高考地理中的木本植物擴(kuò)張

木本植物擴(kuò)張是高考地理中的重要考點(diǎn)，主要表現(xiàn)為木本植物密度、覆蓋率和生物量增加，侵占草本植物生長(zhǎng)空間，對(duì)地表溫度、生態(tài)系統(tǒng)和氣候反饋產(chǎn)生顯著影響。

一、木本植物擴(kuò)張的定義與特征 1. 基本概念

木本植物擴(kuò)張（又稱灌叢化或木本植物入侵）指灌木密度、蓋度和生物量顯著增加的自然現(xiàn)象，全球干旱半干旱地區(qū)普遍發(fā)生，以犧牲草本植物為代價(jià)。這種現(xiàn)象在青藏高原、非洲熱帶稀疏草原、北美和澳大利亞的半干旱草原等地廣泛存在。

2. 主要特征

（1）木本植物（森林、灌叢）向草地?cái)U(kuò)張

（2）木本植物生物量較大、葉面積較大

（3）與草本植物相比，具有更強(qiáng)的蒸騰能力和遮蔭效果

二、木本植物擴(kuò)張的主要原因
1. 全球氣候變暖

氣候變暖緩解了灌木的低溫脅迫，使木本植物能夠在更高海拔或更寒冷地區(qū)生長(zhǎng)。青藏高原從20世紀(jì)起經(jīng)歷了大規(guī)模的木本植物擴(kuò)張，與全球變暖趨勢(shì)密切相關(guān)。

2. CO?濃度升高

大氣中CO?濃度升高增加了外界與植物細(xì)胞內(nèi)CO?濃度差，提高了C3灌木植物的水分利用效率，降低了C4草本植物原有的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

3. 人類(lèi)活動(dòng)影響

（1）過(guò)度放牧：降低草本植物的競(jìng)爭(zhēng)能力，使土壤板結(jié)，改變土壤水分和養(yǎng)分分配

（2）火燒頻率變化：輕度低頻火燒減少了草本植物，對(duì)木本植物生長(zhǎng)有促進(jìn)作用

三、木本植物擴(kuò)張對(duì)地表溫度的影響機(jī)制
1. 對(duì)夜間地表溫度的影響

木本植物擴(kuò)張導(dǎo)致夜間地表溫度升高，主要原因包括：

（1）木本植物區(qū)熱容量高，夜間降溫幅度小

（2）木本植物擴(kuò)張區(qū)因蒸散發(fā)水汽含量大，大氣對(duì)地表的保溫作用強(qiáng)

（3）木本植物冠層吸收地表長(zhǎng)波輻射，并以逆輻射形式返還地表，產(chǎn)生增溫效應(yīng)

2. 對(duì)白天地表溫度的影響

木本植物擴(kuò)張導(dǎo)致白天地表溫度降低，主要機(jī)制為：

（1）遮蔭作用：木本植物遮擋陽(yáng)光，減少到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射

（2）蒸散發(fā)增加：木本植物葉片較大，蒸騰量較大，導(dǎo)致云量增多，對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用增強(qiáng)

（3）地表反照率降低：雖然反照率降低會(huì)增加地表吸熱，但蒸散發(fā)增加的降溫作用強(qiáng)于反照率降低的增溫作用

3. 綜合效應(yīng)

青藏高原研究表明，木本植物擴(kuò)張使生長(zhǎng)季白天LST降低(2.60±0.34)℃，夜間LST增加(0.94±0.22)℃，凈效應(yīng)使日均LST降低(0.83±0.24)℃。這種變化主要是由于蒸散發(fā)增加引發(fā)的降溫效應(yīng)超過(guò)了以反照率減少為代表的增溫效應(yīng)。

四、木本植物擴(kuò)張對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響
1. 對(duì)氣候變暖的反饋?zhàn)饔?br/>

大規(guī)模木本植物擴(kuò)張會(huì)減緩青藏高原氣候變暖的趨勢(shì)。隨著木本植物的擴(kuò)張，日均地表溫度下降，導(dǎo)致地面輻射減弱，大氣吸收地面輻射的量減少，進(jìn)一步導(dǎo)致氣溫降低。

2. 對(duì)碳循環(huán)的影響

（1）在泥炭地生態(tài)系統(tǒng)中，木本植物擴(kuò)張通過(guò)"植被-有機(jī)質(zhì)-微生物"三級(jí)聯(lián)級(jí)反應(yīng)增強(qiáng)碳儲(chǔ)存

（2）木本植物擴(kuò)張改變了全球草地土壤有機(jī)碳含量，變化范圍為-50%至+300%

（3）在青藏高原，木本植物擴(kuò)張通過(guò)增加蒸散發(fā)，形成對(duì)氣候變暖的負(fù)反饋機(jī)制

3. 對(duì)生物多樣性的影響

木本植物擴(kuò)張可能導(dǎo)致生物多樣性變化，在某些地區(qū)可能加劇土地退化甚至荒漠化，也可能提升土壤肥力與碳氮儲(chǔ)量。研究表明，這種現(xiàn)象使北美13個(gè)草原/稀樹(shù)草原群落的物種豐富度顯著下降(平均-45%)。

五、典型區(qū)域案例分析

1. 青藏高原木本植物擴(kuò)張

青藏高原是研究木本植物擴(kuò)張的典型區(qū)域，2001至2018年木本植物擴(kuò)張的范圍和程度均整體呈增加趨勢(shì)。該區(qū)域的擴(kuò)張對(duì)地表溫度的影響具有季節(jié)性差異：5-6月升溫幅度較大，7-9月升溫幅度較小或保持穩(wěn)定。

2. 北極地區(qū)木本植物擴(kuò)張

在寒冷的北極地區(qū)，木本植物的擴(kuò)張?zhí)岣吡税滋斓乇淼臏囟龋@與青藏高原的情況相反。這是因?yàn)楸睒O地區(qū)地表反照率降低在春季和夏季對(duì)大氣產(chǎn)生了顯著的加熱作用。

3. 毛竹擴(kuò)張案例

毛竹向常綠闊葉林和針葉林?jǐn)U張顯著降低土壤碳、氮儲(chǔ)量，通過(guò)降低土壤含水量、土壤容重、土壤有機(jī)碳含量等途徑影響生態(tài)系統(tǒng)功能。

六、高考地理中的考察要點(diǎn)
1. 現(xiàn)象識(shí)別與原因分析

高考試題常要求考生識(shí)別木本植物擴(kuò)張現(xiàn)象，并分析其形成原因，需要結(jié)合氣候、土壤、人類(lèi)活動(dòng)等多因素進(jìn)行綜合分析。

2. 地表溫度變化機(jī)制

重點(diǎn)考察木本植物擴(kuò)張對(duì)晝夜地表溫度的不同影響機(jī)制，需理解遮蔭效應(yīng)、蒸散發(fā)作用和反照率變化的綜合影響。

3. 生態(tài)系統(tǒng)反饋

考查木本植物擴(kuò)張對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，包括對(duì)氣候變暖的反饋?zhàn)饔谩?duì)碳循環(huán)的影響以及對(duì)生物多樣性的影響。

4. 區(qū)域差異比較

比較不同區(qū)域（如青藏高原、北極地區(qū)）木本植物擴(kuò)張對(duì)地表溫度影響的差異，理解區(qū)域環(huán)境條件對(duì)同一現(xiàn)象的不同響應(yīng)。

七、解題技巧與注意事項(xiàng)
1. 區(qū)分晝夜影響機(jī)制

白天主要考慮遮蔭和蒸散發(fā)的降溫作用，夜間主要考慮保溫和熱容量的增溫作用，避免混淆。

2. 關(guān)注區(qū)域差異

不同區(qū)域的木本植物擴(kuò)張對(duì)地表溫度的影響可能相反（如青藏高原降溫vs北極地區(qū)升溫），需結(jié)合具體區(qū)域環(huán)境條件分析。

3. 綜合多因素分析

木本植物擴(kuò)張的影響是多種因素共同作用的結(jié)果，解題時(shí)應(yīng)避免單一因素解釋?zhuān)杩紤]反照率、蒸散發(fā)、地表粗糙度等多方面因素。

4. 注意時(shí)間尺度

木本植物擴(kuò)張的影響在不同時(shí)間尺度（季節(jié)、年際）上表現(xiàn)不同，如5-6月升溫幅度較大，7-9月升溫幅度較小。

掌握木本植物擴(kuò)張的相關(guān)知識(shí)，不僅有助于解答高考地理試題，更能幫助理解全球變化背景下的生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，為未來(lái)生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

八、例題分析

1.閱讀圖文材料,完成下列要求。(20分)

與草本植物相比，木本植物的生物量較大、葉面積較大。近年來(lái)，青藏高原發(fā)生了大規(guī)模的木本植物(森林、灌叢)向草地?cái)U(kuò)張的現(xiàn)象，對(duì)生長(zhǎng)季的地表晝夜溫度產(chǎn)生了一定影響(下圖)。

(1)描述木本植物擴(kuò)張對(duì)生長(zhǎng)季夜間地表溫度的影響。(6分)

(2)從地表熱量收支角度，分析木本植物擴(kuò)張對(duì)生長(zhǎng)季白天地表溫度的影響。(8分)

(3)木本植物大規(guī)模擴(kuò)張，加劇還是減緩了青藏高原氣候變暖?請(qǐng)作出判斷并說(shuō)明理由。(6分)

2.答案

(1)夜間地表溫度升高(2分);5-6月升溫幅度較大(2分);7-9月升溫幅度較小(保持穩(wěn)定)(2分)。

(2)木本植物遮擋陽(yáng)光，減少了到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射(2分);木本植物葉片較大，蒸騰量較大，導(dǎo)致云量增多，對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱能力增強(qiáng)，地表吸收的熱量減少(2分);木本植物擴(kuò)張，林下草本退化，裸露地表增加，地表散失熱量增多(2分)。綜上所述，木本植物擴(kuò)張使白天地表熱量收入減少，支出增多，地表溫度降低。(2分)

(3)減緩。(2分)理由:大規(guī)模的木本植物擴(kuò)張，使地表溫度下降(2分)，地面輻射減弱，大氣吸收的地面輻射減少，導(dǎo)致氣溫降低，減緩了青藏高原氣候變暖(2分)。

3.解析

考查點(diǎn):地理環(huán)境的整體性

核心素養(yǎng):區(qū)域認(rèn)知、綜合思維、地理實(shí)踐力

第(1)題

第(2)題，解答本題要抓住“木本植物的生物量較大、葉面積較大”這個(gè)關(guān)鍵信息。木本植物葉面積較大，白天遮擋陽(yáng)光，減少了到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射，使得白天地表溫度較低;同時(shí)由于木本植物葉片較大，蒸騰量也較大，導(dǎo)致該區(qū)域云量增多，對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱能力增強(qiáng)，地表吸收的熱量減少，進(jìn)一步降低地表溫度;由于木本植物擴(kuò)張，林下草本植物退化，導(dǎo)致裸露地表增加，地表散失熱量增多，地表溫度降低。

第(3)題，結(jié)合上題分析可知，由于木本植物的擴(kuò)張，導(dǎo)致其生長(zhǎng)季白天地表溫度降低。地表溫度降低，地面輻射減弱，從而使大氣輻射減弱，氣溫降低，減緩了青藏高原氣候變暖的趨勢(shì)。