研究发现,风没有矿物质、水和光那样的对于树木的作用,但作为环境因子,参与了树木的生长,实际上还深刻地改变着树木地上和地下部分的规模、形态以及木材属性。 古希腊植物学家泰奥弗拉斯特(Theophraste)也曾观察到正是风塑造了树木的形态和生长。 在林业上,树木对强风应急反应形成的旗帜态,已经是大家都很熟悉的了。 图1 树木的旗帜态 (摘自EHRHART Yves 2018年在北林大报告) Ennos(1997)有一个生态因子风的综述,强调了慢性风对森林经营的重要影响,事实上风对树木的生长及材性都产生着作用。 图2 GRIGGS-PUTNAM 指数 基于树木因风塑造的形态观察建立的风强度分类模型 19世纪,德国人K.Metzger发明了一个树木主干机械力学模型。 风对一棵树的作用力,是作用在迎风面的树冠上的,树冠扮演着一个船帆的作用,这个“船帆”是由树木的主干支撑,并由根系“锚”固在地上的。风的作用力通过树冠传导到主干上,主干的长度通过杠杆臂效应及根系放大了这个作用力。这些作用力又被分配到具备几何阻力效应的圆木中。对于相同质量的木材,器官越是厚,这个风的作用力就越是被稀释。这些力称为机械应力,依木材方向作为指向(与纤维平行或垂直,牵拉/压缩,或剪切)。当着这个力超出木材的承受力时,就会断裂。