第三章+林火生态

1、2021-8-41 第三章第三章 林火生态林火生态 n林火生态林火生态 (Forest Fire Ecology)(Forest Fire Ecology)是研究火与森林环境和生物之是研究火与森林环境和生物之 间相互关系的一门学科。它是现代应用生态学的一个分支，是森间相互关系的一门学科。它是现代应用生态学的一个分支，是森 林防火、营林用火、生物防火的理论基础。林防火、营林用火、生物防火的理论基础。 n火生态学的内容包括：火生态学的内容包括：火对森林环境、野生动物、植物、植物群火对森林环境、野生动物、植物、植物群 落、森林生态系统的影响；动物、植物、林分、环境对火的制约落、森林生态系统的影响；动

2、物、植物、林分、环境对火的制约 作用；用火的理论和技术；等等。作用；用火的理论和技术；等等。 第一节第一节 火与森林环境火与森林环境 第二节第二节 火对野生动物的影响火对野生动物的影响 第三节第三节 火与植物火与植物 第四节第四节 火与植物群落火与植物群落 第五节第五节 火与森林生态系统的平衡火与森林生态系统的平衡 第六节第六节 火与生物多样性火与生物多样性 2021-8-42 第一节第一节 火与森林环境火与森林环境 n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。 n火影响的环境因子有土壤、温度、水分、火影响的环境因子有

3、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 2021-8-43 一、火对土壤的影响 n几乎每一次火灾都燃烧土壤表面的枯枝落叶，所几乎每一次火灾都燃烧土壤表面的枯枝落叶，所 以林火对土壤的影响很大。以林火对土壤的影响很大。 n火对土壤的影响首先是土壤温度的升高，进而影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。响土壤的物理性质、化学性质和土壤微生物。 n火对土壤的影响程度主要取决于土壤类型、土壤火

4、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。的含水率、火强度、火的持续时间等。 2021-8-44 n（一）土壤温度的变化（一）土壤温度的变化 u1.1.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, 土壤表层的温度在土壤表层的温度在100100以内，对以内，对 下层土壤的理化性质几乎没有什么影响。下层土壤的理化性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

5、 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，距地 表表1cm1cm深处深处200200300300；3cm3cm深处深处60608080；5cm5cm深处深处4040 5050。 高度火高度火, 3500, 350010000KW/m, 10000KW/m, 土壤表面土壤表面500500750750，距，距 地表地表1cm1cm深处深处350350450450；3cm3cm深处深处150150300300；5cm5cm深处深处 小于小于100100。 强度火强度火, , 大于

6、大于10000KW/m, 10000KW/m, 土壤表面温度大于土壤表面温度大于750750。 2021-8-45 u2.2.火对土壤温度的间接影响：是指火烧以火对土壤温度的间接影响：是指火烧以 后土壤温度的改变后土壤温度的改变 l火烧后，留在地表的灰分和木炭可吸收大火烧后，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。量太阳辐射，使土壤温度升高。 l火烧后，没有了植被的覆盖，阳光直射地火烧后，没有了植被的覆盖，阳光直射地 面引起的土壤温度的升高。面引起的土壤温度的升高。 2021-8-46 3.3.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

7、同。草本植物群不同可燃物类型燃烧时的土壤温度也不同。草本植物群 落的地表温度是落的地表温度是150150250250；灌木植物群落的地表温度；灌木植物群落的地表温度 是是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，燃烧放出的热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。量越大。 枯枝落叶的紧密度：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燃含水率的大小决定着枯枝落叶的燃烧速度或是

8、否能够燃 烧。烧。 2021-8-47 n（二）土壤物理性质的变化（二）土壤物理性质的变化 u1.1.土壤质地土壤质地 不同的土壤质地有不同的导热率，从而影响土壤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。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度增加较快。土和沙壤土的土壤温度增加较快。 u2.2.土壤含水率土壤含水率 土壤含水率越大，吸收的热量越多，能迅速向下土壤含水率越大，吸收的热量越多，能迅速向下 层传递热量。层传递热量。 2021-8-48 u3.3.土壤结构与通透性土壤结

9、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。一般一般 来讲，低强度火不会直接影响土壤结构。高强度来讲，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，破坏土壤的团粒结构。火可烧毁土壤有机质，破坏土壤的团粒结构。 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：抗水层：火烧土壤表面的枯枝落叶层下面生成一些不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梯度，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扩散，结在热的蒸馏作用下，使这

10、些物质向土壤下层扩散，结 果在不同的土壤深度，这些不溶于水的物质附着在土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，就形成了一层不透水壤颗粒的表面，当水分下渗时，就形成了一层不透水 的的“抗水层抗水层”。 2021-8-49 4.4.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、植被盖度、降水强度； 火强度：高强度火会增加土壤侵蚀，而低强度火火强度：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。对土壤侵蚀的影响很小，甚至没有影响。 2021-8-410 n（三）土壤化学性质的变化（三）土壤化学性质的变化 u

11、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。 u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。物质转化为简单的无机物质，并重新与土壤发生化学反应。 u1.1.土壤土壤pHpH值值 原土壤的原土壤的pHpH值，降雨量；值，降雨量； 负荷量和火强度。负荷量和火强度。 u2.2.土壤有机质土壤有机质 火强度火强度 u3.3.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

12、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 2021-8-411 n（四）火对土壤微生物的影响（四）火对土壤微生物的影响 u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：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，使其一是直接影响，火作为高温体直接作用于微生物，使其 致死；致死； 二是间接影响，火

13、烧改变土壤的理化性质，间接对微生二是间接影响，火烧改变土壤的理化性质，间接对微生 物产生影响。物产生影响。 u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。生物的种类和种群数量。 2021-8-412 n（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，促进土在冷湿条件下，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。壤微生物的活动，加速土壤有

14、机质的矿化过程。 2.2.对于一些不易分解的枯枝落叶，也可采用定期火烧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。加速其无机化过程。 3.3.在沼泽及高寒地区，如果定期火烧，可以改变土壤在沼泽及高寒地区，如果定期火烧，可以改变土壤 的泥炭环境，提高土壤肥力。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，扩大在冻原地带，如果采用火烧会使永冻层下降，扩大 森林的分布区。森林的分布区。 2021-8-413 二、火对空气温度的影响二、火对空气温度的影响 n（一）直接影响（一）直接影响 u火烧时，火烧时，600600以上的高温，增加空气温度，但以上的高

15、温，增加空气温度，但 时间很短。时间很短。 n（二）间接影响（二）间接影响 u是火烧后改变了地面温度的状况而引起的空气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 2021-8-414 2021-8-415 三、火对水分的影响三、火对水分的影响 n火烧对水的影响是间接的。主要表现在火烧后的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影响植被、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。水分循环过

16、程、水质及水生生物等方面。 n（一）火对水分循环的影响（一）火对水分循环的影响 u截留截留 渗透渗透 持水持水 u积雪和融雪积雪和融雪 迳流迳流 2021-8-416 n（二）火烧对河流的影响（二）火烧对河流的影响 u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水质（增加河流流量、增加河流的淤积和降低水质（ 混浊度；混浊度； 河水的化学组成）。河水的化学组成）。 u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。所处的地理位置等

17、对河流都具有较大的影响。 n（三）火烧对水生生物的影响（三）火烧对水生生物的影响 u水温的升高（可增加水温的升高（可增加1010以上）以上） u水质的变化水质的变化 2021-8-417 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），能顺风远微米），能顺风远 距离传播。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 2021-8-418

18、 第二节第二节 火与野生动物火与野生动物 n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，已经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。对野生动物的生境产生了重要的影响。 2021-8-419 n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

19、生动物，也不利于所有的生物种类。 n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。 2021-8-420 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）的直接影响主要表现在烧伤和 致死两个方面。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

20、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捕食关系 2021-8-421 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

21、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） 2021-8-422 三、野生动物对火的反应 n高强度大面积火灾能使大部分动物致死，即使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，可以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。大多数动物生存下来。 n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

22、状况以及动物本身的特性。植被状况以及动物本身的特性。 2021-8-423 n（一）逃避行为（一）逃避行为 u有些动物对火的反应很灵敏，火来时或火到来之前就采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。取逃跑等方式进行躲避。 n（二）待死行为（二）待死行为 u天鹅、驯鹿天鹅、驯鹿 n（三）吸引行为（三）吸引行为 u1.火焰吸引（蜻蜓）火焰吸引（蜻蜓） u2.烟雾吸引（烟蝇）烟雾吸引（烟蝇） u3.热吸引（活甲虫、活球蚜）热吸引（活甲虫、活球蚜） u4.食物吸引（鸟类、食肉动物、）食物吸引（鸟类、食肉动物、） 2021-8-424 四、野生动物对火行为的影响 n野生动

23、物的行为活动对林火的发生及火行为具有一定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。的影响。 n（一）昆虫的活动与林火的发生（一）昆虫的活动与林火的发生 u害虫时很多或大片的林木死亡，留下大量的枯立木和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病腐木，使森林的燃烧性增加 u例如，在美国的例如，在美国的80-15080-150年的松林中，小蠹虫的大发生年的松林中，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。时林木大量死亡，从而导致森林火灾的发生。 2021-8-425 n（二）食草动物与森林燃烧性（二）食草动物与森林燃烧性 u森林中某些食草

24、动物（鹿、麋、驼鹿等）及一些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，降低啮齿类动物（河狸），大量啃食草本植物，降低 森林的燃烧性。森林的燃烧性。 n（三）啮齿类动物与雷击火发生（三）啮齿类动物与雷击火发生 u啮齿类动物在树木顶端取食果实，常使树木顶端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形成干枯的枝条，容易引起雷击火的发生 2021-8-426 五、火与野生动物保护 n（一）不利因素（一）不利因素 u东北虎东北虎 u紫貂紫貂 u大熊猫大熊猫 n（二）有利因素（二）有利因素 u麋麋 u驼鹿驼鹿 u松鸡松鸡 202

25、1-8-427 第三节第三节 火与植物火与植物 n一、火对植物的影响一、火对植物的影响 n二、植物对火的适应二、植物对火的适应 2021-8-428 一、火对植物的影响 n（一）直接影响（一）直接影响 u1.1.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 u2.2.促进作用：促进作用： 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 2021-8-429 n（二）间接影响（二）间

26、接影响 u主要指火烧迹地上植物的变化。主要指火烧迹地上植物的变化。 阳性植物增加，阴性植物减少阳性植物增加，阴性植物减少 固固N植物增加，含植物增加，含N植物减少植物减少 浆果类植物增加浆果类植物增加 2021-8-430 二、植物对火的适应 n（一）植物的种子对温度有较强的忍耐力（一）植物的种子对温度有较强的忍耐力 u大多数植物的种子能耐大多数植物的种子能耐115-127（5min）的高温，并且）的高温，并且 在这种处理后萌发能力增强。在这种处理后萌发能力增强。 n（二）植物叶子（二）植物叶子 u叶子的理化性质与抗火性叶子的理化性质与抗火性 挥发性油类，如松类；挥发性油类，如松类； 灰分、水

27、分，如木荷、落叶松、水曲柳等灰分、水分，如木荷、落叶松、水曲柳等 u丛生叶子对顶芽的保护（叶子的着生位置）丛生叶子对顶芽的保护（叶子的着生位置） u火烧后叶子的叶绿素含量增加（自我调节）火烧后叶子的叶绿素含量增加（自我调节） 2021-8-431 二、植物对火的适应 n（三）树皮（抗火性）（三）树皮（抗火性） u厚度厚度 u结构结构 n（四）根的无性繁殖（四）根的无性繁殖 u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。后能从根部的不定芽产生萌条（根蘖）。地下茎、树

28、干的基部等。 n（五）促进植物和树木开花结实（五）促进植物和树木开花结实 u1. 光照（火烧疏伐）光照（火烧疏伐） u2. C/N增加增加 u3. 火烧增温火烧增温 2021-8-432 2021-8-433 2021-8-434 n（六）耐火树种和抗火树种（六）耐火树种和抗火树种 u1.1.耐火树种耐火树种 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。茶、桉树、白桦等。 u2.2.抗火树种抗火树种 抗火树种抗火树种是

29、指对林火燃烧和蔓延有较强抵抗能力的树种，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。是营造防火林带的组成树种。这种树木具又称防火树种。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、含水量大，因而抗火有较厚的树皮、枝叶的油脂含量少、含水量大，因而抗火 能力强。如能力强。如 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。 2021-8-435 第四节第四节 火与植物群落火与植物群落 n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： u一是火对植物群落的影响

30、（直接和间接）一是火对植物群落的影响（直接和间接） u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） 2021-8-436 一、群落的种类组成 n（一）抗火种（一）抗火种 u抗火树种、灌木抗火树种、灌木 n（二）耐火种（二）耐火种 u具有萌芽能力的树种、灌木，多年生草本具有萌芽能力的树种、灌木，多年生草本 n（三）怕火种类（三）怕火种类 u针叶树木、灌木针叶树木、灌木 2021-8-437 二、群落的结构 n( (一一) )层次结构层次结构 u一个完整的森林群落主要有乔木层、灌木层、草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（单本层和

31、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）。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林。烧除草、灌层；使不同种类构成的复层林变成单层林。 2.2.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。 2021-8-438 n( (二二) )水平结构水平结构 u1.1.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，不均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。匀，形成多样结构。 u

32、2.2.适应与抗性：适应与抗性： 高郁闭度可抑制火的燃烧；群落镶嵌和内部镶嵌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。可阻止火的蔓延或降低火的蔓延速度。 2021-8-439 n( (三三) )年龄结构年龄结构 u1.1.同龄林：同龄林： 幼林；成林幼林；成林 u2.2.异龄林：异龄林： 针叶林针叶林 2021-8-440 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

33、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 2021-8-441 1.1.群落成层性与燃烧性的关系群落成层性与燃烧性的关系 n群落成层性与燃烧性的关系密切。群落成层性主要表现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。在垂直结构和水平结构两方面。 n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，燃烧则生产力高，可燃物多，燃烧 时易形成树冠火。时易形成树冠火。 n另一方面，群落的成层性能影响群落内小气候的变化。另

34、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。发生的环境条件。 n可根据群落成层性与燃烧性的关系开展森林放火。可根据群落成层性与燃烧性的关系开展森林放火。 2021-8-442 2.2.火对群落年龄结构的影响火对群落年龄结构的影响. . n天然林多为异龄林，但高强度火烧后能导致同龄林的形天然林多为异龄林，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，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

35、或近种子小，易传播，生长快，竞争力强，常形成同龄或近 似同龄的林分。似同龄的林分。 2021-8-443 3.3.火对树种组成的影响火对树种组成的影响. . n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，将使群落物种组成发生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。根本的改变。通常来讲，火烧后针叶树被阔叶树取代。 2021-8-444 4.4.火对群落更新方式的影响火对群落更新方式的影响 n稳定森林群落的更新，都是通过有性繁殖（种子）来完稳定森林群落的更新

36、，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）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，常形成只靠无性更无性更新的群落。如果火烧频率大，常形成只靠无性更 新的萌生林。新的萌生林。 2021-8-445 5.5.火对森林群落高度的影响火对森林群落高度的影响 n通常来讲，耐荫树种比喜光树种的林木高，实生的林木通常来讲，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。比萌生的高。因此，火烧

37、后，群落的高度显著下降。 2021-8-446 2021-8-447 6.6.火对森林群落稳定性的影响火对森林群落稳定性的影响 n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，都会使群落然而，无论在演替任何阶段进行强度火烧，都会使群落 的的稳定性下降。稳定性下降。主要表现在植物种类减少，环境单一，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 落燃烧性加大落燃烧性加大。但是，低强度的营林用火可增加群落的。但是，低强度的营林

38、用火可增加群落的 稳定性。稳定性。 2021-8-448 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决定树种在次生演替中的竞争 能力大小能力大小).).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

39、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.).) 2021-8-449 四、火与森林演替 n3. 3. 进展演替和逆行演替进展演替和逆行演替. . 取决于林火干扰的强度和森取决于林火干扰的强度和森 林群落的抗火性能林群落的抗火性能. .演替弹性极限演替弹性极限. . n4.4.偏途演替（偏途演替（DisclimaxDisclimax）. . 是指演替过程中离开了原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定性。如小兴安岭的蒙古栎林. . n5.5

40、.火顶级火顶级(Subclimax). (Subclimax). 是指用火来维持的亚顶级群落。是指用火来维持的亚顶级群落。 如美国南方松林如美国南方松林(P142).(P142). 2021-8-450 第六节第六节 火与生物多样性火与生物多样性 n一、火的特性及其生态意义一、火的特性及其生态意义 n二、火与生物多样性的关系二、火与生物多样性的关系 n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 2021-8-451 一、火的特性及其生态意义 n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，取决于火火 的特性，即火强度、火的大小、火频度和火周

41、期的特性，即火强度、火的大小、火频度和火周期。 n（一）火强度（一）火强度（Fire IntensityFire Intensity） u火强度是衡量火释放能量大小的一个指标。一般表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（示为火线强度（ fireline intensityfireline intensity），即单位火），即单位火 线长度、单位时间内释放的热量，单位是线长度、单位时间内释放的热量，单位是KW/mKW/m， 森森 林中的火强度大约在林中的火强度大约在202060000KW/m60000KW/m。 2021-8-452 u火强度一般分三级：火强度一般分三级：

42、低强度（低强度（500KW/m500KW/m）、）、 中强度中强度( 500 ( 500 3500KW/m )3500KW/m )和高强度和高强度( (3500KW/m)3500KW/m) u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。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，

43、破坏林分结构，甚至烧毁整个森林。 u一般来说，火强度在一般来说，火强度在4000KW/m4000KW/m以上时，林火可烧毁以上时，林火可烧毁 森林中的所有生物和有机质。因此，只有小于这个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。强度的火才有生态意义。 2021-8-453 n（二）火的大小（二）火的大小（Fire SizeFire Size，火灾面积，火灾面积 ） u火的大小是衡量一次火灾火烧面积的大小的一个指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，单位标。一般表示为总过火面积和森林过火面积，单位 是是haha或或hmhm

44、2 2。 u火烧面积的大小影响着火烧后火烧迹地上植被的恢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。复和重建。 小面积的火烧对森林环境影响较小，树木和植物的种子在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；较短距离上散布和传播，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。大面积火烧可由于距离远被中断，使森林更新极其困

45、难。大面积火烧可 使森林变为低价值林地或草地。使森林变为低价值林地或草地。 2021-8-454 n（三）火灾频度与火灾周期（三）火灾频度与火灾周期 u火灾频度（火灾频度（Fire FrequencyFire Frequency）是指一个地段上在一）是指一个地段上在一 段时间内（如段时间内（如1010年、年、5050年、年、100 100 年）火灾发生的次年）火灾发生的次 数。数。 u火灾周期（火灾周期（Fire CycleFire Cycle）是指一个地区的火灾呈周）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，又称火期性发生时，两次火灾之间所间隔的年限，又称火 灾间隔期（灾

46、间隔期（fire interval fire interval ） 。 u一般讲，火灾频度高，则火灾周期短。一般讲，火灾频度高，则火灾周期短。 2021-8-455 u大火灾的发生频率和周期与可燃物量积累的多少有大火灾的发生频率和周期与可燃物量积累的多少有 关。关。 由森林植被所构成的森林可燃物，在火烧以后，可燃物负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。大火灾的可能性也越大。 u当一个地区的火灾周期小于群落优势树种的结实年当一个地区的火灾周期小于群落优势树种

47、的结实年 龄时，森林群落因缺乏种源无法自我更新，树种被龄时，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。由于森林环境发生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类消失。变化，原林分中的一些林下植物和动物种类消失。 u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。 2021-8-456 二、火与生物多样性的关系 n生物多样性（生物多样性（BiodiversityBiodiversity）是指生物的种类及其变异和是指生物的种类及其变异和 由这

48、些生物所构成的生态系统的复杂性，是所有生命系统由这些生物所构成的生态系统的复杂性，是所有生命系统 的基本特征。它体现了不同生态系统、不同物种、不同个的基本特征。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。体和基因及其之间的相互关系。 n对一个较大区域来讲，森林火灾一般不会造成物种的灭绝，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个水平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 （遗传多样性（遗传多样性（genetic diversitygenetic diversity）、物种多样性）、物种多样性 （spe

49、cies diversityspecies diversity）、生态系统多样性（）、生态系统多样性（ecosystem ecosystem diversitydiversity）和景观多样性（）和景观多样性（landscape diversitylandscape diversity）中）中 的各种生态过程产生巨大的影响。同时，生物多样性的高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。低也会影响到森林火灾的发生和发展。 2021-8-457 n（一）火与物种多样性（一）火与物种多样性 u一个地区的物种多样性（一个地区的物种多样性（species di

50、versityspecies diversity）是）是 由生活在这个地区的多个种群及其个体综合体现的。由生活在这个地区的多个种群及其个体综合体现的。 u火可以直接烧死植物、动物和微生物的个体，使种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；群的数量下降； u火也可以改变局部的环境条件，间接影响生物种群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。的生存和个体数量。 u从而，影响着物种多样性。从而，影响着物种多样性。 2021-8-458 u火对物种多样性影响，因火的种类和特性不同，而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：出现不同的后果

51、： 高强度火如果火烧面积较大，而且火烧频繁，会使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。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，一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，而只是数量的减少。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类侵入，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。会使生物多样性增大。 2021-8-459 u生 物 的 种 类 不 同 ， 其 抗 火 性 和 易 燃 性生 物 的 种 类

52、 不 同 ， 其 抗 火 性 和 易 燃 性 （flammabilityflammability）也不一样。难燃种类对火有一定）也不一样。难燃种类对火有一定 的抵抗能力，并在一定程度上降低火的蔓延速度和的抵抗能力，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。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，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对火强度有降低作用，而使易燃的针叶树免受大火的伤 害。害。 2021-8-460 n（二）火与生态系统多样性（二）火与生态系统多

53、样性 u生态系统多样性（生态系统多样性（ecosystem diversityecosystem diversity）是指生态）是指生态 系统中生物种类、结构、功能的丰富程度和复杂性。系统中生物种类、结构、功能的丰富程度和复杂性。 u高强度、大面积的森林火灾，使生态系统内的生物高强度、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类灭的种类和数量锐减，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，使生态系统的绝。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受阻，系结构简单化，物质循环和能量流动的渠道受阻，系 统功能

54、变差，生产力低下，生态系统的稳定性和多统功能变差，生产力低下，生态系统的稳定性和多 样性降低。样性降低。 2021-8-461 u低强度、小面积的火烧能增加生物多样性，这种作低强度、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，造成的局用表现在：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，利于新种的侵入；部环境的改变，使环境多样化，利于新种的侵入； u低强度火烧可以增加地温，加速有机质的分解有利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；低强度火烧可促进迟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

55、的萌发，使植物和树木快速更开球果的开裂和种子的萌发，使植物和树木快速更 新；新； u低强度火烧后，使林地上的萌条增多，在一定程度低强度火烧后，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。上改善动物的食物条件，增大动物的种群数量。 2021-8-462 u低强度火烧加速有机物质内营养物质的释放和再利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，提高生态系统用，促进了物质循环和能量的转换，提高生态系统 生产力。生产力。 u生态系统多样性高，则生物种类丰富，结构复杂，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（可使群落

56、的燃烧性（combustibilitycombustibility）降低，对森）降低，对森 林火灾有一定的抵抗作用。林火灾有一定的抵抗作用。 2021-8-463 n（三）火与遗传多样性（三）火与遗传多样性 u遗传多样性（遗传多样性（genetic diversitygenetic diversity）是指物种内部表现）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。在分子、细胞、个体三个水平上的遗传变异度。 u现代遗传学证明，一个物种除孤雌生殖和一卵双生子外，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、酶蛋白没有两个个体的基因组是

57、一致的。种内染色体、酶蛋白 质、质、DNA 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。 u火烧后的环境的变化，特别是反复火烧造成的环境的改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。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 增厚到增厚到10cm10cm以上。以上

58、。 2021-8-464 u低强度小面积的火烧可造成森林环境的多样化，诱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，使物种的遗传多样发物种的基因发生突变和改组，使物种的遗传多样 性增大。性增大。 u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。 u一个物种内的遗传多样性高，亚种丰富，种群对外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，种群中某些个体对火具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灾中生有一定的抵抗能力，可使这个物种在森林火灾中生 存下来。存

59、下来。 2021-8-465 n（四）火与景观多样性（四）火与景观多样性 u景观多样性（景观多样性（landscape diversitylandscape diversity）是指一个景观或景观要）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性或复素之间在空间结构、功能机制和时间动态方面的异质性或复 杂性。杂性。 u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、连通性等结构和功景观的类型、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，能上的多样性， u异质性（异质

60、性（heterogeneityheterogeneity）是景观的根本属性。）是景观的根本属性。 u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、觅食和栖息。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各自独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，该景观总的物种多样性也较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。高。 2021-8-466 u景观多样性和景观异质性有密切的关系。景观多