森林培育4第四章林分结构及调控冯茂松153章节

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1、第四章 林分结构及调控,一、基本概念 二、林分密度 三、种植点的配置 四、人工林组成混交林,一、基本概念,1、森林结构 指林分树种组成和空间结构及其时间分布格局 2、林分群体结构 指林木群体的各组成成分的空间和时间分布格式。即组成林分的树种、比例、密度、配置、林层、根系等在时间和空间上一定的水平分布和垂直分布状况,一、基本概念,一、基本概念,3、林分密度 指单位面积林地上的林木数量，林分密度具有动态的特点 初始密度：森林起源时形成的密度，是森林生长发育各个时期的密度变化的基础 造林密度（初植密度）：人工林的初始密度，指单位面积造林地上栽植株数或播种点（穴）数。不同林种和不同立地的造林密度要求不

2、同 经营密度：造林以后各时期的密度,一、基本概念,4、种植点配置 指种植点在造林地上的空间排列方式 5、人工林树种组成 指构成林分的树种组成及其所占的比例。由一种树种组成的人工林叫单纯林，由两种或两种以上树种组成的人工林叫混交林 6、人工林的年龄结构 指组成人工林林分群体各林木的年龄组成格局。根据人工林年龄的异同，可将人工林分为同龄林和异龄林,二、林分密度,1、研究林分密度的意义 充分了解各种密度所形成的群体以及组成该群体的个体的生长发育规律，从而在整个林分生长发育过程中通过人为措施，形成一个合理的群体结构。 合理群体结构：就是说这种群体结构能使个体最大限度地利用空间，并使整个林分获得最高产量

3、，从而达到速生、丰产、优质的目的。对森林结构进行及时而科学的人工调节有助于森林个体和群体良好的生长发育，提高林地生产力。 合理的造林密度：保证树种在一定的立地条件和栽培条件下，根据经营目的能取得最大经济效益、生态效益和社会效益 合理密度：指在一定的立地条件下，个体得到充分发育，群体取得最高效益的林分密度。,二、林分密度,2、林分密度的作用 （1）林分密度对树冠结构的影响 树冠结构是林木生长及其与环境相互作用、反馈调节的综合结果，也是经营措施对林木生长产生影响的具体表现 随着密度增大，树冠结构的变化规律为 侧枝数减少，枝条长度缩短 树冠营养空间变小 净光合速率减小 叶面积指数和He系数（蒸发换热

4、）增大,造林密度对杨树树冠结构的影响,造林密度对杂交马褂木苗木光合作用的影响,* 低密度群体为80cm 80cm，高密度群体为35cm 35cm；苗木平均苗高约为80cm,二、林分密度,2、林分密度的作用 （2）初始密度在郁闭成林中的作用 林分郁闭是林分群体结构形成的开始，人工林成长过程中的一个重要转折点。幼林郁闭以后，就形成了一个森林环境，能加强幼林对不良环境因子的抗性，消除杂草的竞争，保持林分的稳定性，增强林地环境的保护作用 初始密度增加，林分提前郁闭，个体竞争和个体分化也提前，树木由于生长空间受限引起种内竞争，林分过早分化和自然稀疏或过早要求进行人工疏伐，在生物学和经济学上均不可取。 何

5、时郁闭才合理取决于：生物学原则（树种特性）、生态学原则（林地条件）、经济学原则（经营目标）,二、林分密度,2、林分密度的作用 （3）密度对树高生长的作用 对于大多数树种，在相当宽的中等密度范围内，密度对树高生长没有明显的影响 树木的高生长主要由树种的遗传特性、林分所处的立地条件来决定 不同树种其喜光性、分枝特性及顶端优势不同，对密度有不同反应 不同立地条件，尤其是不同土壤水分状况，使树木对密度有不同反应,二、林分密度,2、林分密度的作用 （3）林分密度对树高林木生长的作用 特殊情况：密度适当加大对树高生长具有一定促进作用 部分耐荫树种，部分侧枝过于发达、顶端优势过弱的树种 土壤较干旱的立地 杂

6、灌严重的立地 高生长密度作用规律的应用 采用立地指数评价立地质量的理论基础 特殊立地造林密度确定（干旱立地、杂灌严重立地等） 特殊树种造林密度确定（顶端优势过弱树种、干形差树种、侧枝过于发达树种等）,二、林分密度,2、林分密度的作用 （4）林分密度对直径生长的作用 林分郁闭开始有竞争后，密度越大、直径生长越小 林分密度函数：D-1=A+BN logN=-1.605logD+K 密度效应曲线：D-1=a0h0a1N+b0h0b1 可推导出林分断面积最大时林分密度与平均胸径的关系 ，即同一树种具有完满立木度(疏密度1.0)的同龄林分，若林分胸径相同，则单位面积的株数相同，而与立地和林龄无关,二、林

7、分密度,2、林分密度的作用 （4）林分密度对直径生长的作用 直径分布：密度加大，小径阶林木的数量增大而大中径阶的数量减少 同龄纯林直径分布的概率密度函数 正态分布、韦伯分布、对数正态分布、伽玛分布、贝塔分布、泊松分布、奈曼A分布、负二项分布等 意义 密度是用材林产量效应和防护林防护效应的基础 密度效应控制直径生长，是成材规格的基础 林分密度管理图的编制,林分密度对南方型杨树无性系直径生长的影响,林分密度对南方型杨树无性系直径分布的影响,造林密度对I-63杨各生长期胸径生长量的影响,二、林分密度,2、林分密度的作用 （5）林分密度对单株材积生长的作用 林木单株材积V=f(H,G,F)，F =干材

8、积/园柱体体积，形率D1/2/D1.3 密度对单株材积三个因素的作用 密度对形数（F）的作用，形数随密度增大而增大，但差数不大 密度对平均树高（H）的影响作用不大 密度影响胸径（D），进而影响胸高断面积（G）,二、林分密度,2、林分密度的作用 （5）林分密度对单株材积生长的作用 密度对单株材积的作用规律与密度对胸径生长的作用规律相同：密度越大，单株材积越小，即单株材积随密度的增大而递减 单株材积随密度增加而递减的规律在整个林分生长发育过程的各个阶段表现不同，年龄越大影响越明显 密度竞争效应幂乘式：VKN-a N趋于最大密度时，a1.53/2幂法则,二、林分密度,2、林分密度的作用 （5）林分密

9、度对单株材积生长的作用,杉木林：在幼林阶段，树高、胸径、形数在各种不同密度林分之间虽然有些差别，但并不显著，密度未起作用，所以单株材积基本上是相似的，然而随着林分年龄的增加，各类密度林分平均单株材积间的差距就日趋悬殊，其规律与胸径基本一致,二、林分密度,2、林分密度的作用 （6）林分密度对林分干材产量（m）的作用 M干材=M（现存量或蓄积量）+ V间（间伐量） 现存量：M=V单N = f (f，H，D2) N 大小决定于平均单株材积、单位面积株数2个参数；较低密度条件下，M随N增加而增加，密度起主导作用；密度增加到一定程度后， f (f，H，D2)和N发生交互效应而互为消涨，M稳定在一定水平。

10、双因素交互平衡点时M的大小决定于树种、立地条件和栽培管理水平 间伐量：在林分生长初期，密植可以充分利用土地，从而可以增加干材总产量；间伐材可用作小径材、能源、纤维造纸等,二、林分密度,2、林分密度的作用 （6）林分密度对林分干材产量（m）的作用 最终产量恒定法则：在较小的密度范围内，林分蓄积随密度增大而增大，但达到一定密度范围时，密度的竞争效应增强，N、D的交互作用达到平衡，林分蓄积保持在一定水平合理密度理论 材积密度作用规律的应用 林分木材产量与木材规格（或材性）平衡的基础 土地利用率与木材生产成本平衡的基础,南方型杨树无性系不同密度林分材积变化动态,不同密度的人工松林的总生产力,二、林分密

11、度,2、林分密度的作用 （7）林分密度对干材质量的作用 密度对树干形数f的作用（f与节疤） 随密度增大形数增大（干饱满、通直），但差数不大。 密植林分侧枝细、节疤小、自然整枝好、干形饱满，但过密则树干虽饱满但纤细，树冠过于狭窄，不符合用材和健康要求；稀植林分则相反，树干尖削度大。,二、林分密度,2、林分密度的作用 （7）林分密度对干材质量的作用 密度对干材力学性质的影响 一定范围内，密度加大有利于木材部分形态质量的提高 干材比重增加，干形通直、圆满、尖削度小，有利于提高出材率。 促进自然整枝，侧枝和节疤变少、变小，有利于材性改善。,二、林分密度,2、林分密度的作用 （7）林分密度对干材质量的作

12、用 密度对干材力学性质的影响 适度密植对木材材性具有正面影响 杨树纸浆林中随密度的增大，纤维长度增加、各级纤维的频率分布趋于均匀，提高了造纸纤维质量 云杉乐器材，要求年轮均匀和细密，应在密林中培育,二、林分密度,2、林分密度的作用 （7）林分密度对干材质量的作用 密度对干材力学性质的影响 稀植使林木幼年期年轮加宽，初生材在树干中比例较大，对材质不利，如 稀植杉木早材比例增加，因为早材管胞孔径大、胞壁薄、壁腔比加大，木材密度、抗弯强度、顺纹抗弯强度和冲击韧性均降低，材性下降 稀植南方型杨树木材S2层微纤维角和相对结晶度增大，木材的力学性质降低 落叶松、栎类以及散孔材阔叶树等年轮中早材和晚材保持一

13、定比例增长，对材质影响不大,林分密度对南方型杨树无性系纤维形态的影响,应用 木材质量密度作用规律是人工林密度调控的理论基础 通过密度控制改善木材形态品质（尤其是侧枝过于发达的树种） 通过密度控制提高木材出材率（尤其是部分干形差或尖削度大的阔叶树种） 通过密度控制改善木材材性 适当密植，提高木材力学性质（如南方型杨树或杉木用材林培育） 适当密植，提高造纸纤维质量 （如杨树纸浆林培育）,林分密度对南方型杨树无性系纤维素含量的影响,林分密度对南方型杨树木材微纤丝角的影响,林分密度对I-72杨树无性系物理力学性质的影响,林分密度对I-72杨树无性系物理力学性质的影响,二、林分密度,2、林分密度的作用

14、（8）林分密度对根系生长及林分稳定性的作用 根系生长 林分过密：个体根量、根幅、根深变小，林分总根量下降，同种林木根系容易连生，加强了个体之间的竞争和同化，生长物质偏向于供应地上部分生长 欧洲松（苏联）、杉木（湖南）、毛白杨（河南）等密度试验已经证实上述论点,二、林分密度,2、林分密度的作用 （8）林分密度对根系生长及林分稳定性的作用 林分稳定性：成活、成林、抗风倒、抗雪压等 过密林分 根系分布少而浅，易遭风倒、雪压及病虫侵袭，干旱地区产生水分供应不足，导致生长停滞，甚至枯死。 林分过稀 较好的湿润地区能正常生长 水分不稳定地区，林分不能郁闭，林分不稳定，抵抗力弱 在极干旱地区，旱生树种有首先

15、发育庞大根系的适应性，稀林能正常生长,二、林分密度,2、林分密度的作用 （8）林分密度对根系生长及林分稳定性的作用 应用 在季节性干旱地区，适当加大密度，有利于林分快速郁闭成林 在杂灌严重地区，适当加大密度，有利于林分快速郁闭成林 在极端干旱地区，旱生树种根系庞大，从生物学特性和水量平衡的角度来看，不允许林分密度过高,二、林分密度,3、造林密度的确定 （1）确定造林密度的原则 林分密度与经营目的 水土保持林：应密植，在实际中栽植比较稀，因有工程措施保水保土，一般行距35m，株距12m。 农田防护林：根据结构确定，紧密结构（道路防护林、果园防护林）密，通风结构稀。一般为2334m。 防风固沙林：

16、受严酷的自然条件限制宜稀，乔木一般为2446m，灌木为146m。 径流泥沙控制林带：密植,二、林分密度,3、造林密度的确定 （1）确定造林密度的原则 林分密度与经营目的 经济林：稀植，以经济产品为目的，一般密度较小，以充分利用阳光。 薪炭林：密植，以不压抑群体产量为限。 大径级用材林：宜稀，如杨树；或先密后稀，如落叶松。 培育中小径材：宜密。 速生丰产林：宜稀。,二、林分密度,3、造林密度的确定 （1）确定造林密度的原则 林分密度与树种特性（树体大小、根系特征、喜光性、耐阴性、耗水性、趋肥性） 喜光，速生树种宜稀 干形通直而且自然整枝良好的树种宜稀 树冠狭窄而且根系紧密的树种宜密 乔木宜稀（235m），灌木宜密（135m） 阔叶树宜稀，针叶树宜密 杉木：稍耐阴、速生、干直、整枝良好，宜稀 马尾松：强阳、速生、干弯曲、分枝粗大，宜密,二、林分密度,3、造林密度的确定 （1）确定造林密度的原则 林分密度与立地条件（主要是林地水分水量平衡方法） 湿润：降雨量400mm，能满足树木生长，杂草生长繁茂，可