測樹學第四章

1、森林計測學Forest Mensuration第4章 立地質量與林分密度p立地質量及其評價方法p林分密度和林分生長p單木競爭指標第1節(jié) 立地質量及評價方法1 立地和立地質量立地l在生態(tài)學上稱生境，指林地環(huán)境和由該環(huán)境所決定的林地上的植被類型及質量（美國林學會，1971）。l是森林或其他植被類型生存的空間及與相關的自然因子的綜合。l它有兩個含義： （1）立地這個詞具有地理位置的含義 （2）它是指存在于一個特定位置的環(huán)境條件（生物、土壤、氣候）的綜合。l立地在一定的時間內是不變的，而且與生長于其上的樹種無關。 立地質量l指在某一立地上既定森林或者其他植被類型的生產潛力。l一個既定的立地，對于不同的

2、樹種來說，可能會得到不同的立地質量評價的結果。l立地的調查應包括兩個內容，一個是立地的分類（全國共劃分8個立地區(qū)域、50個立地區(qū)、166個立地亞區(qū)），一個是立地質量的評價。l東北寒溫帶溫帶立地區(qū)域l西北溫帶暖溫帶立地區(qū)域 l黃土高原暖溫帶立地區(qū)域 l華北暖溫帶立地區(qū)域 l青藏高原寒帶亞寒帶立地區(qū)域 l西南高山峽谷亞熱帶立地區(qū)域 l南方亞熱帶立地區(qū)域 l華南亞熱帶熱帶立地區(qū)域 l一般來說，具體的森林經營工作總是針對一定的樹種和一定的地理區(qū)域而言，因此在林分調查中關于這部分內容是以立地質量評價為主。 2 立地質量評定方法 2.1 直接評定法l指直接用林分的收獲量和生長量的數(shù)據(jù)來評定立地質量。2.1

3、.1 根據(jù)林分蓄積量或收獲量評定立地質量l林分蓄積量是用材林經營中最關心的指標之一，直接利用林分蓄積量評定立地質量既直觀又實用。但由于影響林分蓄積量的因子不僅僅是立地質量，采用這種方法時應將林分換算到某一相同密度狀態(tài)下才為有效。另外，這種評定方法一般適用于同齡林。(1)利用固定標準地或根據(jù)林分蓄積量的歷史記錄評定立地質量l利用固定標準地的蓄積量測定記錄，可以得到林分蓄積量及其生長量，將其換算為某一標準林分密度狀態(tài)下的蓄積和生長量，即可以評定、比較林分的立地質量。(2)利用正常收獲表的蓄積量估計值評定立地質量2.1.2 利用林分高評定立地質量l生長在立地質量好的林地上的樹木材積生長快，樹高生長也

4、快。在相同年齡時，林分越高，林地的立地條件越好，林地的生產力越高。l樹高也比較容易測定，與平均胸徑及蓄積量相比，受林分密度影響較小。l利用林分高已成為林業(yè)上最常采用的評定立地質量的方法。主要為地位級法和地位指數(shù)法。 地位級法l依據(jù)林分平均高（HD）與林分年齡（A）的關系作為評定立地質量的標志，將立地質量劃分為若干等級，所編制出的表稱作地位級表。它是反映林地生產力的一種相對度量指標。l地位級表上將同立地質量按相同年齡時林分條件平均高的變動幅度劃分為若干個級數(shù)，通常為57級，以羅馬數(shù)字、符號來表示。l使用地位級表時，先測定林分平均高（HD）和林分年齡（A），由地位級表上即可查出該林地的地位級。l復

5、層混交林，則應根據(jù)主林層的優(yōu)勢樹種確定地位級。年齡地 位 級 40 50 60 70 80 90100110120130140150 7 109 1312 1614.5 1917 2219.524.521.5 262327.524.5 2926 3027 3128 6 8.57.5 111013.512 161418.51620.517.5 221923.520.5 2522 2623 27245 76 98 119.5 1311 1512.516.514 181519.516.5 2118 2219 2320 3.5 5.54.5 76 8.57 108 11.59 1310.5 1411.

6、515.512.5 1714 1815 19162.5 43 54 64.5 75 86 9.5710.5811.59 1310 1411 1512小興安嶺紅松天然林地位級表地位指數(shù)法l用標準年齡（或基準年齡）時林分優(yōu)勢木平均高的絕對值作為評定林地生產力的指標。所編制的數(shù)表，稱為地位指數(shù)表。l它是依據(jù)林分優(yōu)勢木的平均高（HT）與林分年齡（A）的相關關系而編制的。l使用地位指數(shù)表時，先測定林分優(yōu)勢木平均高和年齡，由地位指數(shù)表上即可查得該林分林地的地位指數(shù)級。年齡（年）地 位 指 數(shù) 級12141618202224204.585.406.237.067.908.739.5710.40406.808

7、.039.2710.5011.7412.9814.2215.46608.4910.0211.5613.1014.6516.1917.7319.28809.8511.6313.4215.2217.0118.8020.5922.3810011.0012.9914.9916.9918.9920.9922.9924.9912011.9814.1516.3318.5120.6922.8725.0527.2314012.8415.1617.5019.8322.1724.5026.8329.1716013.5916.0518.5220.9923.4625.9328.4030.8718014.2516.831

8、9.4222.0124.6027.1929.7832.3720014.8417.5220.2222.9225.6228.3131.0133.7122015.3618.1420.9323.7226.5229.3132.1034.8924015.8318.6921.5724.4427.3230.2033.0835.9526016.2419.1822.1425.0928.0531.0033.9536.9028016.6219.6322.6525.6728.7031.7234.7337.7630016.9620.0323.1126.2029.2832.3635.4438.52小興安嶺紅松天然林地位指數(shù)

9、表小興安嶺紅松天然林地位指數(shù)表 標準年齡：標準年齡：100年（單位：年（單位：m） 小興安嶺紅松天然林地位指數(shù)曲線圖 l測定林分中所有上層木的樹高，求其平均值。l每100平米測一株最高樹木的樹高，以標準地內所測樹木書高平均值。l在林分中測20株以上的優(yōu)勢木，計算平均值。l測定3-6株均勻分布在標準地內的優(yōu)勢木樹高，計算平均值。優(yōu)點：l用優(yōu)勢木高的絕對值來反映林分生產力等級，它給人們一個直觀反映立地質量的數(shù)量指標。l優(yōu)勢木高受林分密度和樹種組成的影響較小，避免了撫育間伐的影響，且優(yōu)勢木平均高的測定工作量比林分條件平均高的測定工作量小。l在使用過程中若發(fā)現(xiàn)其不能滿足所用地區(qū)的最高或最低要求，可按相

10、同的指數(shù)級距加以補充。缺點：l不適合上層間伐的林分。第3節(jié) 林分密度與林分生長l林分密度是評定林分中林木間擁擠程度的指標。l林分中林木間擁擠程度取決于單位面積上的林木株數(shù)，林木平均大小和林木在林地上的分布。l對于人工林，林分內林木在林地上的空間分布較均勻，因此，單位面積林木株數(shù)和平均林木大小是經常采用的林分密度指標。1 林分密度對林分生長的影響1.1 林分密度對樹高生長的影響l林分密度對上層木樹高的影響是不顯著的，林分上層高的差異主要是由立地條件的不同而引起的。1.2 林分密度對胸徑生長的影響l密度對林分平均直徑有顯著的影響，即密度越大的林分其林分平均直徑越小，直徑生長量也小。1.3 林分密度

11、對材積生長的影響l一般地說，密度大的林分蓄積量要大些，較疏的林分蓄積量要低些，這一規(guī)律又依林分年齡的不同又有所變化。從理論上講，對于成過熟林，密度對林分蓄積量的影響不大。1.4 林分密度對林木干形的影響l林分密度對樹干形狀的影響較大，一般地說，密度大的林分內其林木樹干的削度小。1.5 林分密度對林分木材產量的影響l一般地說，密度小的林分其木材產量較低，但大徑級材材積占木材產量的比例較大。而密度大的林分木材總產量較高，但大徑級材材積占總木材產量的比例較小，小徑級材材積則占的比例較大。2 林分密度指標l林分密度指標是評定林分內林木間擁擠程度的尺度。單位面積上的林木株數(shù)和平均林木大小是經常采用的林分

12、密度指標。l從生物學角度定量描述林分密度時，無論采用絕對指標還是采用相對指標，主要應滿足以下幾個方面，才算是有效的密度測定方法： 1) 反映林地利用程度； 2) 反映林分中樹木之間的競爭水平； 3) 與林分生長量和收獲量相關； 4) 測定容易，便于應用，具有生物學意義； 5) 與林分年齡和立地條件無關?？纱笾聞澐殖梢韵聝纱箢愇宸N：l林分密度絕對測度： （1）單位面積株數(shù)； （2）單位面積上的斷面積；l林分密度相對測度： （3）基于單位面積株數(shù)與林木直徑關系為測度； （4）以單位面積株數(shù)與林木樹高關系為測度； （5）以單位面積株數(shù)與林木材積（或重量）關系測度 。2.1 株數(shù)密度l概念單位面積上的

13、林木株數(shù)（N/hm2）。l單位面積上林木株數(shù)多少，直接反映出每株林木平均占有的營養(yǎng)面積和空間的大小。它是造林、營林、林分調查及編制林分收獲表中經常采用的林分密度指標。l株數(shù)密度測定方法簡單易行。在實際生產中，常用林分的初始株數(shù)密度來表示林分密度。l株數(shù)密度與林齡、立地等因子的相關緊密，作為密度指標這一點是個不足之處。2.2 每公頃斷面積l概念林地上每公頃的林木胸高斷面積之和。l由于斷面積易于測定，而且斷面積的大小與林木株數(shù)和林木大小有關，同時，它又與林分蓄積量緊密相關，所以，每公頃斷面積也是一個廣泛使用的林分密度指標。l林分斷面積是一個隨林分生長而變化的密度指標。l株數(shù)與平均個體大小的不同組合

14、有可能導致相同的每公頃斷面積。 例如：有兩個林分其平均胸徑（Dg）和N/hm2分別為：10cm、2500株/ hm2及20cm，637株/ hm2，但這兩個林分的G20 m2hm2 。2.3 疏密度l疏密度是林分每公頃胸高斷面積（或蓄積）與相同立地條件下標準林分每公頃胸高斷面積（或蓄積）之比值：標林標林或MMGGPPl標準林分：某一樹種在某一立地條件下充分利用生長空間，生長最佳的林分。l疏密度是一個相對密度指標，在東歐、前蘇聯(lián)及我國，它是最常采用的林分密度指標之一。2.4 立木度l立木度是指現(xiàn)實林分與生長最佳、經營最好的正常林分進行比較所得到的相對測度。在西方國家常用立木度作為密度指標。立木度

15、的概念與我國采用的疏密度相似。l立木度常以不足立木度、完滿立木度、充分立木度(過高立木度)來表示某一林分密度是否符合經營目的，它采用相對數(shù)值的表達形式。2.5 郁閉度l郁閉度：林冠的垂直投影面積與林地面積之比。l郁閉度采用樣點法估算，其方法簡單、概念直觀。l一般認為，郁閉度達到0.9以上的林分應進行間伐，合理經營的林分其郁閉度不應小于0.6。）標準地對角線總長（）總長（標準地對角線樹冠冠幅郁閉度mm2.6 林分密度指數(shù)（SDI）l林分密度指數(shù)：為現(xiàn)實林分的株數(shù)換算到標準平均直徑（亦稱比較直徑）時所具有的單位面積林木株數(shù)。l是利用現(xiàn)實林分的株數(shù)(/hm2)與林分平均胸徑(Dg)之間的關系計算而得

16、。l賴內克（Reineke，1933）發(fā)現(xiàn)任一具有完滿立木度、未經營的同齡林中，只要樹種相同，則林分單位面積株數(shù)(/hm2)與林分平均胸徑(Dg) 之間呈冪函數(shù)關系：l兩邊取對數(shù), 令Klog(a)時，則有 ：bgaDN )log()log(gDbKNN現(xiàn)實林分每公頃株數(shù)D0 標準平均直徑（我國一般為10cm）D現(xiàn)實林分平均直徑bDDNSDI)/(0l落葉松人工林的株數(shù)與胸徑關系 ：l某一落葉松人工林平均胸徑為15.7cm，每公頃株數(shù)（N）為1705株，標準直徑（DI）定為20cm，則該林分密度指數(shù)（SDI）為：)log(4996. 12726.11)log(gDN1186)7 .15/20(

17、1705)/(4996. 10bDDNSDI林分密度指數(shù)優(yōu)缺點：lSDI不僅能很好地反映林分內林木的擁擠程度，且與林齡、立地條件相關不緊密。因此，該密度指標被廣泛應用于森林經營實踐中，如在林分生長和收獲模型和林分密度管理圖中的應用。 lSDI主要缺點是忽略了樹高(H)因子，在林分發(fā)育的過程中，N與Dg成反比，而N與H成正比。2.7 樹冠競爭因子（CCF）l樹冠競爭因子：林分中所有樹木可能擁有的潛在最大樹冠面積之和與林地面積的比值。每株樹木的潛在最大樹冠面積是根據(jù)自由樹的冠幅和胸徑的線性關系推算出來的。l自由樹：在林分中空地上生長的樹木。自由樹的樹冠冠幅與樹木胸徑之間呈有顯著的線性正相關，這種線

18、性關系不隨樹木的年齡及立地條件的變化而改變。CCF的具體確定方法：(1)利用自由樹的冠幅(CW)與胸徑(D)建立線性回歸方程 ：(2)計算樹木的潛在最大樹冠面積(MCA)：對于一株胸徑為Di的自由樹其最大樹冠面積(MCAi)為： bDaCW22)(4)(4)(iiibDaCWMCA(3)求算CCF值：將單位面積林分中所有樹木的(MCA)i相加即為該林分的CCF： %100)2(4)(122112NiiNiNiiiDbDabNaSMCACCFCCF的特點：lCCF是一個以直徑結構、直徑和冠幅相互關系為基礎的相對密度指標。l它直觀地反映了林木樹冠對空間競爭的激烈程度。在北美，許多生長與收獲預估模型系統(tǒng)都使用CCF作為林分密度指標。lCCF是既適用于同齡純林，又適用于異齡混交林的密度指標， 特別是由于CCF反映了樹種間競