）也不）也不一样。难燃种类对火有一定的抵抗能力，并在一定程度上降一样。难燃种类对火有一定的抵抗能力，并在一定程度上降低火的蔓延速度和强度，可减轻火对易燃的生物种类的伤害。低火的蔓延速度和强度，可减轻火对易燃的生物种类的伤害。 例如，在针阔混交林中，阔叶树抗火性强、易燃性低，对火强度例如，在针阔混交林中，阔叶树抗火性强、易燃性低，对火强度有降低作用，而使易燃的针叶树免受大火的伤害。有降低作用，而使易燃的针叶树免受大火的伤害。第58页/共72页2021-11-259 （二）火与生态系统多样性（二）火与生态系统多样性 生态系统多样性（生态系统多样性

51、（ecosystem diversityecosystem diversity）是指）是指生态系统中生物种类、结构、功能的丰富程度和生态系统中生物种类、结构、功能的丰富程度和复杂性。复杂性。 高强度、大面积的森林火灾，使生态系统内的生高强度、大面积的森林火灾，使生态系统内的生物的种类和数量锐减，频繁的火烧使一些生物种物的种类和数量锐减，频繁的火烧使一些生物种类灭绝。尤其是群落优势种的逆行更替，使生态类灭绝。尤其是群落优势种的逆行更替，使生态系统的结构简单化，物质循环和能量流动的渠道系统的结构简单化，物质循环和能量流动的渠道受阻，系统功能变差，生产力低下，生态系统的受阻，系统功能变差，生产力低下

52、，生态系统的稳定性和多样性降低。稳定性和多样性降低。第59页/共72页2021-11-260 低强度、小面积的火烧能增加生物多样性，这种低强度、小面积的火烧能增加生物多样性，这种作用表现在：在森林中，由于燃烧不均匀，造成作用表现在：在森林中，由于燃烧不均匀，造成的局部环境的改变，使环境多样化，利于新种的的局部环境的改变，使环境多样化，利于新种的侵入；侵入； 低强度火烧可以增加地温，加速有机质的分解有低强度火烧可以增加地温，加速有机质的分解有利于植物的生长和数量的增加；低强度火烧可促利于植物的生长和数量的增加；低强度火烧可促进迟开球果的开裂和种子的萌发，使植物和树木进迟开球果的开裂和种子的萌发，

53、使植物和树木快速更新；快速更新； 低强度火烧后，使林地上的萌条增多，在一定程低强度火烧后，使林地上的萌条增多，在一定程度上改善动物的食物条件，增大动物的种群数量。度上改善动物的食物条件，增大动物的种群数量。第60页/共72页2021-11-261 低强度火烧加速有机物质内营养物质的释放和再利用，促进低强度火烧加速有机物质内营养物质的释放和再利用，促进了物质循环和能量的转换，提高生态系统生产力。了物质循环和能量的转换，提高生态系统生产力。 生态系统多样性高，则生物种类丰富，结构复杂，可使群落生态系统多样性高，则生物种类丰富，结构复杂，可使群落的燃烧性（的燃烧性（combustibilitycom

54、bustibility）降低，对森林火灾有一定的抵）降低，对森林火灾有一定的抵抗作用。抗作用。 第61页/共72页2021-11-262 （三）火与遗传多样性（三）火与遗传多样性 遗传多样性（遗传多样性（genetic diversitygenetic diversity）是指物种内部表现在分子、细胞、个体三个水）是指物种内部表现在分子、细胞、个体三个水平上的遗传变异度。平上的遗传变异度。 现代遗传学证明，一个物种除孤雌生殖和一卵双生子外，没有两个个体的基因组是一现代遗传学证明，一个物种除孤雌生殖和一卵双生子外，没有两个个体的基因组是一致的。种内染色体、酶蛋白质、致的。种内染色体、酶蛋白质、D

55、NA DNA 等广泛存在着多态性。物种外部形态有着丰富等广泛存在着多态性。物种外部形态有着丰富的亚种分化。的亚种分化。 火烧后的环境的变化，特别是反复火烧造成的环境的改变，使某些植物改变自身的一火烧后的环境的变化，特别是反复火烧造成的环境的改变，使某些植物改变自身的一些特性和特征以适应新的环境。这种自身特性的改变是通过基因的改变而实现的。些特性和特征以适应新的环境。这种自身特性的改变是通过基因的改变而实现的。 例如，大兴安岭的兴安落叶松为适应火烧，根部的树皮可增厚到例如，大兴安岭的兴安落叶松为适应火烧，根部的树皮可增厚到10cm10cm以上。以上。第62页/共72页2021-11-263 低强

56、度小面积的火烧可造成森林环境的多样化，低强度小面积的火烧可造成森林环境的多样化，诱发物种的基因发生突变和改组，使物种的遗传诱发物种的基因发生突变和改组，使物种的遗传多样性增大。多样性增大。 而高强度火会将植被全部烧毁，使这种作用消失。而高强度火会将植被全部烧毁，使这种作用消失。 一个物种内的遗传多样性高，亚种丰富，种群对一个物种内的遗传多样性高，亚种丰富，种群对外界环境的干扰适应能力强，种群中某些个体对外界环境的干扰适应能力强，种群中某些个体对火具有一定的抵抗能力，可使这个物种在森林火火具有一定的抵抗能力，可使这个物种在森林火灾中生存下来。灾中生存下来。 第63页/共72页2021-11-26

57、4 （四）火与景观多样性（四）火与景观多样性 景观多样性（景观多样性（landscape diversitylandscape diversity）是指一个景观或景）是指一个景观或景观要素之间在空间结构、功能机制和时间动态方面的异质观要素之间在空间结构、功能机制和时间动态方面的异质性或复杂性。性或复杂性。 景观多样性主要研究组成景观的斑块在数量、大小、形状景观多样性主要研究组成景观的斑块在数量、大小、形状和景观的类型、分布及其斑块间的连接性、连通性等结构和景观的类型、分布及其斑块间的连接性、连通性等结构和功能上的多样性，和功能上的多样性， 异质性（异质性（heterogeneityhetero

58、geneity）是景观的根本属性。）是景观的根本属性。 高异质性的景观是由数量较多的小嵌块体构成，含有较多高异质性的景观是由数量较多的小嵌块体构成，含有较多的边缘生境，适于边缘种的生长及动物的繁殖、觅食和栖的边缘生境，适于边缘种的生长及动物的繁殖、觅食和栖息。它通常具有许多生态系统类型，而每种生态系统又有息。它通常具有许多生态系统类型，而每种生态系统又有各自独特的生物区系或物种库。所以，该景观总的物种多各自独特的生物区系或物种库。所以，该景观总的物种多样性也较高。样性也较高。第64页/共72页2021-11-265 景观多样性和景观异质性有密切的关系。景观多样性和景观异质性有密切的关系。 异质性是景观生态学中使用最为广泛的概念之一，而多样性是生物学中使用很广的概异质性是景观生态学中使用最为广泛的概念之一，而多样性是生物学中使用很广的概念。念。 异质性的存在决定了景观空间格局的多样性和斑块多样性。异质性的存在决定了景观空间格局的多样性和斑块多样性。 景观异质性和景观多样性都是自然干扰、人类活动和植被的内源演替的结果。它们对景观异质性和景观多样性都是自然干扰、人类活动和植被的内源演替的结果。它们对物质、能量和物种在景观的迁移、转化和迁徒有重要的影响，是景观生态学研究的主物质、能量和物种在景观的迁移、转化和迁徒有重要的影响，是景观生态学研究的主要内容。要内容。 第