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第16章 阳光森林(2)

b.全新世森林:全新世即冰后期,是地史上的最新一页,迄今只有1万年左右时间,后期已有文字记载。它的气候相当于间冰期,但仍有冷暖变化,以中期(距今5000~9000年)的温度最高。那时中国东部的气温一般较现在高2~3℃,雨量也比现在大。生活在6000~7000年前的河姆渡人,在他们住地周围分布着以台湾枫香、小叶青冈、赤皮青冈、钩栲、蕈树等为主的茂密的常绿落叶阔叶林,林下丛生狭叶海金沙、柳叶海金沙、带状瓶尔小草、褐叶星蕨等热带蕨类植物,反映当时浙江北部湿热异常,平均温度至少高出现今3~5℃,雨量也较现今多500~1000毫米。西安半坡遗址中发掘出喜暖的獐和竹鼠的骨骸。同一时期,郑州、连云港等地孢粉中出现青冈、栲、冬青等亚热带常绿树种,渭河谷地有竹类分布。这些均说明4000~5000年前黄河中下游的气候条件跟现今的长江流域一样,气温比现在也要高2~3℃。当时,长江中下游地区分布着中、南亚热带的常绿落叶阔叶林,组成树种有青冈、栎、栲、石栎、杨梅、山核桃、榆、枫香、山矾、冬青、桃金娘等。山地针叶林以松林为主。在低温阶段,这一带又分布着暖温带至北亚热带的针阔混交林。故全新世气候的冷暖变化已能引起植被带的南北迁移。但总体来说,全新世期间我国境内的林木种类、自然植被和水平地带和区系组成与现今基本一致。

3.2森林的价值

作为陆地生态系统的主体,森林起着固碳释氧、保持水土、净化空气等多种生态作用,在为生产生活提供木材和各种林产品的同时,还是森林文化的摇篮和林业科研的基地,有着重要的生态、经济和社会价值。

3.2.1森林的生态价值

森林的生态价值主要体现在固碳释氧、涵养水源、保育土壤、净化大气、维持生物多样性等方面。

(1)固碳释氧

森林通过植物的光合作用吸收大气中的二氧化碳和水,同时释放氧气并生成有机物,将光能转化成化学能储存起来,这是森林的生长过程。森林也是地球上氧气和有机物的最主要来源,是地球生物圈的原初生产力。植物光合作用的基本化学方程式:6CO2+6H2O葡萄糖+6O2。根据该方程式,植物每吸收264克二氧化碳和108克水,可以产生180克葡萄糖和192克氧气。葡萄糖可以转化成多糖,为树木和其他植物构建自身组织器官提供原料。林木每形成1吨干物质,可以固定1.63吨二氧化碳,释放1.19吨氧气。森林的生长过程中以各种形式固定大气中的二氧化碳,同时释放氧气,这对于维持大气中的二氧化碳和氧气的动态平衡,减缓地球温室效应,提供人类和其他动物及耗氧生物的生存条件,都有着巨大作用。

(2)涵养水源

森林具有截留降水、缓和地表径流、改善水质、补充地下水、抑制土壤水分蒸发、调节河川流量、涵养土壤水分等功能。森林中的雨水降落后,首先受到林冠层的拦截,茂密的树冠和高耸的树干可以起到截留雨水的功能。树冠截留量与降水特性、风速、风向、林分结构、郁闭度等都有关,但是主要取决于降水量和降水强度。大部分雨水降落后透过林冠落到下面的灌木草本植物层,再次截留。降水到达地面后落到地表,森林地表层的枯枝落叶松软粗糙,持水能力强,所以森林地表层也有很强的截留降水能力。当枯枝落叶吸收水分达到饱和后,一部分渗入到土壤中,另外一部分以地表径流的形式输出森林生态系统。由于枯枝落叶的存在,这种地表径流不同于裸露地面上的水流。枯枝落叶可以阻止地表水的流动,对于地表径流的时间和强度起到缓冲作用。森林里的土壤疏松多孔,结构层次好,特别是非毛管孔隙度较高,所以具有很强的透水性。较好的土壤渗透性能减缓地表径流,能够减少地表水土流失。

森林在拦蓄降水的同时也可以净化水质。森林对降水进行过滤和吸附后,水质得到净化,可以更好地供人或其他生物使用。

(3)保育土壤

森林茂密的林冠层、深厚的枯枝落叶层和呈网状分布的根系,一方面既可保留自然降水,还能减少雨水对土壤的冲刷,从而保持了土壤结构,减少地表径流。另一方面,森林中树木强大的根系能使土壤牢固,减少土壤侵蚀以及防止土地资源的流失。当土壤流失时,土壤中存在的营养元素也会随之流失,与此同时流失的水土会对下游流域产生堵塞。因此,森林能够起到水土保持的作用,对减少土壤侵蚀、保持土壤养料、减少泥沙淤积和改善土壤质量等方面都会有相应的作用。

林冠层对大气中的降水进行再次分配,使林内降水量和降水强度发生变化,减弱降水对表土的直接冲击,起到防止地表径流侵蚀的作用,从而减少了对土壤结构的冲刷和破坏,保护了水土资源。枯枝落叶层不仅能截留和吸收大量的水分,而且增加了地表的粗糙度,从而影响地表径流的流动。另外,枯枝落叶的分解增加了土壤营养元素以及土壤碳库的积累,提高了土壤肥力,同时也改善了土壤结构。树木的根系能够改善土壤的孔隙度、通透性等物理性状,使土壤变得疏松,所以能够吸收更多的水分,使得更多的地表径流下渗,起到减少地表径流冲刷表土的作用。另外,呈网状分布的根系与土壤牢固地交织在一起,能够起到固土的作用。

(4)净化大气

森林能够净化大气主要是通过滞尘作用以及对污染物的降解。粉尘在大气污染物中占很大的比例,而森林恰恰能够对它起到吸收、阻挡和过滤的作用。森林中的树林一般树叶茂盛,枝干高大,能够降低风速,从而一部分大颗粒的灰尘因为风速的降低和自身的重力下沉落到地面。同时又由于树叶表面多绒毛,粗糙不平,还带有一部分黏性物质,能够吸收、滞留一部分灰尘,所以就能够使大气中含尘量降低。污染物通常是指工业和生活中排放的二氧化硫、一氧化氮等有毒气体。森林树木可以对这些有毒气体起到吸收净化的作用,通过叶片上的气孔和枝条上的皮孔固定有害物质,经过一系列的生物化学反应,能够把有毒物质转化为无害物质,或者储存在树木体内,或由根系转运到土壤中,再通过根系微生物的吸附和降解,起到对大气和环境的净化作用。

(5)维持生物多样性

森林生态系统本身就是生物多样性的重要组成部分,形式各样的森林生态系统将建造生境和系统的多样性,森林生态系统本身独特的小气候,为不同种类的动植物提供了适宜的生存条件,而森林生态系统本身包含丰富的不同种类的植物资源,这些植物资源又为各种动物繁衍生息提供了不可缺少的食物以及场所。森林和湿地是野生动植物的理想栖息地,全世界近2/3的生物种生活在森林里,1/4的物种生活在湿地,这些物种种类是人类最宝贵的资源和财富。所以,生物的多样性,由于森林生态系统的生存条件及其自身的多样性,可以得到很好的维持。

3.2.2森林的经济价值

森林不仅能够产出木材,还可以提供果品、木本粮油、工业原料等,源源不断地为人民生产生活提供可再生的原料,有着巨大的经济价值。

(1)提供木材

从植物学的角度看,木材是指维管形成层向内发展出的植物组织,为木本植物所特有。在生产上,木材是指树木砍伐后,经过加工,可供生产生活使用的材料。由于获取和加工比较容易,木材自古以来就是建筑、工业和家具制造等重要的原材料,木材还可以用来造纸和作为薪炭材,在人们的生产生活中起着重要作用。

根据联合国粮农组织的统计,2011年全球共生产木材34.69亿立方米,其中薪炭材18.91亿立方米,工业原料15.78亿立方米。在工业原料材里有4.06亿立方米锯材,即木材伐倒后锯制成的各种规格的板材和方材。全球共生产各类人造板2.88亿立方米,其中单板和胶合板0.97亿立方米,刨花板、锯末板和纤维板共1.91亿立方米。木质纸浆1.73亿吨,其他纤维纸浆0.18亿吨,废纸纸浆2.11亿吨。全球共造各类纸和纸板4.03亿吨。可见木材为人类社会创造了巨大财富。

(2)提供水果和干果

水果是含水量较高且有甜味的植物果实。严格意义上讲,西瓜、草莓等草本植物的果实不能算作森林产品,只有柑橘、苹果、葡萄等果树或木本植物的果实才是真正意义上的森林产品,但在生产、消费、管理和科研等环节,常把它们等同地看待。水果由于含有大量糖分、果酸、维生素、矿物质及其他营养成分,是人们日常生活中必不可少的食品。

干果是指成熟或加工后水分含量较少的植物果实(如大枣、柿子)和种子。根据种子的植物学性状,可以分为荚果(豆类的果实)、坚果(核桃、板栗、榛子等)、颖果(禾本科植物的果实)和瘦果(向日葵等)。干果含有较多的维生素、植物脂肪和蛋白质,具有较高的营养价值,除作为日常膳食的补充外,还可加工成多种休闲食品。

(3)生产木本粮油

木本粮油树种的果实或种子富含淀粉或油脂,大多数可以作为果品使用,或加工成食用淀粉、工业用淀粉、燃料乙醇、食用油和生物柴油等产品。如栎类、柿、枣等的果实是优良的食品;油桐、油茶、油橄榄、核桃等可制成食用油或工业油脂。

我国耕地面积刚性短缺,粮油争地的严酷现实,使粮食安全、食用油安全和能源安全等问题日益凸显,这已成为需要高度重视的国家重大战略问题。木本粮油具有不与粮争地的显著特点,因此大力发展木本粮油产业,是缓解粮油供需矛盾、维护国家粮油安全的必然选择。木本粮油树种多为经济林种,经济效益较好,加快木本粮油产业发展,对促进农民增收,加快山区经济发展,推进新农村建设有积极意义。木本粮油产品营养丰富,既可以补充粮油的不足,又可以改善人们的膳食结构,提高人们的健康水平。同时,扩大木本粮油树种的栽培面积,还可以绿化荒山荒地,维护生态稳定。

(4)提供工业原料

森林还可以为工业生产提供橡胶、栲胶、天然漆、松香、软木等原材料,而且这些天然森林产品至今多数是人工无法合成的。

天然橡胶是由橡胶树割胶时流出的乳胶凝固和干燥后而制得的。橡胶树是大戟科橡胶树属落叶乔木,主要分布于南北纬10°以内的热带地区,我国云南、广西、广东、福建和台湾等地有栽培。

栲胶是由富含单宁的植物原料经水浸提和浓缩等步骤加工制得的化工产品,主要用于鞣质皮革,制革业上称为植物鞣剂。此外栲胶还可用作选矿抑制剂、锅炉水处理剂、钻井泥浆稀释剂和金属表面防腐剂,浓缩类栲胶也可作为木工胶黏剂。生产栲胶多用槲树、栓皮栎、麻栎、云杉等单宁含量高的树种的树皮。

天然漆又叫大漆、生漆,是从漆树割取的漆树液,含有高分子漆酚、漆酶、树胶质及水分等,具有防腐蚀、耐强酸强碱、防潮绝缘、耐高温、防霉杀菌等功能。在现代石油化工产业兴起之前,天然漆一直是人类建筑、家具等涂饰的主要原材料,在现代化工业中,制造防腐涂料,天然漆仍然有不可替代的作用。

松香是从松树的含油树脂去掉了挥发的松节油后的透明固体物质,是制造油漆、黏合剂、肥皂、纸、火柴等的工业原料,日常生活中可在电路板焊接时作助焊剂,在乐器上涂抹在二胡、提琴、马头琴等弦乐的弓毛上来增大弓毛对琴弦的摩擦。

软木是指栓皮栎的栓皮,其微观结构为许多横断面为六边形的木栓细胞呈蜂窝状排列,细胞腔内静止气体占单位体积的70%,相对密度为0.24,所以软木为轻质材料。软木具有不透气、不透水的特性,良好的气垫弹性使其具有减震功能,还具有优良的吸音、隔热、耐腐蚀、防潮、防磨、防火等性能。在高档家具、隔音装饰材料、航天器、冷冻设备绝热层制造中软木起着重要作用,在日常生活中可以用于制作软木塞。

(5)森林的间接经济价值

森林的间接经济价值,除去有森林生态系统及其影响范围内对人类有益的生态效益外,还应该包括由于森林生态系统的存在,对人们的生产生活各个方面起到的促进效益或减少损失的价值。

在农业生产中,由于森林的涵养水源、保育土壤、防止干热风、改善小环境的作用,可以有效促进作物生长,同时由于森林对生物多样性的促进,可以有效保护益虫益鸟等害虫天敌,减少农药使用量,对粮食丰产稳产起着十分重要的推动作用。

在发展工业的过程中,由于森林具有吸收二氧化碳、二氧化硫等工业排放气体的能力,可以减少甚至消除工业生产对自然环境的影响,从而为工业产品价值的实现拓展生态空间。

在城市中,每一单位面积的成形绿地可以使80~100倍面积的土地及其上建筑物因环境的改善而提高价值3%~6%,按此标准的低值计算,单位面积城市森林的土地增值是其耗用土地成本的2.4倍。