第4讲-林分结构-混交林

第四讲林分的结构及其控制

(StandStructure

andItsControls)1树种组成：构成森林的树种成分及其所占比例。

纯林：由一个树种组成的林分。

混交林：由两个或两个以上树种组成的林分；各个树种比例应大于10%

。

森林树种组成的表示方法：以林分中不同树种的胸高断面积或蓄积量占总量的成数来表示；人工林则可以各树种的株数占总株数的百分比表示。

树种组成不同所形成的林分结构不同。3树种组成及混交林培育2◎可以充分利用光能和地力不同生物学特性树种的搭配：

耐荫性—喜光与耐荫

根型—深根型与浅根型、吸收根密集型与分散型

生长特点—速生与慢生、

前期生长型与全期生长型

嗜肥性—对不同养分元素的需求特性3.1培育混交林的意义3◎可以充分利用光能和地力◎可较好地改善林地的立地条件

改善林地微气候条件

促进养分循环（凋落物数量、质量、分解性）

土壤微生物生理类群的变化◎可较好地促进林木生长提高林分产量、林木质量、产品种类等◎可较好地发挥林地的多种效益水土保持、水源涵养、固定CO2、生物多样性

森林景观、保健作用等培育混交林的意义4◎可以充分利用光能和地力◎可较好地改善林地的立地条件◎可较好地促进林木生长◎可较好地发挥林地的多种效益◎可有效地提高林木的抗性

病虫害控制、森林火灾、自然灾害

混交林的上述优点是相对的，其培育和采伐利用技术复杂、施工不便、目的树种产量可能低于纯林。

培育纯林技术简单、施工容易、特别是短轮伐期工业人工林培育有一定优势。培育混交林的意义5☆实质：生态关系☆表现形式：两个方面

有利—改善地力、促进生长

有害—化感作用、机械作用、抑制生长实际表现有：双方有利、单方有利、无利无害、单方有害、双方有害3.2混交林的种间关系6可分为两类：直接作用—树木间通过直接接触实现相互影响；间接作用—树种间通过对生活环境的影响而产生的相互作用。混交林培育中，间接作用是主要的、重要的作用方式☆作用方式7

机械的作用方式：伤害、缠绕、绞杀等

生物的作用方式：授粉、根系连生、菌丝桥等

生物物理的作用方式：辐射场、热场等

生理生态的作用方式：改变林地的物理环境(微气候条件)

改变林地的生物环境(动植物、微生物组成)

改变林地化学环境(互补利用养分、枯落物分解、土壤养分有效化、树种间养分互补转移等)作用方式8生物化学的作用方式：化感作用(Allelopathy)

产生的化学物质的来源：根系分泌物—酚类、醌类、稀萜类、生物碱

伤流及挥发物—醌类、稀萜类植物体水浸物—对苯二酚葡萄苷、根皮苷植物残体分解产质—有机酸盐、酚类、醌类微生物分泌物—棒曲霉素、酚类

常见的化感作用物质有15大类，其中以酚类化合物和稀萜类为主。作用方式9主要化感物质：包括15类物质：一些水溶性有机酸、直链醇、脂肪醛和酮，某些不饱和酸内酯，长链脂肪酸，荼醌、蒽醌、醌类化合物，稀萜和甾族化合物，酚、苯甲酸及其衍生物，肉桂酸及其衍生物，香豆素，黄酮类化合物，单宁，生物碱，硫化物及芥子油苷，杂环化合物，某些氨基酸和多肽，嘌呤和核苷等；其中以酚类化合物和烯萜类为主。10生物化学的作用方式：化感作用(Allelopathy)

产生的化学物质的来源：化感作用的机制：抑制细胞分裂

破坏光合作用和呼吸作用

活化或钝化植物激素

代谢紊乱影响养分、水分吸收作用方式11（1）

混交林中的树种分类

主要树种：培育的目的树种，经济价值高，防护性能好；多为优势树种，林分中可一个或2、3个。

伴生树种：在一定时期与主要树种相伴而生，为其创造有利条件的乔木树种，具有辅佐、护土和改土作用；多为次要树种。

灌木树种：在一定时期与主要树种生长一起，为其创造有利条件的树种，具有良好护土和改土作用；是次要树种。3.3混交类型12混交类型是将主要树种、伴生树种和灌木树种人为搭配而成的不同组合；通常按树种类型划分如下类型：A

主要树种与主要树种混交：构成林分的都是目的树种，可充分利用地力、发挥有益效能、提供多种木材；选择生态特性有所差异的树种，以缓和种间竞争；要求良好的立地条件。B

主要树种与伴生树种混交：生产力较高，防护性能好，林分稳定，种间矛盾缓和；多形成复层林；选择较好的立地条件应用。（2）树种的混交类型13C

主要树种与灌木树种混交：也叫乔灌混交类型，种间关系缓和，林分稳定，防护性能好；多用于立地条件较差的地方；D

主要树种、伴生树种与灌木树种混交：也叫综合混交类型，兼有上述三种类型的特点，多用于立地条件较好的地方；混交类型还可以按生态习性划分为阴阳性树种混交、针阔叶树种混交、乔灌木树种混交。树种的混交类型143.4混交林营造技术◎混交林的应用条件◎混交树种的选择◎混交方法◎混交比例153.4.1混交林的应用条件（1）森林培育的目的

A商品林(用材林、薪炭林、经济林)：为便于管理多营造纯林，尤其是短轮伐期工业用材林；

B生态公益林防护林：营造混交林

特种用途林：实验林、种子林—纯林其他—混交林16人工林的种类A商品林（用材林、薪炭林、经济林）B生态公益林防护林：（6亚类）水源涵养林、水土保持林、防风固沙林、农田牧场防护林、护路护岸林、其他防护林特种用途林：（7亚类）国防林、实验林、种子林、环境保护林、风景林、文化纪念林、自然保存林国家林业局生态公益林建设系列标准将全国划分为8个生态公益林建设类型区域17（2）经营条件经营条件好的地方—不宜多造混交林经营条件差的地方—营造混交林当地没有营造混交林的经验或合适的混交树种，应先营造纯林，再发展混交林（3）立地条件

在某些极端的立地（高寒、瘠薄、水湿、盐碱等）上，不营造混交林。18（4）树种的生物学特性

对于一些直干性强、生长稳定、天然整枝能力强的树种，无需通过混交造林来改善林木干形，所以可以营造纯林，当然这些树种也可以营造混交林。

（5）轮伐期

轮伐期长的用材林——混交林

轮伐期短的用材林——纯林

（6）其它条件

在森林病虫害严重的地区，应大力发展混交林。19关键：按培育目标要求及适地适树原则选择主要树种；按培育的目标结构模式要求选择混交树种(次要树种)。选择条件：A应与主要树种有不同的生态要求B充分利用天然植被成分(更新幼树、灌木等)C有较高的经济价值和生态、美学价值D具有较强的耐火和抗病虫害性，与主要树种无共同的病虫害E最好萌芽力强，容易繁殖，以便于调整和伐后恢复3.4.2混交树种的选择20选择混交树种的实践南方地区：

与杉木混交树种：马尾松、柳杉、香樟、木荷、火力楠、檫树、黑荆、细柄阿丁枫、毛竹等

与马尾松混交树种：杉木、栎类、栲类、木荷、台湾相思、红椎、黄连木、桉树等

与桉树混交树种：大叶相思、台湾相思、木麻黄、新银合欢21北方地区：与红松混交树种：水曲柳、赤杨、胡桃楸、紫椴、黄菠萝、柞树

与落叶松混交树种：云杉、红松、樟子松、桦树、山杨、水曲柳、胡枝子

与油松混交树种：侧柏、栎类、刺槐、元宝枫、椴树、桦树、山杨、紫穗槐、沙棘、黄栌、胡枝子

与杨树混交树种：刺槐、沙棘、紫穗槐、胡枝子223.4.3混交方法

混交方法：构成混交林的各树种在林地上的排列形式,混交方法不同，种间关系特点及林分生长状况不同。A株间混交或称为行内混交：在同一种植行内隔株种植不同树种。树种选择时应以种间互利为主，如树种搭配不当，种间矛盾尖锐；造林施工麻烦；多用于乔灌混交类型。株间混交的树种配置23混交方法

B行间混交或称隔行混交：隔行种植不同树种的混交方法；树种间关系出现较迟，多在郁闭后才明显；种间矛盾比株间混交易调节，施工较方便；适用于主伴混交、乔灌混交。

行间混交的树种配置24混交方法

C

带状混交：一个树种连续三行或三行以上构成一带与另一树种的带依次配置的混交方法；种间关系缓和,通常在后期产生良好效果。多用于主主混交类型。带状混交的树种配置25混交方法

D块状混交：一个树种栽植成规则或不规则的块状与另一树种的块状依次配置的混交方法；种间关系缓和,通常在成林后产生良好效果。多用于主主混交类型。不同树种的块状地面积不宜太大，可依地形灵活掌握。

块状混交的树种配置26混交方法

E星状混交：一个树种呈点状分散地与其他树种的大量植株种植在一起的混交方法；能满足某些喜光树种扩展树冠的要求，并为另一树种提供庇荫环境；种间关系缓和，混交效果明显。星状混交的树种配置27混交方法

F植生组混交：在小块地上密集种植同一树种，与相邻小块地密集种植的另一树种交错配置的混交方法。种间关系出现较迟，易于调节。造林施工不便，应用较少；多适用于治沙造林、人工更新、次生林改造。283.4.4混交比例

混交比例：混交林中各树种所占的百分比。是营造混交林、调节种间关系的主要技术环节，是决定混交效果和人工林产量的关键之一。确定混交比例时应预估未来林分树种组成的可能变化,保证主要树种在林分中始终占优势；混交树种所占的比例应以有利于主要树种为原则，并考虑树种特性、立地条件和混交方法。293.4.5混交林树种间关系调节技术

混交林培育的关键：在于正确处理好树种间关系，使主树种多受益，少受害，兴利避害。造林设计：合理选择主要树种的基础上，确定合适的混交方法、混交比例及配置方式，保证混交林长期稳定。造林时：通过控制造林时间、造林方法、苗木年龄和株行距，调节种间关系。林分郁闭后：树种间关系趋于复杂，必要时应及时采取措施进行人为调节，诸如平茬、修枝、间伐等，以缓和种间矛盾。303.5人工林的轮作

人工林轮作是指同一地块上在不同时期栽培不同树种或农作物的方式。通过轮作可以防止土壤恶化、地力衰退、森林生产力下降，实现林地可持续经营。特别是长期经营短轮伐期的工业用材林，地力消耗严重，若干代后让采伐迹地休闲，使杂草灌木丛生，恢复地力。31第四章森林的生长发育及其调控

(ForestGrowthandItsControls)森林生长发育是森林功能效益发挥的生物学基础；森林培育实质就是采取各种措施促进和控制森林生长发育，以达到定向的培育目标。因此，需要掌握林木个体及森林群体的生育规律，以及各种栽培措施对其生长发育的影响。324.1林木个体的生长发育A

林木生长发育的概念林木个体生长：是林木由于原生质的增加而引起的重量和体积的不可逆增加，以及新器官的形成和分化。林木生长无论是在年周期还是生命周期中都表现为慢-快-慢的生长节律，被称作生长大周期。林木生长的快慢可用生长速率来表示，即林木在单位时间内其重量、体积或高度等的变化量(相对值或绝对值)。生长量是指一定间隔期内林木各种调查因子(胸径、树高、材积等)所发生的变化量。林木发育：是指个体构造和机能从简单到复杂的变化过程。生长于发育既不同又密切相关。33B林木生长的周期性树木生长的周期性：是指树木生长速率随着季节或生命过程的变化发生有规律性的变化，有季节周期和生命周期之分。生长的季节周期性变化是树木对环境周期性变化的一种适应，树种间差异悬殊，特别是高生长。据此可把树种分为两类：前期生长型—树木的高生长期及侧枝延长生长期很短，通常只有1-3个月。如马尾松、麻栎、栓皮栎、板栗等。全期生长型—树木高生长期持续在整个生长季节，北方多3-6个月，南方6-9个月。34C林木生长的协调性(相关性)树木生长的相关性：是指树木个器官生长存在相互依赖又相互制约的关系。

地下部与地上部的相关性顶端与侧枝的相关性

营养生长与生殖生长的相关性

极性与再生

极性：指树木器官、组织的形态学两端具有不同生理特性的现象，是分化的基础；通常上端生芽、下端生根。

再生：是指树木离体器官、组织具有恢复形成完整植株的能力。35D林木个体生长发育的生命周期树木生命周期：是指从种子萌发到衰老死亡的整个生长大周期中，树木生长发育所表现出的规律性变化。根据这种规律变化树木个体生长发育可分为4个时期

幼年期：从授精卵形成开始到第一次开花结实止。可塑性大、再生力强；无结实能力。青年期：从第一次开花结实到结实能力大幅上升止。营养生长为主、结实量小，但种实可塑性大，引种好材料。

壮年期：从结实能力大幅上升到大幅下降至。

衰老期：结实量大幅下降到衰老死亡止。生理功能显著衰退、抗逆性和可塑性大大下降。36E影响林木个体生长发育的因素内在因素：遗传性、代谢机能、激素水平等；环境因素：光、温、水、养分、各种干扰(自然和人为干扰)37A

林木群体生长发育规律林木群体在其生长发育过程中随着年龄的增长，内部结构和对外界环境的要求均有所不同，并表现出一定的阶段性。

幼苗阶段：造林后的前3年，或种子萌发出苗或萌蘖出苗到3龄，也叫成活阶段。地上部生长缓慢、地下部生长快，个体小、抗逆性弱，采取措施保证成活、提高保存率。

幼树阶段：幼苗成活后到郁闭前，也叫郁闭前阶段。根系和树冠扩展快、适应性和稳定性渐强；及时抚育管理(松土除草、灌溉、施肥、间苗、平茬、除萌)。4.2林木群体的生长发育38

幼龄林阶段：林分郁闭后的5-10年，是森林形成时期，由个体生长转向群体生长阶段。栽培上创造良好环境，满足幼林对水、肥、光的需求，必要的修枝、间伐，形成良好干形。

中龄林阶段：经过幼龄林阶段而进入中龄林阶段，林分外貌和结构基本定型，由高、径速生期转入树干材积速生期；因自然稀疏或抚育间伐密度明显下降；林内的光强有所改善，林下植被趋于繁茂；林分比较稳定，持续10-40年。

成熟林阶段：高生长明显减缓，冠形稳定；自然稀疏显著减慢；林下植被发育良好，生物多样性高；材积和生物量生长量达高峰，在后期趋于下降，达工艺成熟，持续10-40年。A林木群体生长发育规律39

幼龄林阶段：

中龄林阶段：

成熟林阶段：

过熟林(衰老)阶段：林木生长显著减缓，健康度下降，抗逆性降低，进一步稀疏；次林层和幼树生长繁茂，生物多样性最高；开花结实量急剧下降；A林木群体生长发育规律40林分发育阶段及其相应的年龄和龄级林分生长发育阶段相应的年龄(a)相应的龄级天然林人工林一般树种速生树种一般树种速生树种幼苗(成活)阶段——1~31Ⅰ幼树阶段5~102~33~72~3幼龄林阶段幼林形成＜20＜10＜10＜5Ⅰ干材林21~4011~2011~206~10Ⅱ中龄林阶段41~8021~4021~4011~20Ⅲ~Ⅳ成熟林阶段近熟林81~10041~5041~5021~25Ⅴ成熟林101~12051~6051~6026~30Ⅵ过熟林阶段≥121≥61≥61＞31＞Ⅵ41B林木群体生长量林分生长与个体生长不同，一方面活立木材积增加使林分蓄积量提高；另一方面因自然稀疏林木枯死使蓄积量减少。林分生长通常指林分蓄积量随着年龄的增加所发生的变化；林分活立木的材积生长量与枯损量的代数和即为林分蓄积生长量。森林生长量测定通常包括如下几方面。

林分平均高(MeanHeight)

林分平均胸径(MeanDBH)

林分胸高断面积(BasalArea)

林分蓄积量(Bole(Trunk)Volume)

林分生物量(Biomass)42林分材积生长量指标总生长量(grossincrement)：林分中全部林木在一定时期内生长的总材积，通常采用连年总生长量、定期平均总生长量。净生长量(netincrement)：总生长量与该期间内枯损量之差,也叫纯生长量。收获量(yield)：定期内采伐所收获的总材积。枯损量(morality)：调查期内因自然因素而枯死的林木总材积。采伐量(cut)：一定时期内抚育间伐的林木材积。进阶生长量(ingrowth)：在测定期内才能达到测定标准的林木材积。43森林生产功能一直是林学研究的重点，20世纪中叶以来，随着IBP、MAB、IGBP等国际研究项目的开展，取得了突破性进展，形成了诸多分支学科。在森林培育学上主要是探讨提高森林生产力的途径和措施。A森林生物量及其形成的生理学生态学基础

光合速率：选择高光合性能的种质资源、创造最有利于光合的环境条件；

叶面积：维持最佳叶面积状态；

生长期：树种合理搭配、合理结构、维持期生长期；

老化过程：使生长期内维持高光效的叶面积；4.3森林的生产力及其调控44树木光合作用所制造的有机物除维持本身生命活动外，多转化为初级生产量；在并非全树利用的情况下，光合产物分配对森林的经济产量和收获量产生很大影响；用材林的经济产量主要是干材蓄积量，而经济林则是可利用的部分；因此，在栽培上所采取的措施应使光合产物有利于经济产量部分的积累和分配。B光合产物的分配45森林生产力和森林生产潜力的概念森林生产力：是指单位林地面积上单位时间内所生产的生物量。具有重要的经济和生态意义。森林生产力的高低取决于自然因素和经营措施；它可分为森林潜在生产力和现实生产力两个概念。潜在生产力：指在一定气候下森林群落通过光合作用所能达到的最高生产力，也称气候生产力，受到气候条件和立地的制约。现实生产力：指现存森林群落所具有的实际生产力，低于气候生产力，缩小两者差异是栽培学的任务。C森林生产力水平和潜力46生态系统类型生物量(t/hm2)生产力[t/(hm2·a)]中国平均世界平均中国平均世界平均热带林、季雨林382.6640018.7819亚热带(温带常绿)林364.4235016.1113暖温带(温带落叶)林253.643006.8912寒温带(北方)林176.122005.828我国与世界森林生产力比较47地区人工林面积(km2)占全国比率（%）气候生产力[t/(hm2·a)]参与计算气象站个数东北（辽、吉、黑、内蒙）4996023.387.146122西南（川、滇)2237310.4712.67988南方10806250.5610.706193华北西北2629412.3010.706122全国人工林林分面积与区域气候生产力48自然地带树种类别国内国外主要树种（地点）平均生产量(m3/hm2)主要树种（地点）平均生产量(m3/hm2)温带针叶树红松(本溪)10.3*欧洲松(莫斯科)11.1*日本落叶松(本溪)13.9*欧洲落叶松(莫斯科)16.3暖温带针叶树油松(山西太岳)7.0*日本柳杉(熊本)30.4*华山松(云南宜良)15.5花旗松(华盛顿)23.4柳杉(四川洪雅)24.8*辐射松(新西兰)21阔叶树杨树（山东临沂）48.9杨树（意大利）53.3泡桐（河南扶沟）18亚热带和热带针叶树杉木（福建建阳）35.7湿地松(阿根廷)32秃杉（云南保山）30加勒比松(沙巴)48.3冲天柏（昆明）17.1柏木(哥伦比亚)18加勒比松(湛江)16.9阔叶树东门杂桉或巨尾桉（广西东门）48~63尾叶桉(巴西)70.5蓝桉（印度）48.5国内外高生产力的人工林实例