森林资源经营管理基础（森林资源经营管理）

12.2数量成熟龄、工艺成熟龄的确定主要内容数量成熟龄计算与确定工艺成熟龄计算与确定

任务提出1、林木在不同的生长阶段其作用及经济价值是不同的。2、我国《森林法》明确规定，用材林采伐必须是成熟林,不能采伐未成熟的林分。3、树木成熟从外观很难判断，不明显。森林成熟是森林经营利用的一个重要的技术经济指标，是确定主伐年龄和轮伐期的基础。指森林在生长发育过程中，达到最符合经营目标时的状态，称为森林成熟(forestmaturity)。此时的年龄称为森林成熟龄。

成熟是一种现象，而成熟龄则是这一现象的时间概念。森林成熟龄是利用森林的最佳时间。（一）森林成熟概念一、森林成熟概述（二）森林成熟的特点1.不明显性农作物成熟很明显，其外部形态、色泽特征发生明显变化。但森林的生命周期很长，利用这些特征无法判断，具有不明显性。2.多样性大多数的农作物成熟是以数量最大(产量高）为主要依据的。因森林发挥着多种效益，所以森林的成熟是多样的，与经营目标有关。（二）森林成熟的特点3.持续时间长

农作物：短，以天、月计。森林：长，以年计。因此，森林成熟龄并不等于个别树木或林分恰好就在森林成熟的那一年表现出最高的有利性能。而往往是很长一段时期，甚至几十年内都保持着这种高度良好的性能。森林成熟龄只是大体上代表成熟期的年代。（二）森林成熟的特点4.森林成熟是指个别树木或林分的成熟，而不是泛指“森林综合体”的成熟。林分森林综合体5.与经营目标有关

同一个林分，因经营目的不同而成熟期不同。如用材林，以木材的数量和质量作为衡量森林成熟的标准；若是防护林，则主要考虑其防护功能。（二）森林成熟的特点为什么要研究森林成熟？1.森林成熟是基本理论之一；

2.是确定轮伐期的重要依据；3.是森林经营和森林利用的依据。（三）研究森林成熟的意义（四）森林成熟的种类森林成熟非物质产品森林成熟物质产品森林成熟1.物质产品森林成熟物质产品森林成熟数量成熟工艺成熟经济林成熟竹林成熟更新成熟能获得物质产品的产出量2.非物质产品森林成熟非物质产品森林成熟自然成熟防护成熟经济成熟二、数量成熟龄的确定树木或林分材积平均生长量达到最大值的状态称为数量成熟，也叫绝对成熟。公式：maxZi=Vi/i

Vi——树木或林分第i年的材积或蓄积量；

i——年龄，i=1，2，3，…，n；

Zi——第i年的材积平均生长量；（一）数量成熟的概念及计算正常发育情况下，材积生长有一定的规律性：即初始阶段较小，随着年龄增长而增大，某年时达到最大值，然后逐渐下降。呈二次曲线形式（二）数量成熟的确定方法此方法简便，找出合适的生长过程表，从表中查出平均生长量最大的年龄，即数量成熟龄。1.生长过程表法（收获表法）如：云南松Ⅰ地位级生长过程表(疏密度=1.0）林分年龄每公顷蓄积量（m3）平均生长量（m3）连年生长量（m3）1068201768.810.8302769.210.0403578.98.1504198.46.2604717.95.2705187.44.72.标准地法有些树种没有编制生长过程表，或编制的表已不适应现实林分的材积生长时，要用标准地法确定数量成熟。标准地法类似于重新编制收获表，区别在于疏密度不同。标准地法的密度是平均密度，而生长过程表法中的密度是最大的，p=1.0。标准地法求出的数量成熟龄更有现实性，使用时误差小。标准地法工作步骤：（1）选择标准地（在同一树种的各个龄级林分中选择，具有平均密度的林分）（2）设置标准地（具有代表性）（3）将所选标准地的林木伐倒，区分求积，查定平均年龄。（4）制作生长过程表计算材积总量和材积平均生长量，并查出材积平均生长量最大时的年龄，即数量成熟龄。标准地法工作流程选择标准地设立标准地将标准地林分伐倒区分求积，并查定平均年龄。计算材积总量和材积平均生长量，列表，查出材积平均生长量最大值对应年龄，数量成熟龄伐倒林木区分求积示意图(三）影响数量成熟的因素1.树种生物学特性：喜光树种生长快，到达数量成熟早，耐荫树种生长慢，数量成熟则晚。2.立地条件：同一树种，立地条件好数量成熟早，而且材积平均生长量数值大；立地条件差数量成熟晚，材积平均生长量小。3.林分起源：实生林晚于萌生林，天然林晚于人工林。4.经营措施：一切有利于加快林木生长的措施都会使数量成熟龄提前。5.确定的范围：全林木数量成熟龄早于主林木三、工艺成熟龄的确定林分在生长发育过程中，目的材种的材积平均生长量达到最大时的状态称为工艺成熟，此刻的年龄称为工艺成熟龄。是用来确定定向培育材种的用材林的采伐年龄。（一）工艺成熟的概念及计算计算公式：MaxΔv材种=Vi.P材种／i式中：Δv材种——第i年的某材种的材积平均生长量。Vi——树木或林分第i年的材积或蓄积量；

P材——材种出材率

i——年龄，i=1，2，……，n；工艺成熟树木或林分生长到一定阶段时，可以用作不同的材种，目的材种不同则工艺成熟龄不同。如:培育杉木用材,根据其材种目的:小径材工艺成熟龄:21年,中径材工艺成熟龄:26年，大径材工艺成熟龄:31年以上杉木一般用材林（13年，22年）（二)工艺成熟与数量成熟的异同1.共同点：都为衡量森林成熟的数量指标。工艺成熟可看成是数量成熟的一个特例，即：“有一定材种规格要求的数量成熟”。2.不同点：第一，主导因素不同。数量成熟——总蓄积量工艺成熟——某材种规格的蓄积量工艺成熟有质量指标，而数量成熟无质量要求。（二)工艺成熟与数量成熟的关系第二出现的条件不同。无论林木或林分，数量成熟通常都会出现，而某材种的工艺成熟则不一定会出现。例：第三到来的时期不同第四成熟的个数不同同一林分，数量成熟龄只有1个；工艺成熟则根据材种规格不同可能有若干个，也可能一个都没有。（三)影响工艺成熟到来早晚的因素材种规格立地条件营林措施（三)影响工艺成熟到来早晚的因素材种的材长越长,小头直径越大，工艺成熟龄越高。例如：1σ地位级的云南松培育锯材原木（小头直径28cm，材长6m以上）需110年，而培育矿柱（小头直径8～12cm，材长2m以上）只需40年。1.材种规格（三)影响工艺成熟到来早晚的因素培育同一材种时，立地条件越好，工艺成熟龄越低。速生丰产措施、抚育间伐措施都能降低工艺成熟龄。2.立地条件3.营林措施（四)

工艺成熟的确定方法1.生长过程表结合材种出材量表法

此方法是常用方法之一。由于我国已编制了许多主要树种的生长过程表和材种出材量表，因此应用时比较简便。（四)

工艺成熟的确定方法计算公式：u=a+(nd)/2=a+nr式中：u--某材种工艺成熟龄；

a--树高达到材种长度时所需年数；n--材种小头的直径方向上1㎝内的平均年轮数；d--材种小头直径；2.马尔丁法

2.马尔丁法

例：有一松类锯切用原木,材长为4m，小头直径为10cm，经调查松树平均生长到4m需用5年，造材后测得小头直径1cm宽平均年轮数4个。u=a+(nd)/2=a+nr=5年+（4×10）/2年=25年

2.马尔丁法

马尔丁法计算工艺成熟龄示意图2.马尔丁法

此方法应用方便、简单。不足之处是没有反映出工艺成熟龄的全部含义，只考虑了材种长度。（四)

工艺成熟的确定方法此法是在某树种没有生长过程表或现实林与标准林分的差异较大时使用。工作量大，等于重新编制生长过程表，但是更客观地反映现实林分的实际状况。方法：标准地调查后，还需采伐造材计算出不同年龄的材种出材量。3.标准地法.3主伐年龄与轮伐期的确定主要内容1主伐年龄确定2轮伐期确定任务提出1、林木在不同的生长阶段其作用及经济价值是不同的。2、我国《森林法》明确规定，用材林采伐必须是成熟林,不能采伐未成熟的林分。3、树木成熟从外观很难判断，不明显。森林成熟是森林经营利用的一个重要的技术经济指标，是确定主伐年龄和轮伐期的基础。

主伐年龄是指某树种在一个经营类型内的各林分可以进行正常采伐的最低年龄。也叫采伐年龄，用“a”表示。定主伐年龄是以森林成熟为基础的。森林成熟意味着收获，但主伐年龄与森林成熟龄的概念是有区别的。（一）主伐年龄的概念一、主伐年龄的确定（二）主伐年龄和森林成熟龄的联系与区别1.联系：确定主伐年龄应以森林成熟为基础.

2.区别：

(1)对象不同：森林成熟的对象是个别树木或林分，而主伐年龄的对象是一个经营类型；

(2)个数不同：由于森林经营有多种目的，所以森林成熟龄是多个的，而对某个经营类型只有一个统一的主伐年龄。

（二）主伐年龄的确定一般地，主伐年龄要高于数量成熟龄，但不高于自然成熟龄。1.按林种确定(1)用材林主伐年龄以工艺成熟龄为主要依据。(2)防护林主伐年龄以防护成熟或自然成熟为依据，以保持这类森林最有效地完成防护作用和其特殊作用。(3)薪炭林以数量成熟龄作为主伐依据。（因薪材没有规格和质量要求，只考虑木材数量。）

（二）主伐年龄的确定2.以经营类型的龄级结构确定只有当龄级结构均匀时，主伐年龄与成熟龄一致。如果现实林中可利用的蓄积量很多，在林况较好的情况下，可适当提高主伐年龄，以避免在短期内采伐过度。如果现实林资源中可利用的蓄积量不足（成、过熟林缺乏），可以适当降低主伐年龄，以满足当前各项建设对木材的迫切需要。

（二）主伐年龄的确定3.以经营类型的林况确定如经营类型中林况不良，应该确定较低的主伐年龄，以便尽快伐尽材质已开始变坏的林木；当成、过熟林的林况良好，可以适当提高主伐年龄，以充分利用已有的较高的森林生长率。（二）主伐年龄的确定4.当地以往曾采用的主伐年龄确定

过去曾采用过的主伐年龄往往可以正确反映某一时期国民经济对木材的需求情况和森林培育的技术水平，应作为确定今后主伐年龄的借鉴依据。5.根据国家有关主伐规程的要求确定这是最主要的确定原则，结合本地的具体情况，综合分析确定合理的主伐年龄。

轮伐期是生产经营周期。它表示林木经过正常生长发育到可以采伐利用为止所需要的时间。轮伐期：为了实现永续利用，伐尽整个经营单位内全部成熟林分之后，到可以再次采伐成熟林分的间隔时间。“U”表示。实质就是指林分的培育、采伐、更新全过程所用的时间。（一）轮伐期的概念二、轮伐期的确定（二）轮伐期的作用1.是确定采伐利用率的依据式中：u---轮伐期，p---采伐利用率利用率与轮伐期成反比。即轮伐期越长，则利用率越小；反之，轮伐期越短，则利用率越大。（二）轮伐期的作用2.是划分龄组的依据龄组划分方法：

通常把达到轮伐期的那一个龄级和高一个龄级的林分划为成熟林；

龄级更高的林分为过熟林；

比轮伐期低一个龄级的林分为近熟林。

在幼龄林和中龄林中，若龄级数为偶数，则一半为幼龄林，一半为中龄林；如果龄级数为奇数，则幼龄林比中龄林多分配一个龄级。（二）轮伐期的作用3.影响经营措施轮伐期长，相应的经营措施就多，相反就少。（间伐次数）4.影响木材收获5.是永续利用的时间序列。

(三)轮伐期的公式1.根据主伐年龄a2.根据更新期V式中

U——轮伐期

a——主伐年龄或成熟龄

v——更新期U=a±v计算公式(四)确定轮伐期的依据1.森林成熟龄

森林成熟龄有多种，确定轮伐期时主要根据林种而定。如用材林和薪炭林应以经济成熟、工艺成熟、数量成熟为主；防护林以防护成熟和自然成熟为主。2.更新期更新期对轮伐期的影响主要体现在不同的更新方式上，采取不同的更新方式，其轮伐期的长短不一样。更新方式：(1)及时更新立即更新：U=a(2)伐后更新伐后更新:U=a+v(3)伐前更新伐前更新:U=a-v(三)确定轮伐期的依据3.考虑林况(1)当成、过熟林比重过大时，为了减少枯损，及时利用成、过熟林资源，可适当缩短轮伐期；

(2)在病虫害严重，林地生产力受到较大影响时也可适当缩短轮伐期.(三)确定轮伐期的依据(四)择伐周期（回归年）的确定择伐是森林采伐方式之一，主要在异龄复层林中进行，每次采伐仅伐去一部分成熟木，林地上始终保持着多龄级林木，森林的天然更新是连续进行的，择伐后更新的林分仍是异龄复层林。择伐:

是每隔一定时期，重复采伐林内达到成熟的林木，或采伐达到一定径级和一定质量的林木，把其余未成熟或未达到一定径级和一定质量要求的林木保留下来。1.择伐的概念纯林异龄林与混交异龄林示意图2.择伐周期概念

在异龄林经营中，采伐部分达到成熟的林木，使其余保留林木继续生长，到林分恢复到伐前的状态时，所用的时间称为择伐周期，也叫回归年。用比较简单的定义为，两次相邻择伐的间隔期。

择伐作业时，如果只采伐某个径级以上的所有林木，这种作业方式称为径级择伐。3.择伐周期的确定方法径级法：将某一径级以上的林木全部采伐掉的择伐。

计算公式：A=a×n式中：A——择伐周期；

a——所伐林木平均生长1个径级所需年数；

n——采伐的径级数3.择伐周期的确定方法例：有一异龄林分进行择伐作业，计划凡直径大于30cm的林木都采伐掉。林分中最大径级的林木为40cm。若在此林分中，30-40cm的林木每生长1个径级（2cm）平均用4年。因此，回归年A=4年×5=20年。123.4同龄林采伐量的确定主要内容4合理年伐量分析同龄林采伐量的计算采伐量的种类采伐量的确定步骤任务提出我国《森林法》第29条规定：用材林的消耗量应低于生长量，严格控制森林采伐量；第23条还规定：采伐林木必须申请采伐许可证。对用材林的采伐实行限额制度。因此，生产中应以经营类型为单位，根据森林资源的现状，选择适合的公式进行计算，通过分析论证，最后确定一个合理的森林采伐量，作为确定采伐限额的依据。森林采伐量：指采伐林木的蓄积量或采伐林木所能生产商品材的数量。生产单位中常指后者，所能生产商品材的数量(出材量）。（一）森林采伐量概念一、森林采伐量概述（二）森林采伐量的种类按采伐性质分6种（二）森林采伐量的种类1.主伐：用材林达到主伐年龄时的采伐（对用材林成、过熟林的采伐）；2.抚育间伐：在森林达到成熟以前，为了培育好林木，提高林木质量和产量，每隔一定时期伐去一部分林木的采伐。（主要用于用材林中促进林木生长）3.更新采伐：在防护林、经济林、特种用途林中为了改善林况，增强防护作用和充分发挥森林的多种效益而进行的采伐。（二）森林采伐量的种类4.卫生采伐量：为改变林分的卫生状况5.低产林改造采伐：为改善林木组成，提高经济效益，对生长量很低的没有培养前途的林分进行全部或局部的采伐。6.补充主伐量：对疏林、散生木和采伐迹地上已失去更新下种作用的母树的采伐称补充主伐，其生产木材的数量为补充主伐量。（三）森林采伐量的确定步骤1.首先根据采伐性质和采伐方式选用不同公式进行计算。

2.在计算的基础上，通过对森林经营单位的森林资源状况和社会经济条件等方面进行分析论证，最后确定一个合理的年伐量。（三）森林采伐量的确定步骤对各公式不同的年伐量进行分析、比较和论证

选择几个适宜的公式分别计算

分析经营单位森林资源的特点

1

2

3最后确定合理年伐量（标准年伐量）4确定步骤示意图

1.以经营类型为计算单位

2.确定采伐量的时间是一个经理期(10年）

3.年伐量常用年伐面积和年伐蓄积两种指标表示

4.采伐对象是成熟林分（达到主伐年龄的林分）

5.确定的采伐量应有利于改善经营单位的龄级结构（四）采伐量确定应达到的基本要求面积控制法:就是先计算同龄林采伐面积，然后通过面积控制采伐蓄积量。面积控制法方法较为简便，是计算同龄林采伐量常用的方法。（一）面积控制法二、同龄林采伐量计算公式（1）计算公式：

年伐面积=经营单位总面积

轮伐期年伐蓄积=年伐面积×成、过熟林平均每公顷蓄积量1.按面积轮伐计算年伐量成、过熟林平均每公顷蓄积量（成、过熟林平均单产量）:例：计算白桦经营类型年伐量(U=60年）龄级龄组平均年龄面积/hm2蓄积/m3Ⅰ幼龄林51532840Ⅱ幼龄林152257280Ⅲ中龄林2530128940Ⅳ中龄林351086970Ⅴ近熟林4513118590Ⅵ成熟林5527346530Ⅶ成熟林65Ⅶ以上过熟林7033861300合计1529172450白桦经营类型年伐量：年伐面积=经营单位总面积/轮伐期=1529/60=25.5公顷年伐蓄积=年伐面积×成、过熟林平均每公顷蓄积量=25.5×（46530+61300/273+338）=25.5×176.5=4500m3/年特点：经过一个轮伐期后,各龄级面积均相等。适用范围：适用于成、过熟林占优势的原始天然林（2）公式特点及适用范围（1）第一林龄公式：年伐面积=成、过熟林面积+近熟林面积两个龄级的年数年伐蓄积=年伐面积×成、过熟林平均每公顷蓄积量

2.林龄公式公式特点：①不是按整个轮伐期来调整龄级结构，考虑年伐量在两个龄级期间保持均衡②将近熟林纳入年伐量的计算，但实际采伐对象是成熟林适用范围：幼、中龄林占优势的经营类型

公式特点及适用范围（2）第二林龄公式：年伐面积=成、过熟林面积+近熟林面积+中龄林面积三个龄级的年数年伐蓄积=年伐面积×成、过熟林平均每公顷蓄积量

※中龄林若包括两个以上龄级时，只取靠近近熟林的一个龄级纳入计算。

2.林龄公式公式特点：

在更长的时间内使采伐量保持稳定。对大型木材加工企业原料基地起作用，同时又达到调整龄级结构的目的。适用范围：成、过熟林占优势的经营类型

公式特点及适用范围年伐面积=成熟林面积+过熟林面积一个龄级的年数年伐蓄积=成熟林蓄积+过熟林蓄积一个龄级的年数3.按成熟度计算年伐量公式特点：现有成、过熟林资源能及时利用,但不考虑后备资源的多少。适用范围：后备资源足够时。（近熟林较多，幼、中龄林占优势）

公式特点及适用范围f01=1/n〔f11+1/2(f11+f21)+1/3(f11+f21+f31)+……+1/n(f11+f21+f31+……+fn1)〕f01：最近10年的总采伐量f11：最老龄级的面积fn1：最小龄级的面积n：以10年为单位的轮伐期4.按各龄级面积分配计算年伐面积=f01/10年伐蓄积=年伐面积×成、过熟林平均每公顷蓄积量适用范围：龄级结构均匀的经营单位4.按各龄级面积分配计算年伐面积=∑f／a年伐蓄积=ΣM／aΣf——按林况需进行采伐的小班面积之和ΣM——按林况需进行采伐的小班蓄积之和a——采伐期限。5.按林况计算年伐量特点：列入采伐的对象不考虑是否达到主伐年龄，而是采伐那些生长不良的林分：A.超过自然成熟的过熟林（老林）B.遭病虫危害的病枯木C.滥砍乱伐，林相残破的林分适用范围:成过熟林占优势的经营类型公式特点及适用范围材积控制法:就是期望在轮伐期间有等量年伐材积，并用材积控制年伐面积。

（二）材积控制法二、同龄林采伐量计算应用材积控制法是弥补面积控制法中年伐蓄积不稳定的缺欠。采用材积控制法，影响年伐量计算的主导因子是现实林的蓄积量与生长量。

法正蓄积量，Vn=UZ×U2法正年伐量EN=UZ=2Vn

U

EN——法正采伐量

Vn——法正蓄积量

U——轮伐期1．按法正蓄积计算年伐量如果用现实采伐量代替法正采伐量,用现实蓄积量代替法正蓄积量，则：(1)曼德尔(Mantel)公式

年伐蓄积=2vw

／u年伐面积=年伐蓄积／成过熟林平均每公顷蓄积量式中：Vw——现实林各龄级蓄积之和（现实林蓄积量）；

U——轮伐期。1．按法正蓄积计算年伐量公式特点：公式简单，计算因子少，可以作为粗略计算年伐量之用。在成、过熟林占优势的天然林中，年伐量偏大；对中、幼林占优势的林分，很可能采伐到未成熟林分。适用范围：适用于龄级结构分配均匀的林分。公式特点及适用范围(2)兰多利特(Landoridt)公式当成、过熟林占优势时，为了避免按以上公式计算结果偏大的缺陷，兰多利特提出一个改正式。

Ew=2Vw/u=Vw/0.5u

由于改正系数0.6比0.5计算的年伐量减少17％，因此常用0.6作为改正系数。1．按法正蓄积计算年伐量Ew=Vw/0.6u适用于成、过熟林占优势的经营类型。马尔丁（K.L.Martin）公式

公式来源于法正林理论,用生长量控制采伐量。

由于连年生长量测定困难，各龄级平均生长量之和代替各林分的连年生长量之和。年伐蓄积＝m1／a1

+m2

／a2

+m3

／a3+….+mn

／an=Z1+Z2+Z3+……+Zn=∑Z

式中：m1、m2……mn——各龄级的蓄积量；a1、a2……an——各龄级的平均年龄；z1、z2……zn——各龄级的平均生长量。年伐面积=年伐蓄积／成、过熟林平均每公顷蓄积量2.按平均生长量计算年伐量公式特点：

适用范围：适用于龄级结构分配均匀的林分。公式特点及适用范围成、过熟林占优势年伐量应高于平均生长量幼、中龄林占优势生长量大年伐量应低于平均生长量生长量小当经营类型内龄级结构不均匀时，采伐量应综合考虑生长量和蓄积量两方面因素。（1）较差法（海耶尔公式）式中：ZW—现实林平均生长量VW—现实林蓄积量VN—法正蓄积量a—调整期年伐面积=年伐蓄积／成、过熟林平均每公顷蓄积量3．按蓄积量结合生长量计算年伐量（2）数式平分法（和田公式）式中：VW——经营单位现实总蓄积；ZW——各龄级平均生长量之和；u——轮伐期。3．按蓄积量结合生长量计算年伐量1、根据森林资