第4章 大气与森林

第一节

大气的组成及生态意义思考问题：1.大气由什么组成的？各有什么作用？第4章大气与森林

第一节

大气的组成及生态意义不包括水汽和杂质的整个混合气体，称为干洁空气。主要分布在25km以下的低层大气中，它的主要成分是氮、氧、氩。此外，还有少量的二氧化碳、氖、氦、氪、氙、氢、臭氧等。一、氮氮是构成蛋白质的重要原料，是森林植物生长不可缺少的元素。二、氧氧是一切生命所必需的，动植物进行呼吸作用要在氧化过程中得到热能以维持生命。此外，氧还决定着有机物质的燃烧、腐散及分解过程。三、臭氧臭氧层是地球生物的保护伞，它可以吸收太阳紫外线的99%，使地球上的生灵免受过多紫外线的伤害。四、二氧化碳二氧化碳既是光合作用的主要原料，又是植物体主要构成元素的来源。二氧化碳是有机化合物氧化作用的产物，如燃料的燃烧，有机物的腐烂和分解，动植物的呼吸作用等二氧化碳对太阳辐射吸收很少，却能强烈地吸收地面辐射，同时它又向周围空气和地面放出长波辐射，对地面和大气有保温作用，被称为“温室气体”。

习题一、判断题1.气候不断变暖，是因为大气中的臭氧含量不断增加所致。二、填空题1.层大气是由多种气体、____及悬浮在其中的____和____杂质混合而成的。三、选择题1.由于高层大气中存在有大量的()，所以使地球上的生物能够免受过多紫外线的伤害。A、氧气B、氮气C、氨气D、臭氧第二节大气污染及其与树木的关系思考问题：1.什么是大气污染？大气污染2.酸雨是怎么产生的？它对树木产生什么危害？3.树木是怎么受到大气污染物的侵害的？具体受到什么样的危害？4.大气污染对树木的伤害程度与哪些因素有关？5.什么树种对什么大气污染物具有监测作用？6.为什么森林具有净化大气和卫生疗养的作用？第二节大气污染及其与树木的关系

一、大气污染及其对树木的危害(一)大气污染及其形成大气污染是指自然界及人类活动向大气中排放的各种有害物质达到一定程度，持续一段时间，大气质量发生恶化，并对人类的健康、生物的生长、工农业生产和交通运输发生危害的现象。大气污染是随着工业的发展，燃料和动力的变革逐渐发生和发展起来的。污染物归纳为以下几类：(1)烟尘微粒：包括碳粒、灰尘、硫酸钙、氧化锌以及金属粉尘等。(2)硫化物：包括二氧化硫、三氧化硫、硫酸、硫化氢、硫醇等。(3)氮化物：包括一氧化氮、二氧化氮、氨等。(4)氧化物：包括臭氧、过氧化物、一氧化碳(5)卤化物：包括氯、氯化氢、氟化氢等。(6)有机化合物：包括碳氢化合物、甲醛、有机酸、焦油、有机卤化物、酮等。光污染光污染包括一些可能对人的视觉环境和身体健康产生不良影响的事物，包括生活中常见的书本纸张、墙面涂料的反光，楼梯玻璃、镜面反光等。在日常生活中，人们常见的光污染的状况多为由镜面建筑反光所导致的行人和司机的眩晕感，以及夜晚不合理灯光给人体造成的不适。此外，还有光化学烟雾。光化学烟雾是一种次生污染物。空气中SO2，NO2和CO2等气体，同大气中的水发生化学反应，形成大量的硫酸、硝酸和盐酸以及其他有害物质，随雨降落于地面称为酸雨(pH<5.6)。酸雨有强烈的腐蚀性，可引起土壤和水体的酸化，使树木的嫩枝、叶片被腐蚀枯萎，并大量脱落，影响树木对水分的吸收和光合作用，最终导致大片森林死亡。酸雨我国酸雨分布的特点一般认为，南方重于北方，曾经以西南地区最为严重，其原因主要地形的复杂导致扩散不易和土壤酸性强。分布地区：大多分布在长江以南，贵州、四川、湖南、广西地区多发。酸雨冬季大于夏季酸雨的危害酸雨危害是多方面的，包括对人体健康、生态系统和建筑设施都有直接和潜在的危害。酸雨可使儿童免疫功能下降，慢性咽炎、支气管哮喘发病率增加，同时可使老人眼部、呼吸道患病率增加。酸雨还可使农作物大幅度减产，特别是小麦，在酸雨影响下，可减产13%至34%。大豆、蔬菜也容易受酸雨危害，导致蛋白质含量和产量下降。酸雨对森林和其他植物危害也较大，常使森林和其他植物叶子枯黄、病虫害加重，最终造成大面积死亡。(二)大气污染对树木的危害

大气污染物主要是从叶片气孔侵入树木体内，从而影响树木的生长发育：某些有毒气体在树木体内进一步分解或合成新的有害物质，危害植体。此外，由于大气污染使树木的生长势衰弱，正常生命活动受到破坏，树木对病虫害的免疫和抵抗能力将大大减弱。大气污染对树木的危害，可以分为急性危害、慢性危害和不可见危害三种情况。大气污染对树木的伤害程度还与当地气象和地形等环境条件有关。1.风

风的大小、持续时间的长短，直接影响空气中污染物的浓度。风越大，大气污染对树木危害越轻2.光照光照度影响叶片气孔的关闭。3.雨和大气相对湿度

4.地形

在窝风的丘陵和山谷盆地，工厂排放的污染物难于扩散，可加重大气污染的程度。二、树木对大气污染的防治作用(一)树木对大气污染的抗性林木对大气污染的抗性是指某树种在大气污染物的极限浓度范围内，能尽量减少受害或者受害后尽快恢复生机，继续保持旺盛生长的能力。树木对大气污染物的抗性可分为三级：I级——抗性强：如银杏、臭椿、杜松、国槐等。Ⅱ级——抗性中等：如沙松、樟子松、梓、泡桐等。Ⅲ级——抗性弱：如油松、紫椴、白桦等。(二)树木对大气污染的监测作用

红松、雪松叶发黄枯萎，反映空气中二氧化硫浓度过高：丁香、蔷薇对汽车废气很敏感，是光化学烟雾的指示树种；杏、落叶松对氟化氢敏感，可用来监测氟化氢女贞可监测汞等。优良的监测树种应具有下列特点：①受害症状明显，干扰症状少；②生长期长，能不断发出新叶；③栽植、管理和繁殖容易；④有一定的经济价值和观赏价值。

(三)森林在净化大气和卫生疗养中的作用

1.森林能吸收二氧化碳放出氧气平均每人有30~40㎡的绿地面积才能保持空气中氧气和二氧化碳的平衡。2.森林的滞尘作用3.森林能吸收有毒气体4.森林有杀菌作用5.森林能减弱噪音一、选择题1.能监测汽车废气的的树种有（）A、红松B、丁香C、落叶松D、蔷薇2.下列树种中属抗性中等的是()A、银杏B、樟子松C、白桦D、泡桐3.（）越强，大气污染对树木的危害越大。A、风B、光照C、大气相对湿度D、地形二、名词1.大气污染习题三、问答题1.森林从哪些方面起到净化空气的作用？2.在森林里散步、逛商场和溜大街三种休闲方式，对身体健康来说哪种方式更好，为什么？四、判断题1.分枝低、树冠矮的乔木比分枝高、树冠高的乔木降低噪音效果好。2.光照越强，大气污染对树木的危害越轻。第三节气压和风思考问题：1.气压随高度是怎么变化的？2.一天中风速是怎么变化的？为什么会这样变化？利用它这一变化特点在森林防火工作中有什么应用？3.风对森林有什么影响？第三节气压和风

一、气压(一)气压及其单位地球表面单位面积上所承受大气柱的重量称为大气压强，简称气压。气压的现行国际标准单位为帕斯卡(简称帕，以Pa表示，百帕用hPa表示)。在纬度45°的海平面上，空气温度为0℃时，纯洁的水银柱高度为760mm，国际上规定此值为一个标准大气压。一个标准大气压=760mm=1013.25hPa

(二)气压随高度的变化由于空气柱的长度随高度的升高而变短，同时空气的密度也随高度的升高而迅速减小，所以气压总是随高度的增加而递减的。递减的快慢程度却不一样，空气密度大的气层(低层和冷气柱中)气压随高度增加递减快一些，空气密度小的气层(高层和暖气柱中)则相反。

二、风(一)风及其变化空气时刻处于运动状态中。空气有铅直运动和水平运动两种。空气的水平运动称为风。风的形成1.风湿空气的水平运动2.空气是从高气压区流向低气压区3.在同一水平高度上，肉鸽一个地方和另一个地方的气压高低不同，就会形成风1.低层大气中风的日变化和年变化(1)风的日变化：风的日变化一方面由于空气在垂直方向上的湍流混合作用而引起：另一方面是由于地表性质不均匀而引起。风以清晨最小。(2)风的年变化：风的年变化与当地气候特征和地理条件有关2.风速随高度的变化在低层大气中，风速还随高度的增加而显著增大。3.风的阵性在自然界中，风速时大时小，时强时弱：同时风向也在主导风向的左右不停地摆动，称为风的阵性。(二)季风一年中，大范围地区盛行风向随季节而改变的风叫季风。我国位于欧亚大陆的东南部，东临太平洋，南濒印度洋。冬季，我国东部盛行寒冷干燥的偏北风(西北风到东北风)，主风向是西北风。夏季，我国盛行温暖而湿润的东南风。西南地区因受印度季风的影响，夏季吹西南风，冬季吹东北风。夏季风强盛的年份，华北多雨，华中、华南偏旱：相反地，夏季风较弱的年份，华北偏旱，华中、华南偏涝。(三)地方风与地形或地表性质有关的局部地区的风称为地方风。1.海陆风

晴稳天气时，海岸附近白天风由海洋吹向陆地成为海风；夜间风由陆地吹向海洋称为陆风，这种风向昼夜交替的地方风称为海陆风。海风可以调节沿海地区的气候。2.山谷风在山区，常出现一种风向随着昼夜交替而改变的风：一般白天风从谷地吹向山坡，称为谷风，夜间风从山坡吹向谷地，称为山风，山风和谷风合称为山谷风。山谷风可以影响山区气候，白天谷风能把水汽带到山顶，使谷中湿度减小，山上湿度加大，加之绝热上升冷却，常在山坡上形成云雨。夜间在盆地、河谷一带由于山风的影响往往多夜雨。夜晚的山风在生长季节里能降低温度，有利于植物体营养物质的积累。另外，在春秋季节，夜间山风把冷空气带到谷底，加上夜间地形强烈辐射冷却，容易发生霜冻危害。山谷风的形成白天山顶增温快，山谷增温慢。故山谷气温比山顶低，气压比山顶高，山谷吹山顶。夜晚山谷降温慢，山顶降温快。故山谷气温比山顶高，气压比山顶低，山顶吹山谷。(四)焚风

气流翻越山岭时，绝热下沉，在山的背风坡产生又干又热的风叫做焚风。焚风的形成的：当未饱和湿空气翻越山脉时，在山的迎风坡空气被迫上升，按干绝热直减率降温，到凝结高度时，水汽凝结并产生降水。气流再继续上升，则按湿绝热直减率降温(凝结释放的潜热抵消了一部分上升冷却降温)。气流过山后沿坡下滑，空气由饱和变为不饱和，按干绝热直减率增温，加之水汽已在迎风坡凝结降落，气流湿度减小。因此，在背风坡中部或山脚就出现了高温而干燥的焚风(图4-4)。焚风的危害焚风的害处很多。它常常使果木和农作物干枯，降低产量，使森林和村镇的火灾蔓延并造成损失。焚风在高山地区可大量融雪，造成上游河谷洪水泛滥;有时能引起雪崩。如果地形适宜，强劲的焚风又可造成局部风灾，刮走山间农舍屋顶，吹倒庄稼，拔起树木，伤害森林，甚至使湖泊水面上的船只发生事故。焚风的益处焚风有弊，但是它也有利。由于它能加速冬季积雪的溶化，焚风还丰富了当地的热量资源，象罗纳河谷上游瑞士的玉米和葡萄，就是靠了焚风的热量而成熟的;而焚风影响不到的邻近地区，这些庄稼就难以成熟。(五)风与森林1.风对森林的影响(l)风对树木蒸腾作用的影响：0.2～0.3m/s的小风，就能使蒸腾作用增强三倍。(2)风对树木繁殖的影响：大多数乔灌木树种靠风授粉。(3)强风能使树冠畸形：2.森林防风作用森林是风的屏障，森林能降低风速，并能改变方向。习题一、填空题1.一般日出后风速逐渐增大，午后达到一天中的最大值，夜间风速____，以清晨为最____。2风是一个很重要的生态因子，____的大小和____，直接影响树木的生长、繁殖、更新和传播。二、判断题()1.森林具有明显的防风作用，一般防风的范围为林木平均高度5—7倍。()2.气压总是随高度的增加而递减。()3.在低层大气中，风速随高度的增加而显著增大。三、选择题1.风速对植物的蒸腾作用影响很大，在0.2---0.3m／s的小风作用下，就可以使蒸腾作用增加()倍。A、1B、2C、3D、42.一般风速()最小。A、日出后B、午后C、夜间D、清晨四、问答题1.简述森林的防风作用。2.在林火基本控制住后，考虑到森林环境因素，通常一天中扑打余火的最有利时机是什么时候？为什么？风的观测主要用途DEM6型轻便三杯风向风速表用于测量风向和一分钟时间内平均风速。DEM6型轻便三杯风向风速表广泛用于工厂企业通风空调，环境污染监测，空气动力学试验，土木建筑，农林气象观测及其科研等部门的风速测量。特点DEM6型轻便三杯风向风速表特别适宜野外恶烈环境下测量风速、风向，并首次登上南极大陆，为极地考察提供了科学仪器。构造特点DEM6型轻便三杯风向风速表是机械式观测仪器，由风向、风速两部分组成。仪表表盘、方向盘指示风速、风向示值。DEM6型轻便三杯风向风速表体积小，重量轻，功能全，读数方便，测量迅速。适用于气象、水文、矿山及科普考察。结构轻巧、使用方便，既可手持使用，也可安置固定使用。风向仪：包括风向标1、方向盘2、小套管制动部件3风速表：十字护架4、感应组件风杯5、和风表主体机6手柄7：有一段空心管和一个带螺纹的零件组成。以上三部分可以通过螺纹连接在一起。装卸要求：装卸手柄（7）拿住机体（6）；装卸风向盘（2）拿住护架（4）7技术参数风速1m/s～30m/s风向0°～360°（分16个方位）旋杯的启动风速＜0.8m/s最大允许误差风速误差：修正后＜0.4m/s风向误差：±10°（读取方位时不大于一个方位）外形尺寸360mm×70mm×75mm重量0.5kg风向的观测观测时，应将仪器带至空旷处，由观测者手持仪器，高出头部并保持垂直，风速刻度盘与当时风向平行，观测者应站在仪器的下风方。然后，将方位盘的制动小套管向下拉，并向右转一角度，启动方位盘，使其能自由旋转，按地磁子午线的方向稳定下来。注视风向标约两分钟，根据其摆动范围的中间位置记录风向。风速的观测观测风速时，待风杯旋转0.5分钟后，随即按下风速按钮，启动仪器。等指针自动停转后，读出风速示值（指示风速），交根据此值从风速检定曲线图中查出实际风速，取一位小数即为所测的平均风速。观测完毕，将方位盘制动小套管向左转一角度，借弹簧的弹力使小套管弹回上方，固定好方位盘。维护保护仪器清洁、干燥；若仪器被雨打湿，使用后需用软布擦拭干净。避免碰撞和震动，非观测时间，仪器要放在盒内，切勿用手摸风杯。平时不要随便按风速按钮，计时机构在运转过程中亦不得再按该按钮。轴承和螺帽不得随意乱动。仪器使用120小时后，须重新检定。风力等级表第四节气象灾害与森林思考问题:1.什么是天气？什么是寒潮？寒潮有哪些方面的危害？2.什么是霜冻？霜冻有哪些种类？防御霜冻的措施有哪些？3.干旱有哪些种类？4.旱涝防御措施有哪些？

第四节气象灾害与森林某一地区短时间内各种气象要素综合表现的寒暖、阴晴、干湿、雨雪、风云等大气状况及其变化过程称为天气。在一些特殊的天气下，如寒潮、霜冻、干旱、暴雨、大风和冰雹等常使农林业生产遭受不同程度的损失，被称为灾害性天气。

一、寒潮冬半年，强烈的冷高压(冷性反气旋)活动带来强冷空气侵袭，使所经过的地区产生急剧降温、霜冻、大风或伴有雨雪的过程，称为寒潮。(一)寒潮的标准及侵入途径中央气象台规定，受冷空气影响，24小时内气温剧烈下降10℃以上，或48小时气温剧烈下降12℃以上，同时最低气温降至5℃以下的天气过程称为寒潮。不够寒潮标准时，称为冷空气南下。寒潮发生的原因(二)寒潮的危害及防御1.寒害和冻害

2.雪害3.风害二、霜冻(一)霜冻的概念和种类1.霜冻的概念霜冻是指在植物生长季节，地面和植株表面的温度突然下降到足以使植物遭受冻害或死亡的现象。2.霜冻的种类(1)按霜冻发生的季节分类：霜冻一般发生在秋季和春季，因而有早霜冻和晚霜冻之分。秋季发生的霜冻为早霜冻，春季发生的霜冻为晚霜冻。(2)按霜冻形成的原因分类：平流霜冻辐射霜冻平流辐射霜冻(混合霜冻)

(二)影响霜冻的因素1.天气条件的影响2.地形地势影响3.下垫面的影响(三)霜冻的危害及防御1.霜冻的危害2.霜冻防御措施(1)采取合理的栽培管理技术措施：①因地制宜，对不同品种的苗木要尽量做到合理布局。②改良品种③冬前增施磷钾肥,增强苗木抗寒能力。④营造防护林可以削弱冷空气的强度(2)物理法(应急措施)：熏烟法可使贴地气层增温1~3℃灌水法土壤灌水后地面平均温度可提高2~3℃覆盖法三、干旱与洪涝(一)干旱因缺水而使植物的生长受到抑制、枯萎甚至死亡的现象，称为干旱。1.按性质分为大气干旱和土壤干旱(1)大气干旱：(2)土壤干旱：2.按季节分为春旱、夏旱(伏旱)、秋旱(1)春旱(2)夏旱(2)秋旱(二)洪涝

由于长期阴雨或大雨和暴雨，雨量过度集中，使得在短期内出现大量降水，会出现河水泛滥，山洪暴发，土地和作物被淹或冲毁的现象称为洪涝。洪涝对树木的危害主要是在淹水情况下，土壤毛细管中充满了水，空气不能自由地进入土壤，使土壤严重缺氧，导致根部呼吸作用减弱，而且土壤中还积累了CO2和有机酸等有毒物质，影响根系的正常发育，长期下去，树木会窒息死亡。(三)旱涝的防御1.兴修水利2.营造水土保持林和农田防护林大规模营造森林能降低风速，减少径流量，保存积雪，提高土壤湿度和空气湿度。3.采取有效的农业技术措施

选用耐旱耐涝品种，及时