4第四章立地质量与林分密度

1、 林分生长量与收获量的高低与林地固有的生长潜力及其生长潜力的充分利用程度有关系外，还与林分年龄（异龄林的年龄分布）、林分经营措施（如施肥、疏伐等）等因子相关。本章重点介绍立地质量的概念及其评价方法，以及林分密度对林分生长的影响。同时，也简要地介绍了地位指数表的编制方法和单木竞争指标，为研究林分生长收获预估模型奠定基础。第四章立地质量与林分密度Northwest Agriculture and Forestry University 第一节立地质量及立地质量的评价方法 一、立地和立地质量 立地（Site）和立地质量（Site Quality）是两个既有联系又有区别的概念。 立地在生态学上又称作“

2、生境”，指的是“林地环境和由该环境所决定的林地上的植被类型及质量” 。更确切地说，立地是森林或其他植被类型生存的空间及与之相关的自然因子的综合。它有两个含义，第一，立地这个词具有地理位置的含义；第二，它是指存在于一个特定位置的环境条件（生物、土壤、气候、地文）的综合。因此，可以认为立地在一定的时间内是不变的，而且，与生长于其上的树种无关。Northwest Agriculture and Forestry University 立地质量则指在某一立地上既定森林或者其他植被类型的生产潜力，所以立地质量与树种相关联，并有高低之分。一个既定的立地，对于不同的树种来说，可能会得到不同的立地质量。立地的

3、调查应包括两个内容，一个是立地的分类，一个是立地质量的评价。一般来说，具体的森林经营工作总是针对一定的树种和一定的地理区域而言的，因此，在测树学中关于这部分内容是以立地质量评价为主。 第一节立地质量及立地质量的评价方法 Northwest Agriculture and Forestry University 二、立地质量评价方法的分类直接评定法 （1）根据林分蓄积量或收获量评定立地质量； （2）根据林分高评定立地质量。间接评定法 （1）根据不同树种间树木生长量之间的关系进行评定的方法； （2）多元地位指数法； （3）植被指数法。第一节立地质量及立地质量的评价方法 Northwest Agri

4、culture and Forestry University 三、立地质量的直接评定方法 1、根据林分蓄积量或收获量评定立地质量 林分蓄积量是用材林经营中最关心的指标之一，直接利用林分蓄积量评定立地质量既直观又实用。但是，由于影响林分蓄积量的因子不仅仅是立地质量，因此，采用这种方法时应将林分换算到某一相同密度状态下才为有效，否则，评定结果是难以置信的。另外，这种评定方法一般适用于同龄林。 利用固定标准地或根据林分蓄积量的历史记录评定立地质量； 利用正常收获表的蓄积量估计值评定立地质量。第一节立地质量及立地质量的评价方法 Northwest Agriculture and Forestry U

5、niversity 2、利用林分高评定立地质量 地位级法 地位级是反映林地生产力的一种相对度量指标，它是依据林分条件平均高与林分平均年龄的关系。如果是复层混交林，则应依据主林层中的优势树种来确定地位级。 地位指数法 地位指数是指在某一立地上特定基准年龄时林分优势木的平均高度值。第一节立地质量及立地质量的评价方法 Northwest Agriculture and Forestry University 三、立地质量的间接评定方法 1、根据上层木树种间的关系评定立地质量 在立地质量评定中，当所要研究的树种尚未生长在将要评定的立地上时，只能采用间接的方法评定该树种在此立地上的立地质量。 譬如，在某

6、一立地上现时生长着马尾松，欲知道在马尾松采伐后营造杉木林的生长潜力，这时就可以利用上层木树种间的关系进行立地质量评定。 采用这种方法的前提是所评定的树种的生长型和现实林分主要树种的生长型之间存在着密切的关系，适合使用这种方法的最普通的关系为两个树种的地位指数之间呈线性关系。第一节立地质量及立地质量的评价方法 Northwest Agriculture and Forestry University 2、多元地位指数法 多元地位指数法主要是用以评定无林地的立地质量，这种方法是利用地位指数与立地因子之间的关系建立多元回归方程，然后用以评价宜林地对该树种的生长潜力。所选择的定性因子可以分别为土壤类型

7、、质地、值、碳酸盐、有无粘土层、地下水位、小地形、林分郁闭度、地被物覆盖度、茅草群落等生态因子。 这种方法对于造林区划非常有用，但是，由于一些立地因子难以测定，使该方法的实际应用受到一定限制。第一节立地质量及立地质量的评价方法 Northwest Agriculture and Forestry University 3、植被指示法 人类很早就认识到，一定的植物生长于一定的环境之中，因此，可以利用植被类型评定其立地质量。在实际工作中，一般将林下地被某些植物及其林分特征结合起来较准确地评定立地质量。在利用植被组成、结构等特征进行立地质量评定中，以荷兰林学家所倡导的森林立地类型分类和美国林学家提出

8、的生境类型分类为代表。前者是以林下植物种作为立地分类的基础；后者则是强调整个群落对立地的指示作用作为立地分类的基础。第一节立地质量及立地质量的评价方法 Northwest Agriculture and Forestry University 森林立地类型法 荷兰林学家认识到植被与森林立地质量存有一定的关系，并进行了分类。如果一定的植物经常与某种立地质量结合在一起，而不存在于其它立地质量中，这种植物可称作指示种。该方法强调下木组成，而且下木在指示立地上能够比乔木提供更多有效的信息。该立地分类系统分为三级，即立地类型级（Site-type class）、立地类型（Site type）及林型（Fo

9、rest type） 。 立地类型级和立地类型是通过下木群落的差异进行划分，而林型则是利用林冠层结合下木一起来确定 由此可见，该立地分类系统是将立地类型划分和立地质量评价结合在一起，构成一个多层次的立地分类及立地质量评价系统。这种方法适合于寒冷地区，因为在寒冷的纬度区各物种的生态幅度较窄。因此，该方法在北欧、加拿大东部及前苏联等地区得到广泛的应用。第一节立地质量及立地质量的评价方法 Northwest Agriculture and Forestry University 林型学分类法 前苏联的林学家在“森林是一种地理现象”概念的基础上，逐步发展形成了林型学的立地类型评价方法。并认为“所有一切

10、森林组成部分，森林的综合因子，都是处于相互影响之中”。林型就是在树种组成其他植被层的总的特点，动物区系，综合的森林植物生长条件（气候、土壤和水文），植物和环境之间的相互关系，森林的更新过程和更替等方向都相似，而且在同样经济条件下采用同样措施的森林地段（各个森林生物地理群落）的综合。这一方法的实质也是借助于植物群落分类进行立地分类。 林型的分类系统沿用了植物群落分类体系，林型是最小单位，相近的林型合并为林型组，再上升为群系（formation）、群系组（group formation）、群系纲（class formation）和植被型（vegetation type）。 苏卡乔夫认为林型只能在有

11、林地区划分，对于无林地区，则需按其能生长某一森林的适宜程度划分植物立地条件类型。 第一节立地质量及立地质量的评价方法 Northwest Agriculture and Forestry University 一、林分密度对林分生长的影响 在影响林分生长的几个因素中，林分密度（stand density）是营林工作中能够有效控制的因子。林分密度在很大程度上决定了林分的内部结构，从而决定了林分的产量结构（不同材种出材量的分配状况）。如何控制和调整林分密度，成为森林经营者和研究者共同关心的问题。第二节林分密度和林分生长 Northwest Agriculture and Forestry Univ

12、ersity 密度对林分生长的影响，主要体现在对林分因子生长的影响，具体情况如下。 1、林分密度对树高生长的影响 林分密度对上层木树高的影响是不显著的，林分上层高的差异主要是由立地条件的不同而引起的。除过大密度的林分外，不同密度之间的林分平均高差异不显著。 2、林分密度对胸径生长的影响 密度对林分平均直径有显著的影响，即密度越大的林分其林分平均直径越小，直径生长量也小。反之，密度越小则林分平均直径越大，直径生长量也越大。第二节林分密度和林分生长 Northwest Agriculture and Forestry University 3、林分密度对材积生长的影响 密度对平均单株材积的影响类似

13、于对平均直径的影响，而对林分蓄积量的影响情况较为复杂。总的来说，在相当大的一个密度范围内，密度对林分蓄积量的影响不大，一般地说，密度大的林分蓄积量要大些，较疏的林分蓄积量要低些，这一般性的规律又依林分年龄的不同又有所变化。从理论上讲，对于成过熟林，密度对林分蓄积量的影响不大。 4、林分密度对林木干形的影响 林分密度对树干形状的影响较大，一般地说，密度大的林分内其林木树干的削度小，密度小的林分内其林木树干的削度大。也可以说，在密度大的林分中，其林木树干上部直径生长量较大，而下部直径生长量相对较小。第二节林分密度和林分生长 Northwest Agriculture and Forestry Un

14、iversity 5、林分密度对林分木材产量的影响 林分的木材产量是由各种规格的材种材积构成的，而各种规格材的材积取决于林木大小、尖削度以及林木株数个因素，这个因素均与林分密度紧密相关，因此，使得林分密度与林分木材产量之间的关系较为复杂。一般地说，密度小的林分其木材产量较低，但大径级材材积占木材产量的比例较大。而密度大的林分木材总产量较高，但大径级材材积占总木材产量的比例较小，小径级材材积则占的比例较大。因此，在森林经营中，应根据森林不同的培育目标及不同的发育阶段，确定其应保留的林分密度，这也正是林分密度控制所要解决的问题。第二节林分密度和林分生长 Northwest Agriculture

15、and Forestry University 另外，林分密度及林分密度控制措施对木材性质有明显的影响，即林分密度越小，林木的年轮幅度越宽，管胞长度下降，而对晚材的影响不明显。在中等密度状况下，木材的顺纹抗压强度、抗弯强度达到最大。 第二节林分密度和林分生长 Northwest Agriculture and Forestry University 二、林分密度指标 林分密度指标（Stand density index）是评定林分内林木间拥挤程度的尺度。林分中林木间的拥挤程度取决于单位面积上的林木株数、林木平均大小以及林木在林地上的分布。对于人工林，林分内林木在林地上的分布相对均匀，因此，单位

16、面积上的林木株数和平均林木大小是经常采用的林分密度指标。另外，随着营林技术的发展，在此基础上又出现了一些林分密度指标。当前，常用的林分密度指标有以下几种。第二节林分密度和林分生长 Northwest Agriculture and Forestry University 1、株数密度 株数密度可定义为单位面积上的林木株数(Number of trees per hectare)，常用每公顷上的林木株数（hm2）表示。 株数密度是一个很有用的密度指标，株数的多少可直接反映出林分中每株林木平均占有的林地面积。由于株数密度作为密度指标具有直观、简单易行的特点，所以它一直是广泛用于反映人工林密度的密度

17、指标。譬如，在实际生产中，常用林分的初始株数密度（即造林时的单位面积上的林木株数）来表示林分密度。第二节林分密度和林分生长 Northwest Agriculture and Forestry University 2、每公顷断面积 林地上每公顷的林木胸高断面积之和即为每公顷断面积，常用（m2hm2）表示。由于断面积易于测定，而且断面积的大小与林木株数及林木大小有关，同时，它又与林分蓄积量紧密相关，所以，每公顷断面积也是一个广泛使用的林分密度指标。3、疏密度 疏密度是林分每公顷胸高断面积（或蓄积）与相同立地条件下标准林分每公顷胸高断面积（或蓄积）之比值。疏密度是一个相对密度指标，在东欧、前苏联

18、及我国，它是最常采用的林分密度指标之一。一般认为，当林分的疏密度达到0.9时，应对林分进行间间伐，经营合理的林分其疏密度不应低于0.7。第二节林分密度和林分生长 Northwest Agriculture and Forestry University 4、立木度 立木度（stocking）是现实林分的密度（可以用株数、断面积或蓄积量表示）与最理想林分的密度的比值。最理想林分可理解为“能够最大限度满足经营目标的林分”。在西方国家常用立木度作为密度指标，立木度可以给经营者一种表示林分达到经营目的的潜力的概念。 根据立木度的高低可以将林分分为不足立木度、完满立木度和过高立木度。显然，由于经营目的的

19、多样化，对同一个林分，因经营目标不同则会有不同的立木度。正如丹尼尔（Daniel J.W.,1979）等所说，立木度常因人们对林分和已有经营措施的认识而变，所以它被认为是一个“多少带有主观性的指标，具有一定株数的林分，有可能是不足立木度，也可能是过高立木度，全依经营目的而变”。 立木度的计算方法类似于疏密度，同时也需要具备分别立地质量编制的“理想”林分的断面积（株数或蓄积量）表。第二节林分密度和林分生长 Northwest Agriculture and Forestry University 5、郁闭度 林冠的垂直投影面积与林地面积之比称为郁闭度，它可以反映林冠的郁闭程度及树木利用空间的程度

20、。林冠的垂直投影面积与树冠的垂直投影面积之和是两个不同的概念，同时在其数值上也常常是不相等的，只有在林分未达到郁闭时（林分中各单株树冠互不相接）的林分中两者的数值才相等。否则，林分的单株树冠垂直投影面积之和将大于林冠的垂直投影面积。 一般认为，郁闭度达到0.9以上的林分应进行间伐，合理经营的林分其郁闭度不应小于0.6。 第二节林分密度和林分生长 Northwest Agriculture and Forestry University 6、林分密度指数 林分密度指数（Stand Density Index，简称）为现实林分的株数换算到标准平均直径（亦称比较直径）时所具有的单位面积林木株数，赖内

21、克（1933）提出的这个密度指标。 林分的林分密度指数（）的具体求算方法为 式中：N现实林分每公顷株数； D0标准平均直径（我国一般D0=10cm）； D现实林分平均直径。第二节林分密度和林分生长 Northwest Agriculture and Forestry University 7、树冠竞争因子 林分中所有树木可能拥有的潜在最大树冠面积之和与林地面积的比值称为树冠竞争因子(Crown Competition Factor，简称)。每株树木的潜在最大树冠面积是根据自由树的冠幅和胸径的线性关系推算出来的。 在林分中空地上生长的树木称为自由树（Opengrowing tree）。自由树的树

22、冠冠幅与树木胸径之间呈有显著的线性正相关，这种线性关系不随树木的年龄及立地条件的变化而改变，这正是利用树冠反映林分密度的可靠依据。Krajecek等（1961）利用这一关系提出了树冠竞争因子（CCF）。第二节林分密度和林分生长 Northwest Agriculture and Forestry University 林分中林木间的拥挤程度取决于：林木株数、平均大小及林木的空间格局（林木在林地上的分布）。上述数种林分密度指标都是考虑了这个因子中的某一个或某几个因子，从这个意义上说，可以对上述个林分密度指标做一个简单的评述。 株数密度考虑了林分中个体的多少，但没有考虑个体的大小及其空间格局，因此

23、，该密度指标适用于林木分布比较均匀、且林木直径差异不大的初植人工林。所以该密度指标常作为人工林初植时的林分密度。第二节林分密度和林分生长 Northwest Agriculture and Forestry University 断面积是一个既考虑了林木株数又考虑了平均单株大小的综合性密度指标。但是，两个断面积相同的林分，其林木株数及平均单株大小则可能不同（两个林分分别由不同的株数及平均单株大小构成的），而且，断面积与林分年龄及立地质量相关。因此，不宜采用断面积作为比较不同林分的密度大小。而在反映同一林分的生长过程时，则适合采用断面积作为林分密度指标。 第二节林分密度和林分生长 Northwe

24、st Agriculture and Forestry University 疏密度和郁闭度都是相对的林分密度指标，两者都能够较直观地反映林分的疏密度程度。但是，由于确定林分疏密度时，需使用标准表，所以标准表的质量则成为使用疏密度反映现实林分密度准确度的关键。在实际工作中，关于标准林分的标准难以准确把握，所以编制高质量的标准表很困难。 郁闭度需先确定林冠的垂直投影面积之后方可计算出来，这样确定郁闭度的外业工作太大、成本高及效率低。而实际工作中常采用的样点法又过于粗放，使之郁闭度成为一个近似的粗略指标。正因如此，仅在外业调查时才使用郁闭度作为林分密度指标。第二节林分密度和林分生长 Northwe

25、st Agriculture and Forestry University 林分密度指数被认为是一个适用性较广的密度指标，由于对同一树种的不同林分来说，最大密度线比较稳定，从而为以林分密度指数作为比较同一树种不同林分密度的指标奠定了基础。但是，在林分的初期生长（未郁闭）阶段，林分的林分密度指数是不稳定的。另外，由于天然林中林木空间格局不均匀，可能会使林分平均直径（Dg）与林木株数（N）之间的关系不稳定，因此，也不宜采用林分密度指数作为密度指标。相对而言，林分密度指数宜作为人工林的密度指标。第二节林分密度和林分生长 Northwest Agriculture and Forestry Univ

26、ersity 树冠竞争因子是以林分内林木潜在占有空间为基础的相对密度指标，所以能够较好地反映林分占有空间的能力。但是，由于树冠竞争因子与林分年龄及立地质量有关，所以不宜用于比较不同林分的密度。 不同的密度指标各有其适用条件及适用范围，应根据使用的目的和用途选定反映林分密度的指标。第二节林分密度和林分生长 Northwest Agriculture and Forestry University 第三节单木竞争指标 林分密度指标是反映整个林分的平均拥挤程度或林分对其所处立地的充分利用程度。对于单木来说，它只能反映林分内每木平均占有的空间。事实上，林分内不同大小的单株木所拥有的生长空间是不同的，它

27、们各自承受着不同的竞争压力，而单株木所承受的竞争压力的不同，则导致林分内林木生长产生分化。因此，为描述单株木的生长动态，引入了单木竞争指标(Individual tree competition index)。Northwest Agriculture and Forestry University 一、基本概念 林木竞争：在林分内由于树木生长不断扩大空间而使林分结构发生变化，而林分的生长空间是有限的，于是树木之间展开了争取生长空间的竞争，竞争的结果导致一些树木死亡，一些树木勉强维持生存，另一些树木得到更大的生长空间，这种现象称为林木竞争。 竞争指标：表示林木间竞争强烈程度的数量指标。 对象木（亦称目的树）：对象木是指计算竞争指标时所针对的树木（如图418中的树）。第三节单木竞争指标 Northwest Agriculture and Forestry University 图48 树木竞争示意图（为对象木） 第三节单木竞争指标 Northwest Agriculture and Forestry University 竞争木：指对象木周围与其对象木有竞争关系的林木（如图48中的、树）。 影响圈：是指林木潜在生长得以充分发挥时所需要的生长空间，常以自由树的树冠面积表示。 自由树：是指其周围没有竞争木与其争夺生长空间、可以充分生长的林木。 第三节单木竞争指标 Northw