热带雨林砍伐后种橡胶林的气候效应Word文档格式.docx

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我们不但要警惕对身林的破坏，也要警惕森林的人共化。

这是在高空中俯瞰西双版纳山区的景象，原始森林正在被橡胶林一片片地蚕食。

开垦成形的台地所构成的图案像人的指纹一样，一圈一圈扩散开去，这种排列的形状是为了日后割胶的方便。

1..热带雨林和橡胶林结构比较：

富有厚茎藤本、木质和草质附生植物的常绿森林生物群落。

优越而稳定的环境为数以万计的生物种类提供最佳生存和发展条件。

（一）种类组成极为丰富

据统计，组成热带雨林的高等植物在45000种以上，而且绝大部分是木本的。

（二）群落结构复杂

热带雨林中每个种均占据自己的生态位，植物对群落环境的适应，达到极其完善的程度，每一个种的存在，几乎都以其他种的存在为前提。

乔木一般可分为3层，第一层高30—40m以上，树冠宽广，有时呈伞形，往往不连接。

第二层一般20m以上，树冠长、宽相等。

第三层10m以上，树冠锥形而尖，生长极其茂密。

再往下为幼树及灌木层，最后为稀疏的草本层，地面裸露或有薄层落叶。

此外，藤本植物及附生植物发达，成为热带雨林的重要特色。

藤本植物多木本，粗如绳索或电线杆，一般长70m左右，有时达240m。

其中大藤本可达第一乔木层或第二乔木层，主干不分支，达天顶时则繁茂发育。

小藤本多单子叶植物或蕨类，一般不超出树冠荫蔽的范围。

附生植物多生长在乔木、灌木或藤本植物的枝叶上其组成包括藻、菌、苔藓、蕨类和高等有花植物。

还有一类植物开始附生在乔木上，以后生气根下垂人土，营独立生活，并常杀死藉以支持的乔木，所以被称为“绞杀植物”，如无花果属（Ficus）的一些种。

橡胶林树木种类单一，一般只有一层，排列整齐，年龄和高矮比较接近，十分密集，林下缺乏中间的灌木和地表植被，缺乏生物多样性和涵养水土的功能。

2.热带雨林和橡胶林的防风作用比较：

气流在运行时，受热带雨林阻挡，在森林的向风面空气积聚，形成一个犹如气枕的高气压。

不同的林带结构具有不同的防风效应。

紧密结构的林带，向风面气压增高，形成弱风区，风受上面空气的压缩，由林带顶部越过。

透风结构的橡胶林带，迎风面弱风区比密林小，背风面林缘处风速还是较大，当风速继续前行时，风速不断降低，到达一定距离，风速最小，以后风速不断增加到与空地一致。

由于树木摩擦分裂和不同方向的风相互碰撞，力量（能量）相互消弱，使风速减缓，弱风区增大。

对于疏透结构的林带，林带防风效果取决疏透度（林带纵断面的透光面积与纵断面积的）。

植被对气流的影响主要反映在地表粗糙度和摩阻速度的改变上。

植物对风力作用性质的影响反映在两方面，即风速轮廓线和流场特性。

近地表风的水平速度随高度的增加而增加。

风速随高度的变化呈现为风速梯度或封锁轮廓线。

风速轮廓线决定风施于地面的切应力或拖拽力的大小。

植被高度也也影响这风速轮廓线，当气流遇到植被后，将在垂直方向分为两部分运动，一是植被以上速度相对较高的运动称作“自由流”，二是植被冠层下速度较低的运动，称作“束缚流”。

当观测高度小于植被高度是，虽然风速随高度的增加而增加，但由于风速变化明显受植物个体影响，随机性影响站主导地位，掩盖了内在规律性，当观测高度超过植被高度时，风速变化有明显的规律性。

这是由于气流受植被高度的影响被迫抬升此时风速轮廓线将相应地发生位移，把原来在裸露地面上的轮廓线垂直地提高到某一信的高度，形成一零平面位移ZB,Zb是表征植被对风速轮廓线影响的关键因素。

Zb=0.63H0.

光滑地表之上的风速随高度变化遵循对数规律，并可用下式表示：

Uz=（Ua/K）ln（Z/Z0）

其中Uz为高度Z处的水平风速；

Ua为摩阻速度；

K为比例系数；

Z0为水平风速为零的高度，用于衡量地表的粗糙状况，称为空气动力学粗糙度。

当风经过热带雨林时，在林前会形成一个高压区，风被迫分成两部分，大部分被迫抬升形成自由流从树顶通过，少部分透过树林从林间穿过形成束缚流。

由于植被的存在，风速轮廓线随森林覆盖度的比啊话十分复杂。

受树木单体的影响强烈，随机性影响占主导地位，掩盖了内在规律，但随着森林覆盖度的增加风速显著减少。

当高度超过森林高度时，风速变化有明显的规律性。

、

橡胶林由于其较规则的排布，树的行列排布之间会形成较规则的风口，所以形成的束缚流较热带雨林大和有规律性。

束缚流会在如上图所示的风口处穿过，在林间形成穿行于行列之间的定向风。

定向风会对林间的温度，湿度，蒸发量产生很大的影响。

另一方面由于橡胶林的高度远不如热带雨林的高度所以其对自由流的减弱程度也远不如热带雨林显著。

3.热带雨林和橡胶林的持水作用比较：

西双版纳平均年降雨量1100多毫米，并不算高，而且分配不均，每到干季几乎滴雨不下。

冬天如果没有雾罩着，水分就被太阳蒸发了。

到3、4、5月，土壤里的水被植物耗尽了，阳光直射下水分蒸发很厉害，如果有雾的话，雾可以提供一部分水分给植物。

马友鑫说：

“温度升高本来就不利于雾的形成，况且胶林本身也不容易形成雾。

原始林长得很高，有不同群落不同层次，很小范围内有很多物种，而胶林只有一个物种，还不能种得太密，胶林中的空间使土壤中的水分都跑了。

”

长期监测雨林和橡胶林水文变化的科学家也发现，与雨林相比，橡胶林的地表径流量要大得多，即相同降雨量的条件下地表径流量橡胶林是雨林的几倍。

这个生态监测站是上世纪50年代在苏联专家帮助下建立的。

老百姓说橡胶树是抽水机也不是没有道理，很多村寨已经遭遇地下水位降低、泉水断流的情况了。

在降雨过程中，树林水分一般进行2次分配，首先是在林冠进行分配。

降水（P）到达橡林冠层后，部分被林冠所截留（Pi），其余部分则通过树干径流（Ps）和穿透水（Pt）形成林地净降水（Pn）。

穿透书、树干径流、林冠截留分别占年降水量（P）的77.1%、9.6%、13.3%。

林地净降水（树干径流和穿透水）在地面进行水分的再分配，一部分被土壤吸收，一部分以径流的形式流失，还有一部分经土壤进行渗透。

通过树林生态系统的蒸发和蒸腾作用，林冠和土壤中一部分水分又进入大气系统，各部分占年降水的比例分别为：

（R）3.0%,渗漏（S）23.0%，宗蒸散量（Er）70.4%，土壤水分的年际变化大。

水量平衡存在如下关系：

P=Pt+Pi+Ps

森林的水源保护功能是通过植被的“海绵效应”实现的。

其作用原理就是在有水的时候可以吸水，在外界没水的时候，又可以慢慢往外放水。

森林树冠层拦截的雨水量为15％至40％，而灌木和地表草木层拦截并保留的雨水比树冠层更多。

地表植被，如苔藓层，具有重要的水土保持作用；

仅有0.5至1.0厘米的枯枝落叶层，水土保持的效率可以达到80％。

地表层和枯枝落叶层不仅可以缓解雨水对地面的直接冲刷，其本身也可以吸收并储存水分，改善土壤结构和肥力，提高持水能力。

另外，森林的庞大根系，特别是土壤中的各种微生物，在森林的蓄水效应中起了很重要的作用。

而被称为“绿色沙漠”的橡胶林内地表植被覆盖很差。

除高大的树冠层有一定的保水功能外，灌木草丛和枯枝落叶才是水土保持的关键。

而这样的森林中地表植被覆盖很差，失去了森林的海绵样保持水源的能力，保持水土和过滤水的能力都很低。

不仅在雨季没有储存水的功能，而且在旱季到来的时候，区域内则非常干燥，火灾危险非常大。

松针落到地面，因为表面有蜡质，很难腐烂，加上其内含有油脂，极易引起火灾。

由于林内风力较大，导致蒸发量加大，地面和空气比较容易干燥，也比较容易造成扬尘。

雨林树冠结构

由上图我们可发现版纳热带雨林冠层属于多层封闭型冠层，这种冠层的特征是植被群落中有多种不同高度的优势物种，并且这些优势物种又呈现丛生群居状态，使冠层在垂直方向上具有多层结构，但是因植物叶面积指数比较大，陆地表面几乎全部被植被所覆盖。

所以不容易形成林窗，形成对光照有不同要求的垂直结构。

上层喜阳，越往下，越喜阴。

最下层适合真菌类惜喜阴植物，分解残枝落叶。

橡胶林树冠结构

橡胶林属于单层疏松型冠层。

这类植被冠层基本上也是由一种或几种优势物种构成的垂直方向的单一冠层，但是在水平分布上群落或者各种优势物种呈现丛生状态，因其页面指数比较小，使冠层不能够完全封闭陆地表面。

由于不能完全封闭陆地表面，随着太阳高度角、方位角、天气状况的变化，极易发生林窗效应，造成林窗小气候。

林窗的发生导致光照的增加，林窗内地表温度、近地面温度等热力学特征也发生相应的改变，光照环境和热力学特征的改变影响土壤理化性质、营养元素分解、土壤微生物活性等的变化，最终影响到林窗及周边各生物学过程的变化。

温度升高所引起的蒸发量增大，使水蒸气随着进入树林的风吹走，加剧了水分的丢失。

热带雨林林冠的持水能力为0.45~0.79mm橡胶林为0.48~0.71mm，其中林冠木质部分（枝和树皮）的持水能力占据较大优势；

雾凉季（11月至翌年2月）和干热季（3~4月）的林冠持水能力高于雨季（5~10月）；

林冠各部分达到饱和所需要的时间为叶（需要5min）<

树干（2~3小时）<

枝（2.5~4h）.对两种林分林冠各部分在浸水/风干过程分析结果表明，叶易吸水和风干，在历时长的降雨事件中可以较好地发挥截留作用。

与橡胶林相比，热带季节雨林林冠持水能力虽然弱小，但是其多层林冠结构林冠持水能力较强。

由于热带雨林和橡胶林树冠结构的差异导致橡胶林的穿透雨量要远远大于热带雨林的多层雨林的穿透雨量。

导致橡胶林对地面的滴溅作用远远大于热带雨林。

而橡胶林的地表植被覆盖较差，林冠的持水能力也不如热带雨林，因而橡胶林容易形成较大的地面径流，对地面形成冲刷，造成水土流失。

4.由热带雨林变成橡胶林造成的后果：

当地老百姓说，橡胶林是上不飞鹰，下不走蛇。

热带植物园的专家证实说，的确是这样的，监测表明橡胶林几乎听不到鸟鸣了。

还不仅这样，系统的退化或崩溃导致外来物种的入侵和病虫害增加的倾向已经是显而易见的了。

杨效东是研究自然林到人工种植园地下生物种群变化的专家。

他说：

自然林变为橡胶林之后，本地的种减少了，外来的种增加了。

4年前美国和中国的科学家发现橡胶林使蚯蚓的群落结构发生了变化，现在的种叫无为海蚓，原产地在南美，怎么来到西双版纳还不清楚。

这个种的危害在于，种群量很大，自我维持能力很强，在人工条件下培养，当温度和湿度都适合的情况下，它可以达到每平方米四五千条。

而本地种最多只能达到700条的容纳量。

它会抑制本地某些种的生长和繁殖。

在夏威夷的研究来看，当它的种群达到每平方米800条时，土壤不是疏松的，而是板结的。

它会分泌一种分泌物像胶水一样把土壤粘在一起，增加二氧化碳的排放，波多黎各的研究表明，无为海蚓在草地上会增加20%的二氧化碳排放。

雨林消失之后的生态后果已经逐渐显现，热带植物园的专家马友鑫认为：

“地理信息系统监测表明，大规模的橡胶种植已经影响了这个地方的气候，10年内平均温度升高了零点四到零点五度。

这种气候变化不是区域性的，只是地方性的，毗邻的普洱、临沧并没有同步，大气环流都是一样的，如果大气环流改变，那大家都一样。

这种地方性的改变就是这个地区的土地覆盖发生改变，即太阳能量的收入对当地气候发生的影响。

这个地方以前雾很浓、很多，现在雾日比以往减少很多。

”据说与70年代相比已经减少了30%。

5.总结

将热带雨林砍掉种植橡胶树并不是简单的一种树代替另一种树，而是改变了整个树林

生态结构。

将会对整个地区的原有系统产生毁灭性的灾难。

这将改变整个地区的水气平衡。

降低生态系统的稳定性。

致使温度上升，降水量减少，地下水位下降，热带雨林被毁，野生动物遭到迫害甚至灭绝。

我们不应该在制造了一片又一片的黄色沙漠的同时，又制造出一片又一的“绿色沙漠”！

侯明明昆明理工大学环境科学与工程学院教授，博士生导师

黄晓园昆明理工大学环境科学与工程学院博士

曾维军昆明理工大学环境科学与工程学院博士