氣象在林業(yè)生產(chǎn)中的地位與作用

[摘要] 本文主要從林木生長的基本氣象條件（主要是溫度、日照、降水、風(fēng)速）、森林氣象災(zāi)害的預(yù)測預(yù)報（主要是森林防火、病蟲害）、氣候變化與森林生態(tài)氣候的影響等方面進行了深入分析研究，充分論述了氣象在林業(yè)生產(chǎn)中的重要地位和作用，為氣象服務(wù)在林業(yè)系統(tǒng)的進一步應(yīng)用拓展了一條新途徑。

[關(guān)鍵詞] 氣象；林業(yè)生產(chǎn)；氣候

林業(yè)生產(chǎn)與氣象各要素密切相關(guān)。研究林業(yè)生產(chǎn)和氣象條件的相互關(guān)系對于科學(xué)發(fā)展林業(yè)生產(chǎn)具有十分重要意義。

一、林木生長對氣象條件的基本要求

林木生長與許多氣象要素密切相關(guān)，但最主要的是取決于溫度、降水、日照和風(fēng)速。

1.溫度

林木對溫度的要求也有很大差別，在不同地區(qū)，主要樹種間差別也很大。一般在衡量林木對溫度的要求時，廣泛使用溫量指數(shù)，林木的分布與溫量指數(shù)WI有密切的關(guān)系。

WI＝∑（Tm-5）式中，Tm為月平均氣溫（℃），WI為植物生長期間5℃以上的月平均氣溫的累積值。

溫度是影響地球上森林植被組成及分布的重要因素，按積溫和最低溫度區(qū)分不同的熱量帶，都有其相應(yīng)的樹種和森林類型。自然植被分布表現(xiàn)出明顯的緯度地帶性和垂直地帶性：由熱帶（或低海拔）的多種樹種的組成逐漸變?yōu)楹畮Вǜ吆０危┑膯渭儤浞N植被的高度界線，從低緯度的高海拔地帶向高緯度的低海拔地帶有規(guī)律地降低。

2.降水

森林常分布在水分條件良好的區(qū)域，至少要求降水量大于蒸散量。由于水分的淋溶作用，森林土壤常為偏酸性。土壤與底土中水分貯存量是最為重要的，降水的季節(jié)分布相對來說較為次要，相近群系的樹種在降水均勻分布與高度季節(jié)性分布的地區(qū)中差別不大。樹木除要求較多降水與土壤水外，還要求較高的空氣濕度，因為樹木的蒸騰表面—葉片分布在較高的空中，那里的空氣常比貼近地表層更干。濕生型樹種常要求空氣平均相對濕度在80％左右，只能短時間（幾個小時）處于相對濕度60％以下。旱生型樹種則要求較低的濕度。中國森林分布在年降水量400mm以上的地區(qū)，生長季節(jié)內(nèi)相對濕度若小于65％，天然林難以形成。

3.光照

樹種的耐蔭程度分為三類：

（1）陽性樹種：只能在全光照條件下正常生長發(fā)育，最不耐庇蔭。如落葉松、白樺、樟子松、馬尾松等。

（2）陰性樹種：能忍受庇蔭，當(dāng)光照達到一定強度后，光合作用反而下降，光補償點低，光飽和點也低。如魚鱗松、云杉、杉木、毛竹等。；

（3）中性樹種：介于陽性樹種和陰性樹種之間。隨年齡、環(huán)境條件不同，表現(xiàn)不同程度的偏陽性或偏陰性。一般在幼年能耐一定的庇蔭，隨著年齡的增大，耐蔭能力逐漸減小，對光照要求越來越大，如紅松、椴木、水曲柳等。

一般地，在接近某樹種分布區(qū)的南界時，表現(xiàn)更為耐蔭，相反，接近北界時表現(xiàn)較為喜光；在山區(qū)，海拔低處表現(xiàn)較耐蔭，海拔高處較喜光；土壤肥沃時較耐蔭，土壤貧瘠時較不耐蔭。不同樹種對日長也具有不同的適應(yīng)性，分布在高緯度的樹種常具有對日長較高的敏感性，分布在低緯度的樹種對日長不太敏感。

4.風(fēng)

風(fēng)能增加林木的蒸騰作用。當(dāng)風(fēng)速在0.2～0.3m/s時，可使蒸騰作用加強3倍，但風(fēng)速過強，耗水過多，葉子氣孔便會關(guān)閉。風(fēng)力愈強，林木的生產(chǎn)力就愈低。據(jù)觀測，當(dāng)風(fēng)力經(jīng)常在10m/s時，林木的直徑生長要比5m/s時小一半。冬季的干風(fēng)對森林危害極大，它與極端最低溫度是限制森林向極地發(fā)展的主要因子。

二、林業(yè)生產(chǎn)的主要氣象災(zāi)害及防御

1.森林火災(zāi)

森林火災(zāi)是世界上最嚴重的自然災(zāi)害之一。全球每年被燒的林地面積達幾百萬公頃，約占世界現(xiàn)有林地面積的0.1%以上，有上千萬人遭到傷亡. 1987年5月發(fā)生的我國大興安嶺特大森林火災(zāi)，燒毀森林面積101萬hm²，其中有林地面積70萬hm²，受災(zāi)群眾5萬多人。

（1）森林火災(zāi)與氣象條件的關(guān)系。森林自然溫度下不會起火，至少要有高溫可燃物質(zhì)才會燃燒。這樣的高溫只能來自林外。

影響火災(zāi)的氣象因素很多，但主要是降水、氣溫、風(fēng)速和濕度等。

降水能降低林區(qū)燃燒性，使林地面積可燃物吸水達到飽和狀態(tài)，較難發(fā)生火災(zāi)。而在高溫?zé)o降水時，使火險等級很快升高。

相對濕度影響森林火災(zāi)發(fā)生，當(dāng)相對濕度達到大于70%時，不易發(fā)生火災(zāi)。但如果長期不下雨，即使短期內(nèi)相對濕度達80%，也可能發(fā)生火災(zāi)。據(jù)調(diào)查，日平均相對濕度大于75%不發(fā)生林火；55%～75%時，可能發(fā)生火災(zāi)；小于55%時，可能發(fā)生大火災(zāi)；小于35%時，可能發(fā)生特大火災(zāi)。如果相對濕度和溫度都低時，也不易發(fā)生大火災(zāi)。

風(fēng)也是火災(zāi)發(fā)生的重要因素，它不僅能把枯樹落葉吹干，有助于燃燒，同時還使小火擴大，使地面火災(zāi)變成樹冠火，并能使死灰復(fù)燃。特別是火災(zāi)發(fā)生以后，火勢主要向下風(fēng)方蔓延，這時如果遇上大風(fēng)，燃燒的火團往往向林區(qū)深處擴展，甚至綿延數(shù)十公里，數(shù)百公里，持續(xù)十天、半個月。

雷擊起火，雖然在我國只占1％。但在我市同樣也是火災(zāi)發(fā)生的因素之一。雷擊起火多發(fā)生在每年4月-7月。春末常發(fā)生雷擊起火，與當(dāng)時有較強的氣旋活動有關(guān)。

（2）防御辦法。冬春季一般是森林火災(zāi)的多發(fā)季節(jié)。所以，一是要加大森林防火的宣傳力度，提高全民的防火意識；二是要加大森林火災(zāi)的技術(shù)成因研究和信息傳遞。建立國內(nèi)先進的專業(yè)森林防火網(wǎng)站，借助政府平臺，實現(xiàn)信息共享，改變森林防火的落后狀況。推進森林防火工作走上了科學(xué)化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的道路，凸顯了良好的社會經(jīng)濟效益。三是要科學(xué)指揮火災(zāi)的撲救。

2.森林病蟲害

森林病蟲害被稱為“無煙的森林火災(zāi)”。森林病蟲害的發(fā)生、發(fā)展和傳播，最主要取決于氣象條件以及氣候的變化。比如：自從2001年入冬以來，我國大部分地區(qū)氣溫持續(xù)偏高，降水量偏少，這種暖冬加上干旱的天氣使食葉性森林害蟲繁殖加快，增加迅速，使我國森林病蟲害大面積暴發(fā)的威脅顯著增加。春季我國北方大部分地區(qū)降水偏少，氣溫偏高，相對濕度較低，有利于發(fā)生的主要森林害蟲是以楊樹為主的多種食葉害蟲，而南方大部分地區(qū)濕度大，風(fēng)力較小，發(fā)生的是以松樹為主的多種食葉害蟲。還有，因受暖冬影響，害鼠種群繁殖加快，數(shù)量一直較高，對新植林及幼林仍是一大災(zāi)害。這表明，鼠害發(fā)生的趨勢明顯上升。因此，預(yù)測和防御森林病蟲害，必須以氣象條件和氣候背景做科學(xué)指導(dǎo)。

三、氣候變化與森林生態(tài)系統(tǒng)

全球變暖是目前全球環(huán)境研究的一個主要議題。根據(jù)對100多份全球變化資料的系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)全球平均溫度已升高0.3～0.6℃。其中11個最暖的年份發(fā)生在80年代中期以后，因而全球變暖是一個毋庸置疑的事實。森林雖僅占陸地1/3的面積，但森林的年生長量卻占全部陸地植物年生長量的65%，因此，森林不僅是陸地上面積最大、分布最廣、組成結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、物質(zhì)資源最豐富的生態(tài)系統(tǒng)，它也是自然界功能最完善的資源庫、生物基因庫，水、碳、養(yǎng)分及能源儲存調(diào)節(jié)庫，對改善生態(tài)環(huán)境，維護生態(tài)平衡具有不可替代的作用，而且是人類的一個巨大的可再生自然資源庫，是全球碳循環(huán)的重要組成部分。森林的固碳作用十分顯著，森林每生產(chǎn)10t干物質(zhì)，便可吸收16t二氧化碳，森林碳儲量占陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量的90％。據(jù)調(diào)查，在全球森林植被及土壤中碳儲存約11500億t，其中約37％的儲存碳在低緯度森林，14％在中緯度森林，49％在高緯度森林。目前，大氣中二氧化碳的含量在不斷增加，致使全球氣候變暖，而森林是一個重要的碳匯，因此它對抑制氣候變化起到重要作用。

氣候變化會導(dǎo)致光照、熱量、水分、風(fēng)速等氣候要素的量值和時空分布發(fā)生變化，因而勢將改變森林的組成、結(jié)構(gòu)及生物量；森林群落對氣候變化的響應(yīng)是十分敏感的，氣候的微小擾動都可能對森林的結(jié)構(gòu)和演替過程產(chǎn)生巨大影響。全球變暖速率加快，森林群落的生態(tài)將發(fā)生改變，造成群落類型的更替，同時原群落中各樹種的生物量水平也大為降低。

氣候變暖有可能使生物多樣性減少。氣候變暖后，各種植物的種植界限都要發(fā)生遷移，但物種的遷移決定于許多因素，包括物種本身的遷移能力、適應(yīng)能力、可供遷移的適宜地距離、遷移過程中的障礙等

氣候變化將使森林分布格局發(fā)生變化。有關(guān)專家利用模型模擬了不同氣候情景下中國森林分布的變化，發(fā)現(xiàn)中國森林的高脆弱區(qū)約占中國森林面積的7.6%～18%，其最大可能分布于中國的西南、華中或華南等地，這些地區(qū)將是全球氣候變化對中國森林影響最大的地區(qū)。

大范圍的森林砍伐能夠?qū)е陆邓木薮笞兓雇恋鼗哪?。如南美?0°以北的森林被草地取代，降水將減少15％。如果半干旱地區(qū)出現(xiàn)大面積的植被減少，可以預(yù)計降水也將出現(xiàn)類似的減少趨勢。這些變化可能產(chǎn)生大范圍或毀滅性的影響，并將加速沙漠化進程。從上述可以看出，了解和研究氣候變化與森林生態(tài)系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，趨利避害，對實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展有重要的現(xiàn)實意義。