第二章-林分调查

第二章林分调查教学目的和要求：通过对本章课程的学习，使同学掌握林分主要调查因子概念、表达和计算方法以及林分结构的相关知识。要求理论教学密切结合实际操作和应用，达到学以致用的目的。时间分配：理论讲授6学时，综合实习3天。讲授重点:重点掌握各林分调查因子的基本概念及计算方法；林分结构。教学难点：理论如何结合实际，重点掌握林分直径结构规律。第一节林分调查因子为了深入细致地研究森林内部的结构特征，揭示森林演替的规律以及科学地经营、管理森林，实现森林的可持续经营，必须涉及到多个林学相关的学科。测树学的任务之一就是研究林木资源的数量和质量特征的表达和调查方法，是以林分为基本单位表达的。林分的概念将大面积的森林按其本身的特征和经营管理的需要，区划成若干个内部特征相同且与四周相邻部分有显著区别的小块森林，这种小块森林称作林分(stand)。因此，林分是区划森林的最小地域单位。要正确认识和经营管理好森林，就必须通过对林分特征的研究，掌握森林的特征。林分调查因子为了将大片森林划分为林分，必须依据一些能够客观反映林分特征的因子，这些因子称为林分调查因子(standdescriptionfactor)。只有通过对林分进行调查才能掌握其调查因子的质量和数量特征。林分调查因子测定计算方法，林分调查因子之间及林分调查因子与森林生态环境因子之间的相关关系及变化规律不仅是森林经理的基础，而且也是森林培育学、森林生态学以及其它林学学科的专业基础。林分调查(standsurvey)和森林经营中最常用的林分调查因子主要有：林分起源、林相、树种组成、林分年龄、林分密度、立地质量、林木的大小(直径和树高)、数量(蓄积量)和质量等。这些因子的差别达到一定程度时就视为不同的林分。划分林分的具体标准，根据森林经营的集约程度不同和林分调查的具体要求，常有不同的规定。一、林分起源（standorigin）1、基本概念①林分起源：根据林分中的树木在其最初发育时所依靠的媒介的不同来划分林分。通常划分为天然林（naturalstand）和人工林（plantedforest)。②天然林：由自然媒介的作用天然下种、人工促进天然更新或萌生所形成的森林。③人工林：以人为的方法供给苗木、种子或营养器官进行造林并育成的森林。人工方法包括：人工直播（条播或穴播）、人工植苗、分殖或扦插以及人工林采伐后萌生形成的森林。无论天然林或人工林，按起源还可以分为实生林（seedlingcrop）和萌生林（sproutforest，sproutland）。④实生林:凡是由种子繁殖形成的林分，包括天然下种、人工栽植实生苗或直播后长成的林分。针叶树大多形成实生林。⑤萌生林或萌芽林：由根株上萌发或根蘖形成的林分。一些具有无性更新能力的树种，当原有林木被采伐或受自然灾害(火烧、病虫害、风害等)破坏后，往往形成萌生林。萌生林大多数为阔叶树种，如山杨、白桦、栎类等；但少数针叶树种，如杉木也能形成萌生林。2、确定林分起源的方法确定林分起源可靠的方法主要有考查已有的资料、现地调查或者访问等方式。3、确定林分起源的意义起源不同的林木其生长过程也不同。对于同一树种而起源不同的林分，不仅采取的经营措施不同，而且在营林中所使用的数表也不相同。所以，林分起源是一个有重要意义的不可缺少的调查因子。4、需要注意的问题①国家森林资源连续清查技术规定中以飞播方式形成的森林也属人工起源，森林资源规划设计调查主要技术规定则将飞机播种或模拟飞播造林形成的森林称为飞播林；②人工林采伐后萌生形成的森林也属人工起源；③实生林和萌生林的判断可以根据树种来进行，同时也可以结合树干形状综合判断。二、林相（林层）（storey）1、基本概念①林相或林层：林分中乔木树种的树冠所形成的树冠层次。②单层林（single—storiedstand）：明显地只有一个林层的林分。③复层林（multi—storiedstand）：具有两个或两个以上明显林层的林分。④主林层：在复层林中，蓄积量最大、经济价值最高的林层。⑤次林层：在复层林中，主林层以外的林层。2、林层划分的意义将林分划分林层不仅有利于经营管理，而且有利于林分调查、研究林分特征及其变化规律。3、我国规定划分林层的标准①次林层平均高与主林层平均高相差20%以上（以主林层为100%）；②各林层林木蓄积量不少于30m3／hm2；③各林层林木平均胸径在8cm以上；④主林层林木疏密度不少于0.3，次林层林木疏密度不小于0.2。这只是人为划分林层的一般标准，实际中要因不同情况而异，如热带雨林不需要划分林层。4、林层的表示林层序号以罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、……等表示，最上层为第Ⅰ层，其次依次为第Ⅱ层、第Ⅲ层……。同龄的或由阳性树种构成的纯林、立地条件很差的林分多为单层林。异龄混交林、阴性树种组成的林分，尤其是经过择伐以后，易形成复层林。土壤气候条件优越的地方常形成多层的复层林，如热带雨林的林层可达4—5层。复层林可充分利用生长空间和光、热、水、养分条件，防护作用和抵抗力都较强。而单层林对雪压、雪折等对自然灾害的抵抗力较小，对光照和生长空间的利用不够充分，其防护作用也较复层林为弱。三、树种组成组成林分树种的成分称作树种组成（speciescomposition）。由一个树种组成的、或混有其他树种但材积都分别占不到一成的林分称作纯林（purestand），而由两个或更多个树种组成，其中每种树木在林分内所占成数均不少于一成的林分称作混交林（mixedstand）。在混交林中，常以树种组成系数表达各树种在林分中所占的数量比例。所谓树种组成系数是某树种的蓄积量（或断面积）占林分总蓄积量（或总断面积）的比重，树种组成系数通常用十分法表示，即各树种组成系数之和等于“10”。由树种名称及相应的组成系数写成组成式，就可以将林分的树种组成明确表达出来。在组成式中，各树种的顺序按组成系数大小依次排列，即组成系数大的写在前面；如果某一树种的蓄积量不足林分总蓄积的5％，但大于2％时，则在组成式中用“+”号表示；若某一树种的蓄积少于林分总蓄积的2％时，则在组成式中用“-”号表示。另外，在混交林中，蓄积量比重最大的树种称为“优势树种”。在一个地区既定的立地条件下，最适合经营目的的树种称作“主要树种”或“目的树种”。目的树种有时为优势树种，有时并非优势树种。当林分中主要树种与优势树种不一致时，若两者蓄积相等，则应在组成式中把主要树种写在前面。对于复层林，组成式应分别林层记载。例如，某复层混交林的树种组成如表2-1，根据表2-1的计算结果，各林层的树种组成式为：Ⅰ：7落3云十红Ⅱ：l0云一桦林层号树种平均高（m）树种断面积（m2/hm2）林层断面积（m2/hm2）树种组成系数Ⅰ落叶松云杉红松25232223.810.81.235.823.8/35.8=0.6710.8/35.8=0.301.2/35.8=0.03Ⅱ云杉白桦161827.70.428.127.7/28.1=0.990.4/28.1=0.01表2-1某复层混交林的测定结果及树种组成系数计算由于胸高断面积测定比蓄积量测定容易，所以在实践中也常以断面积确定树种组成。在实践中，一般林分内80%或80%以上的优势木和亚优势木属于同一树种，除此还有其它的伴生树种时，这样的林分仍视为纯林。在国家森林资源连续清查技术规定中，将乔木林划分为纯林和混交林。纯林是指一个树种（组）蓄积量（未达起测径阶时按株数计算）占总蓄积（株数）的65%以上的乔木林地；混交林是指任何一个树种（组）蓄积量（未达起测径阶时按株数计算）占总蓄积（株数）不到65%的乔木林地。也以树种结构反映乔木林分的针阔叶树种组成，树种结构共分7个等级，如表2-2。表2-2树种结构划分标准树种结构类型划分标准类型1针叶纯林（单个针叶树种蓄积≥90%）类型2阔叶纯林（单个阔叶树种蓄积≥90%）类型3针叶相对纯林（单个针叶树种蓄积占65%～90%）类型4阔叶相对纯林（单个阔叶树种蓄积占65%～90%）类型5针叶混交林（针叶树种总蓄积≥65%）类型6针阔混交林（针叶树种或阔叶树种总蓄积占35%～65%）类型7阔叶混交林（阔叶树种总蓄积≥65%）有时在组成式中要括上年龄例：某复层混交林，Ⅰ层：总蓄积量为360m3，其中落叶松250m3，年龄120年，云杉110m3，年龄100年，组成系数：落=250÷360=0.69；云=110÷360=0.31Ⅱ层：总蓄积量为115m3，云杉110m3，80年;红松5m3，50年。云杉=110÷115=0.955红松=5÷115=0.045组成式：Ⅰ:7落(120)3云(100)Ⅱ:10云+红组成是指蓄积而言，有时断面积与蓄积呈正相关，也可用断面积，在直径大小相近的人工林中，有时也用株数。四、林分年龄树木自种子萌发后生长的年数为树木的年龄（ageoftree）。确定树木年龄的方法主要有：1.伐倒树木，查数根颈部位的年轮数。2.查数轮生枝轮的方法确定树木年龄。应注意，我国南方某些树种，如思茅松，1年内可生长出两轮以上的枝轮，在这种情况下，要认真判别次生枝轮，否则难以确定树木的准确年龄。3.利用生长锥钻取胸高部位的木芯，查数年轮数，此为胸高年龄（ageatbreastheight），再加上树木生长到胸高时的年数，即为该树木的年龄。另外，在欧美一些国家，有时在森林调查、编制经营数表及营林工作中，直接使用林木胸高年龄，而不用树木全年龄。根据构成林分的林木年龄，可把林分分为同龄林（even—agedstand）和异龄林（uneven—agedstand）。同龄林是林木的年龄相差不超过一个龄级的林分。按照这个划分标准，一般人工营造的林分可为同龄林，另外，在火烧迹地或小面积皆伐迹地上更新起来的林分有可能成为同龄林。树龄完全相同的林分称为绝对同龄林（absoluteeven—agedstand）；而组成林分的林木年龄相差不足一个龄级的林分又称为相对同龄林（relativeeven—agedstand）。绝对同龄林多见于人工林。异龄林是林木的年龄相差在一个龄级以上的林分。在异龄林中，又将由所有龄级的林木所构成的林分称作全龄林(allagedstand)，即全龄林的林木年龄分布范围即有幼龄、中龄、成熟龄及过熟龄林木。阴性树种构成的天然林，尤其是择伐后长起的林分，通常为异龄林，多数天然林分，一般为异龄林。与同龄林相比异龄林的防护作用和对风、雪等自然灾害和病虫害的抵抗能力强，但是经营管理技术等复杂。由许多树木构成的林分，林分年龄（standage）必然与树木的年龄有关，其具体的表示和计算方法为：（1）对于绝对同龄林分，林分中任何一株林木的年龄就是该林分年龄；（2）而对于相对同龄林或异龄林，通常以林木的平均年龄表示林分年龄。计算林分平均年龄一般有两种方法，即算术平均年龄和加权平均年龄。在查定年龄的林木株数较少时，往往采用算术平均年龄，当查定年龄的林木株数较多时，而采用断面积加权的方法计算平均年龄，即：nAAnii1niiniiiGAGA11＝（算术平均的方法计算）（断面积加权的方法计算）在调查和研究异龄纯林时，应将同一树种的林木划分为“年龄世代”。凡天然更新所形成的林木，其平均年龄相差两个龄级以上的应划分为“世代”，用组成式表示。我国“森林专业调查办法（草案）”（1960）中规定，“同一树种在年龄相差两个龄级以上，胸径大于4cm，且第二世代蓄积不少于整个林层蓄积的20％时，应划分世代”。例如，冷杉纯林中，110年生林木蓄积占林分总蓄积的70%，而70年生林木蓄积占林分总蓄积的30％，则组成式为：7冷（110）3冷（70）。顺便指出，对于异龄林计算林分平均年龄，在一般情况下其意义不大，因为对异龄林，仍以主要树种或目的树种的年龄为主，制定经营措施。对于复层林，通常按林层分别树种记载年龄，而以各层优势树种的年龄作为林层的年龄。由于树木生长及经营周期较长，确定树木的准确年龄又很困难，而且林分内树木的年龄经常不是完全相同的，因此，林分年龄不是以年为单位，而常以龄级（ageclass）为单位表示。龄级是对林木年龄的分级，由小到大以罗马数字等