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冬季饱饮

足够潮湿且风和日丽,这样的天气我完全不用为树木担心。而当冬天狂风大作时,我总是会忧心忡忡地看着被风吹弯、痛苦不已的树冠,祈祷不会有太多树木被刮倒。当夏天炎热干燥时,我会担忧云杉的蒸腾,因为它们同时还遭受着小蠹虫的侵袭。即使在夏季出现雷电,并带来足够的降雨时,我仍然会担心。阔叶树能非常好地应对冬季风暴,它们会及时提前脱落叶片,减少风的作用点,这样就不会像常绿的针叶树一样那么容易被吹倒。但在夏季出现雷雨,且往往还伴随着短暂的强风暴时,情况就完全不是这么回事了。此时山毛榉和栎树都还是长满叶子的状态,因此会在毫无准备的情况下被吹得剧烈弯曲。若阔叶树翻倒或被折断,那么大多是由于这种天气状况。

你看,林务员总是有着各种各样的担忧。不过苏黎世联邦理工学院的一个研究团队至少可以消除我对夏季干旱的一些忧虑。研究人员在瑞士的182处森林区域进行了研究,调查山毛榉、栎树或云杉在夏季所汲取的水分是来自哪个季节的。你肯定会下意识地回答:“当然是夏季啊,不然还能从哪个季节来?”不过答案却出人意料:主要来自冬季!因此,最重要的不是在夏季下了多少雨,而是冬季降雨量有多少。

不过在思考其后果之前,我们还得先回答一个问题:这一结论到底是如何得出的?

我们先要研究冬季降水与夏季降水之间的区别。为此研究人员需要将蒸渗仪埋入地下,这是一种能采集地表至地下120厘米深土壤中水分的仪器。冬季降水与夏季降水的化学成分不同,且储存位置的土壤结构也不同。但我们要如何得知树木究竟使用的哪种降水呢?非常简单,分析树冠处树枝中水分的化学成分就行了。当然,实际操作不是这么容易的,因为科学家们必须悬挂在直升机下方才能剪切树冠处的研究样本。实验结果表明,山毛榉和栎树在夏季饮用的仍然是冬季降水,而对云杉来说喝哪个季节的水明显无所谓。

有人可能会想,这些树木更多利用冬季降水是因为夏季降水少。但实际上,在瑞士的这些研究地点并非如此,那里约58%的降水都发生在夏季。而且按照这一说法,这些不同树种之间也不应该有区别。

针对实验中阔叶树和云杉之间的区别,科学家的解释是,在同一片林地中,栎树和山毛榉更喜欢在深层土壤的微孔中吸水,而云杉喝的水则更多来自较大的空隙。因此虽然这些不同树种的树根深度相同,但并不像有些林务员所认为的那样,会互相侵入对方的领地。此外要解释如何在土壤中区分冬季降水和夏季降水则容易得多。夏季降雨时雨水会立刻被植物吸收并蒸发,而冬季降水则会慢慢渗入土壤中微小的缝隙里,直到所有的缝隙都被浸透。 这段时间树木都在休眠,因此对水分的消耗几乎为零。根据土壤情况不同,每平方米土地能吸收并储存的水分可达200升。

这一新研究结论告诉我们要更注意两方面内容。一是若我们想知道本土阔叶树林状态如何,应更加关注冬季降水。冬季降水必然会越来越少,原因之一就是气候变化导致冬季越来越短。根据德国联邦环境局发布的数据,自1961年来冬季时长已经减少了14天。

二是重达70吨的收割机对森林的碾压导致土壤孔隙的消失。敏感的土壤在受到碾压时会像海绵一样收缩,但与海绵不同的是土壤不会还原,永远不会。收割机碾过的车辙下水分将无法渗透,这让树木在冬季无法正常增加补给。

在正常情况下,完好的土壤在冬季储存的水分可以在旱季较好地缓解干旱,它们就像是树木的储水槽,整个夏天都可以随时取用。

由此,我们对秋季落叶的看法也要相应发生改变。此前人们认为,秋季落叶主要是为了避免树枝负担太重的重量。这些重量可能来自湿润的雪,它们吸饱了水,因此会给有叶子的树枝带来巨大的负担。树木很快将无法承受这一巨大的重量,粗壮的树枝会折断,整棵树木甚至会倾倒。此外没有叶子的树木也能更好地抵御风暴,因为强风来袭时它们几乎没有受力点。

最新研究结果还表明,截留作用可能是落叶的另一个重要原因。截留是指树冠拦截了部分降水,使它们停留在树冠上——这部分降水数量可不少!这些水分不会落到地面,而是直接在树叶上蒸发到空气中。这对树木来说是一种损失,这样就只有更多的降水才能真正让它们解渴,至少在夏季是这样。因此在冬天休眠的时候,树木就有必要“脱掉衣服”,毕竟这些树叶在冬天也没什么用。这样雨滴才能不受阻碍地直接降落到地面。

夏天时情况则完全不同,因为此时森林正是树叶最繁茂的时候,由此产生的水分流失也最多。每平方米土地上方树叶或针叶面积可达27平方米 ,只有当上方的这些树叶完全被打湿,后续的雨水才会落到地面上。同时不同树种之间也存在巨大差异。显而易见,至少在冬天,阔叶林落到地面的雨水会比针叶林更多。在夏天,所有树木树冠处截留的雨量相近,而在冬天则有巨大差异。对山毛榉、栎树和其他阔叶树来说,冬天雨水能几乎不受阻碍地落到地面。由于树枝是斜向天空生长的,落到树枝上的雨水甚至会像在漏斗中一样被有目的地引向树干,之后汇成一道道水流顺着树皮向下流到树根处。对常绿的云杉和松树来说情况则完全不同,冬天和夏天并无区别,在冬天也仍有30%~40%的降雨被截留在树冠处。而对这一季节已经光秃秃的落叶树来说,被截留的雨量则降到了8%以下。

那我们不禁要问:这些被截留的雨水之后都怎么样了呢?它们会直接从枝头、针叶或者阔叶处蒸发回到空气中,升腾的水蒸气会在别处形成新的降雨云,为当地的森林带来降雨。因此这对整个森林生态系统来说是没有影响的,但可能会对局部森林造成影响,这对原处的森林来说是一种损失。毕竟对于树木个体来说,重要的还是有多少雨水能够到达地面,并最终到达它们的树根处。在针叶林中,树冠处截留了约1/3的雨量,为什么云杉和松树要干这种“蠢事”,冬天还将针叶保留在枝头呢?毕竟水才是最有效的万能灵药啊!这还要从这些针叶树的故乡说起,它们的故乡为北方针叶林带,那里夏季短暂冬季漫长。倘若在春天才开始长叶而秋天又要落叶的话,那树木根本没有时间通过光合作用制造养分。在那种地方,树木必须始终处于待命状态,一旦温度允许就开始工作。

雨水要最终到达树根处,还得透过地面上堆积的落叶,它们往往是层层叠叠的,堆得非常厚。不过本土树种的落叶往往十分容易分解,换句话说,这些掉落的生物质对于土壤中的生物群来说就是无上的美味,它们会蜂拥而至,以惊人的速度将这些落叶吃光。德国本土森林中,每年被分解的树叶和树枝重量达到每公顷5吨,而同一面积上掉落的树叶则多达数百万片。仅仅是一棵山毛榉就会脱落50万片树叶,在其脚下形成一个厚度为1~10厘米的落叶层。 根据土质不同,这些落叶会在1~3年内被分解完毕,并形成碎屑状的腐殖土。这些腐殖土是土壤储存水分的主要工具,因此分解过后的落叶对树木来说就是一个储水槽。

在单一的云杉和松树种植林,这一分解效果要差很多。人们通常认为其原因在于松针是酸性的,导致土壤微生物胃口尽失。然而,我认为这是由于本土土壤微生物对这种富含萜烯和松脂的食物消化能力更弱。

雨水穿过云杉和松树厚厚的树冠层到达地面后,还面临着另一个障碍,即经年掉落的松针在地面上形成了一层厚厚的地毯。我常常观察到,这层地毯几乎可以防水,这导致长时间的干旱后水分不会渗入土壤,而是流走。所以现在许多种植林在越来越多的夏季干旱面前生命岌岌可危,也就不足为奇了,因为不同于山毛榉和栎树,云杉非常依赖夏季降水。

对于地下水来说,上方是什么森林这一问题更加重要。毕竟能到达地下深处的,只有经历了上述种种过程后仍然残留的水分。在水滴渗透到地底之前,已经有更多的水分在树冠处蒸发了,这些水分远多于流到地面的水分,也远多于渗进腐殖质和土壤中并被储存起来的水分。同时也别忘了一棵成年大树所消耗的水量有多大,仅一个炎热夏日就能吸取多达500升水。因此地下水得到的补给不过是树木吃剩下的残羹剩饭,而这些剩余的部分也有着明显的区别。例如天然山毛榉林就比松树种植林更加慷慨,其渗入地下的水分比针叶林要多出3~5倍。

不过针叶林中也有例外,那就是落叶松。它们生长在欧洲山区,是当地唯一会在秋天和阔叶树一起落叶的本土针叶树种。它们常和云杉以及松树一起种植在种植林,可惜这种环境不太适合它们。不过比起其他两种树,落叶松要稍微有优势一些。一方面和阔叶树一样,冬天它们光秃秃的树冠在风暴来袭时几乎没有受力点;另一方面,在11月至来年4月之间它们也可以像山毛榉或者栎树一样,让降雨不受阻碍地落到地面。在我看来这一现象并非意外,落叶松天生就生长在更加湿润的地区,因此需要的水分比松树等树木更多。如此一来,那还有什么比进化出一种和阔叶树类似的生存策略更好的办法吗?

待到秋日临近,树木又开始慢慢变色时,你可以亲自预测一下每棵树有多健康。为此,你只需要观察它们的颜色就行了——起码有些树种能通过树叶的颜色清晰地透露出它们的生存状态。 kAh31ubh5Nkhn/bqCLgK4ZA5Ohm4mlLZ60jRegFID3faHt1c8JQI/hFjFZEPNCCE

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