高考地理中的木本植物扩张

木本植物扩张是高考地理中的重要考点，主要表现为木本植物密度、覆盖率和生物量增加，侵占草本植物生长空间，对地表温度、生态系统和气候反馈产生显著影响。

一、木本植物扩张的定义与特征 1. 基本概念

木本植物扩张（又称灌丛化或木本植物入侵）指灌木密度、盖度和生物量显著增加的自然现象，全球干旱半干旱地区普遍发生，以牺牲草本植物为代价。这种现象在青藏高原、非洲热带稀疏草原、北美和澳大利亚的半干旱草原等地广泛存在。

2. 主要特征

（1）木本植物（森林、灌丛）向草地扩张

（2）木本植物生物量较大、叶面积较大

（3）与草本植物相比，具有更强的蒸腾能力和遮荫效果

气候变暖缓解了灌木的低温胁迫，使木本植物能够在更高海拔或更寒冷地区生长。青藏高原从20世纪起经历了大规模的木本植物扩张，与全球变暖趋势密切相关。

2. CO₂浓度升高

大气中CO₂浓度升高增加了外界与植物细胞内CO₂浓度差，提高了C3灌木植物的水分利用效率，降低了C4草本植物原有的竞争优势。

3. 人类活动影响

（1）过度放牧：降低草本植物的竞争能力，使土壤板结，改变土壤水分和养分分配

（2）火烧频率变化：轻度低频火烧减少了草本植物，对木本植物生长有促进作用

木本植物扩张导致夜间地表温度升高，主要原因包括：

（1）木本植物区热容量高，夜间降温幅度小

（2）木本植物扩张区因蒸散发水汽含量大，大气对地表的保温作用强

（3）木本植物冠层吸收地表长波辐射，并以逆辐射形式返还地表，产生增温效应

2. 对白天地表温度的影响

木本植物扩张导致白天地表温度降低，主要机制为：

（1）遮荫作用：木本植物遮挡阳光，减少到达地表的太阳辐射

（2）蒸散发增加：木本植物叶片较大，蒸腾量较大，导致云量增多，对太阳辐射的削弱作用增强

（3）地表反照率降低：虽然反照率降低会增加地表吸热，但蒸散发增加的降温作用强于反照率降低的增温作用

3. 综合效应

青藏高原研究表明，木本植物扩张使生长季白天LST降低(2.60±0.34)℃，夜间LST增加(0.94±0.22)℃，净效应使日均LST降低(0.83±0.24)℃。这种变化主要是由于蒸散发增加引发的降温效应超过了以反照率减少为代表的增温效应。

大规模木本植物扩张会减缓青藏高原气候变暖的趋势。随着木本植物的扩张，日均地表温度下降，导致地面辐射减弱，大气吸收地面辐射的量减少，进一步导致气温降低。

2. 对碳循环的影响

（1）在泥炭地生态系统中，木本植物扩张通过"植被-有机质-微生物"三级联级反应增强碳储存

（2）木本植物扩张改变了全球草地土壤有机碳含量，变化范围为-50%至+300%

（3）在青藏高原，木本植物扩张通过增加蒸散发，形成对气候变暖的负反馈机制

3. 对生物多样性的影响

木本植物扩张可能导致生物多样性变化，在某些地区可能加剧土地退化甚至荒漠化，也可能提升土壤肥力与碳氮储量。研究表明，这种现象使北美13个草原/稀树草原群落的物种丰富度显著下降(平均-45%)。

五、典型区域案例分析

1. 青藏高原木本植物扩张

青藏高原是研究木本植物扩张的典型区域，2001至2018年木本植物扩张的范围和程度均整体呈增加趋势。该区域的扩张对地表温度的影响具有季节性差异：5-6月升温幅度较大，7-9月升温幅度较小或保持稳定。

2. 北极地区木本植物扩张

在寒冷的北极地区，木本植物的扩张提高了白天地表的温度，这与青藏高原的情况相反。这是因为北极地区地表反照率降低在春季和夏季对大气产生了显著的加热作用。

3. 毛竹扩张案例

毛竹向常绿阔叶林和针叶林扩张显著降低土壤碳、氮储量，通过降低土壤含水量、土壤容重、土壤有机碳含量等途径影响生态系统功能。

高考试题常要求考生识别木本植物扩张现象，并分析其形成原因，需要结合气候、土壤、人类活动等多因素进行综合分析。

2. 地表温度变化机制

重点考察木本植物扩张对昼夜地表温度的不同影响机制，需理解遮荫效应、蒸散发作用和反照率变化的综合影响。

3. 生态系统反馈

考查木本植物扩张对生态系统的影响，包括对气候变暖的反馈作用、对碳循环的影响以及对生物多样性的影响。

4. 区域差异比较

比较不同区域（如青藏高原、北极地区）木本植物扩张对地表温度影响的差异，理解区域环境条件对同一现象的不同响应。

白天主要考虑遮荫和蒸散发的降温作用，夜间主要考虑保温和热容量的增温作用，避免混淆。

2. 关注区域差异

不同区域的木本植物扩张对地表温度的影响可能相反（如青藏高原降温vs北极地区升温），需结合具体区域环境条件分析。

3. 综合多因素分析

木本植物扩张的影响是多种因素共同作用的结果，解题时应避免单一因素解释，需考虑反照率、蒸散发、地表粗糙度等多方面因素。

4. 注意时间尺度

木本植物扩张的影响在不同时间尺度（季节、年际）上表现不同，如5-6月升温幅度较大，7-9月升温幅度较小。

掌握木本植物扩张的相关知识，不仅有助于解答高考地理试题，更能帮助理解全球变化背景下的生态系统动态，为未来生态环境保护提供科学依据。

八、例题分析

1.阅读图文材料,完成下列要求。(20分)

与草本植物相比，木本植物的生物量较大、叶面积较大。近年来，青藏高原发生了大规模的木本植物(森林、灌丛)向草地扩张的现象，对生长季的地表昼夜温度产生了一定影响(下图)。

(1)描述木本植物扩张对生长季夜间地表温度的影响。(6分)

(2)从地表热量收支角度，分析木本植物扩张对生长季白天地表温度的影响。(8分)

(3)木本植物大规模扩张，加剧还是减缓了青藏高原气候变暖?请作出判断并说明理由。(6分)

2.答案

(1)夜间地表温度升高(2分);5-6月升温幅度较大(2分);7-9月升温幅度较小(保持稳定)(2分)。

(2)木本植物遮挡阳光，减少了到达地表的太阳辐射(2分);木本植物叶片较大，蒸腾量较大，导致云量增多，对太阳辐射的削弱能力增强，地表吸收的热量减少(2分);木本植物扩张，林下草本退化，裸露地表增加，地表散失热量增多(2分)。综上所述，木本植物扩张使白天地表热量收入减少，支出增多，地表温度降低。(2分)

(3)减缓。(2分)理由:大规模的木本植物扩张，使地表温度下降(2分)，地面辐射减弱，大气吸收的地面辐射减少，导致气温降低，减缓了青藏高原气候变暖(2分)。

3.解析

考查点:地理环境的整体性

核心素养:区域认知、综合思维、地理实践力

第(1)题

第(2)题，解答本题要抓住“木本植物的生物量较大、叶面积较大”这个关键信息。木本植物叶面积较大，白天遮挡阳光，减少了到达地表的太阳辐射，使得白天地表温度较低;同时由于木本植物叶片较大，蒸腾量也较大，导致该区域云量增多，对太阳辐射的削弱能力增强，地表吸收的热量减少，进一步降低地表温度;由于木本植物扩张，林下草本植物退化，导致裸露地表增加，地表散失热量增多，地表温度降低。

第(3)题，结合上题分析可知，由于木本植物的扩张，导致其生长季白天地表温度降低。地表温度降低，地面辐射减弱，从而使大气辐射减弱，气温降低，减缓了青藏高原气候变暖的趋势。