第9章 林分生长量的测定

第9章 林分生长量的测定

 内容提要

 林分生长量的概念及种类

 一次调查法确定林分蓄积生长量  固定标准地法

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第一节 林分生长量的概念及种类

 林分生长通常是指它的蓄积的生长量而言，它是由组成林分的树木材积消长的累积。  林分生长过程与树木生长过程截然不同，树木生长过程属于“纯生”型；而林分生长过

程，由于森林存在自然稀疏现象，所以属“生灭型”。  显然林分生长模型要比树木生长模型复杂的多。

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一、森林自然稀疏现象

 在林分的生长发育过程中，林分林木株数随着林龄的增加而减少的现象称为自然稀疏现

象。

 自然稀疏现象是林分生长过程中的必然现象，也是林木竞争的反馈调节。

 森林抚育，例如抚育间伐正是基于这一自然规律所采取的人工调节措施(不属于自然稀

疏)。

 其他原因(指虫、病、风、冰、雪、火等灾害)而死亡的林木，使得活立木株数随着林龄

的加大而减少的现象不属于自然稀疏现象 。

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二、林分生长的特点

 林分在其生长过程中有两种作用：1）活立木逐年增加其材积，从而加大了林分蓄积量；

2）因自然稀疏或抚育间伐以及其它原因使一部分树木死亡，从而减少了林分蓄积量。  林分生长(stand growth)通常是指林分的蓄积随着林龄的增加所发生的变化。  而组成林分全部树木的材积生长量和枯损量的代数和称为林分蓄积生长量(stand

volume increment)。

 林分蓄积生长量是使林分蓄积增加的所有活立木材积生长量与枯损量（或间伐量）的差。

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二、林分生长的特点

林分的生长发育可分为四个阶段：

(一)幼龄林阶段：在此阶段由于林木间尚未发生竞争，自然枯损量接近于零。所以林分的总蓄积是在不断增加。

(二)中龄林阶段：发生自然稀疏现象，但林分蓄积正的生长量仍大于自然枯损量，因而林分蓄积量仍在增加。

(三)近熟林阶段： 随着竞争的增剧自然稀疏急速增加，此时林分蓄积的正生长量等于自然枯损量，反映出林分蓄积量停滞不前。

(四)成、过熟林阶段： 林分蓄积正的生长量小于枯损量，反映林分蓄积量在下降。 幻灯片6

三、林分生长量的分类

(1)毛生长量(Gross growth)(记作Zgr)，也称粗生长量，它是林分中全部林木在间隔期内生长的总材积。 (2)纯生长量(Net growth)记作(Zne)，也称净生长量。它是毛生长量减去期间内枯损量以后生长的总材积。 (3)净增量(Net increase)(记作△)，是期末材积(Vb)和期初材积(Va)两次调查的材积差(即Vb-Va)。 (4)枯损量(Mortality)(记作M0)，是调查期间内，因各种自然原因而死亡的林木材积。 (5)采伐量(Cut)(记作C)，一般指抚育间伐的林木材积。 (6)进界生长量(Ingrowth)(记作I)，期初调查时未达到起测径阶的幼树，在期末调查时已长大进入检尺范围之内，这部分林木的材积称为进界生长量。 幻灯片7

林分各种生长量之间的关系

 例如某落叶松天然林1995年、2000年两次固定样地测定每公顷蓄积量为135m3，140m3，

期间的枯损量为2m3，采伐量为20m3 。

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测定林分生长量的方法

 临时标准地法，又称之为一次调查法。它是通过设置临时标准地(或随机样地)，用一次

测得的树木直径生长量和林分直径分布预估未来林分蓄积生长量(净增量)。属于此类的方法有：材积差法、一元材积指数法、林分表法、生长率法和双因素法。  固定标准地法是通过设定固定标准地或固定样地，重复测定各项调查因子，从而确定林

分的各类生长量的方法。

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第二节 一次调查法确定林分蓄积生长量

 利用临时标准地(temporary sample plot)一次测得的数据计算过去的生长量，据此预

估未来林分生长量的方法，称作一次调查法。

 这种方法主要利用胸径的过去定期生长量间接推算蓄积生长量，并用来预估未来林分蓄

积生长量。适用于生长缓慢的林分。

 一次调查法要求：预估期不宜太长、林分林木株数不变。  一次调查法不能估计林分枯损量和采伐量。

 包括：材积差法、林分表法、一元材积指数法、双因素法、近似生长率法和单木生长率

法。

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一、材积差法

 材积差法—将一元材积表中胸径每差lcm的材积差数，作为现实林分中林木胸径每生长

lcm所引起的材积生长量，利用一次测得的各径阶的直径生长量和株数分布序列，从而推算林分蓄积生长量 的方法。

 应用此法必须具备两个前提条件：一是要有经过检验而适用的一元材积表；二是要求待

测林分期初与期末的树高曲线无显著差异。

 用材积差法的步骤：胸径生长量的测定和整列、各径阶株数分布、应用一元材积表计算

蓄积生长量。

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（一）胸径生长量的测定

 一次调查法在不能考虑采伐、枯损及进界生长量的条件下，林分生长取决于直径分布和

直径生长量。

 由于受各种随机因素的干扰，胸径生长的波动较大，应对胸径生长量分别径阶作回归整

列处理。

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（一）胸径生长量的测定  1）资料收集

 采用砍口法或生长锥法测定胸径生长量。  (1)样木数量

 在调查总体内（地区、树种）随机抽样或系统抽样时样木株数≥100株，且各径阶均

有样木。

 一般分别林分类型取样。

幻灯片13 1）资料收集

(2)间隔期：依树木生长速度而定，一般5～10年为宜。用生长锥测定胸径生长量， 为减少测定误差，n可稍大些。 (3)锥取方向：一般取南北2个方向。 (4)测定项目：应实测样木的带皮胸径（D，0.1cm）、树皮厚度（B, 0.1cm ）及n个年轮的宽度（L, 0.01cm ）。 在野外将木芯装入信封。 幻灯片14

（一）胸径生长量的测定

2) 胸径生长量样木资料的计算 直接用野外测得的资料整列直径生长量有下列问题： ①所测得的胸径生长量2L，实际上是去皮胸径生长量 ②带皮胸径d是期末(t)时的胸径，应变换为与胸径生长量相对应的期中( )时带皮胸径。 幻灯片15

2) 胸径生长量样木资料的计算（p206 表8-1）  (1)计算林木的去皮直径（d）：d＝D－2B  (2)计算树皮系数（K）：  (3)计算期中( )时带皮胸径  期中去皮直径：  期中带皮直径： D‘＝K×d’  (4)计算带皮直径（定期）生长量ZD ：  去皮直径生长量： Zd ＝2L  带皮直径（定期）生长量：ZD ＝K×2L 幻灯片16

3）林木胸径生长量的整列

 根据D’和ZD，可选择下列回归方程确定林木胸径生长量方程：

 利用胸径生长量方程，按径阶进行整列。  (p207 表8-2)

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（二）材积差法计算林分蓄积生长量

 应用一元材积表按下式计算各径阶材积差（ ）：

 式中： ——1cm材积差；

 ——比该径阶小一个径阶的材积；  ——比该径阶大一个径阶的材积；  C ——径阶距。

 或利用材积式V=aDb计算各径阶材积差（偏微分）

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（二）材积差法计算林分蓄积生长量  计算单株材积生长量：Zvi=△Vi×ZD  计算径阶材积生长量：ZMi=ZVi×ni  计算林分蓄积生长量：

 连年生长量：Z＝ZM/n  生长率：

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二、林分表法

 林分表法是通过前n年间的胸径生长量和现实林分的直径分布，预估未来(后n年)的直径分布，然后用一元材积表求出现实林分蓄积和未来林分蓄积，两个蓄积之差即为后n年间的蓄积定期生长量。  林分表法的核心是对未来直径分布的预估。由于林木直径的生长，使林分的直径分布逐年发生变化，即所谓林分直径状态结构的转移。通常表现林木由下径级向上径级转移，故林分表法又称为进级法 幻灯片20

（一）未来直径分布的预估

 林分直径分布的变化取决于两个因素：

 林木直径生长量，决定移动量。一般假设在同一径阶内，所有林木均按相同的直径生长

量ZD增长，即“径阶内所有林木直径生长量与径阶平均生长量成正比”。  各径阶内的株数分布，决定移动方式。

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1）均匀分布法

 假设各径阶内的树木分布呈均匀分布状态(如右图)。图中的矩形面积代表任意一个径阶内的株数(n)，AB为径阶大小，用C表示。令X等于AD，则 X＝n/C。BB’CC’的面积代表移动的株数，DD’为直径定期生长量，记为Zd。则:  令 ，则径阶转移株数：  n‘＝n×R 幻灯片22

1）均匀分布法

 根据R的大小可以判断径阶内树木移动的步长：  ZD ZD>C，2>R>1，R的小数部分对应株数升2个径阶，其余升1个径阶内；  ZD>C，R>2，R的小数部分对应株数升3个径阶，其余升2个径阶内。

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例：落叶松标准地移动株数计算表 幻灯片24

2）非均匀分布法

 在林分中各径阶内树木分布实际上并不是均匀分布，在一般情况下，径阶内代表树木分

布的面积(株数)不是矩形，而是近似于梯形 。(P210图8-3)  若直径分布为上升直线，用均匀分布法计算结果偏小；  若直径分布为下降直线，用均匀分布法计算结果偏大。

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2）非均匀分布法

 经常采用的修正方法就是用改正系数（f）乘以均匀分布的进级株数。修正式 ：

 当n2>n1时，取“-”号  当n2 式中：n2——下一径阶株数（D＋C）

 n1——上一径阶株数（D－C）  n——该径阶株数

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3）累积分布曲线法

直径的累计分布比较稳定，因此可通过预估未来直径的累计分布来预测未来n年的林分直径分布。

具体步骤： P211表8-6

(1) 计算各径阶的累积株数百分数。

(2)以各径阶的上限值及累积株数百分数绘制散点图，并用折线连成现实林分累积频率分布曲线。

(3)依据胸径生长量与胸径的关系(经验方程)，计算出各径阶上限所对应的胸径生长量及径阶上限生长。

(4)以各径阶上限生长与径阶原有累积株数百分数绘制散点图(在原图上作“点”)、并用折线连成未来林分累积频率分布曲线。

(5)从未来林分累积频率分布曲线上查出各径阶上限所对应的累积株数百分数。 (6)根据未来林分的累积株数百分数，计算出未来林分的直径分布 幻灯片27

3）累积分布曲线法 幻灯片28

（二）用林分表法计算林分蓄积生长量

 由现实林分的直径分布和未来n年的林分直径分布，查一元材积表可求得Mt和Mt+n。

（P212表8-7）

 计算n林分蓄积生长量：ZM＝ Mt+n－ Mt 。  计算连年生长量：Z＝ ZM /n  生长率：

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（三）林分表法计算林分蓄积生长量存在的问题

1）用n年前的生长量代替未来n年的生长量，用现在的净增量代替将来的毛生长量，未计入枯损量，结果偏大；

2）预测间隔期内树高曲线应无明显变化。

3）该法预测直径生长量或断面积生长较准确，但对林分高生长、枯损和进界生长预估很粗略。

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三、一元材积指数法

 一元材积指数法—将测定的胸径生长率(由胸径生长量获得)，通过一元幂指数材积式

( )转换为材积生长率式，再由标准地每木检尺资料求得材积生长量的方法 。

 材积生长率公式：  步骤 ：

 (1)先测定各径阶胸径生长量( ZD )。

 (2)计算各径阶的平均胸径生长率： 。

 (3)将乘一元材积式的幂指数，即得相应各径阶的材积生长率PV。  (4)再利用一元材积表，由标准地的林分蓄积量，算出材积生长量Zv。

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林分表法、材积差法和一元材积指数法的共同特点 1) 用过去的直径定期生长量资料；

2）用过去的n年生长量代替未来n年生长量； 3）假设间隔期内树高曲线无明显变化； 4）利用现在的直径分布；

5）要有验证过的一元材积表（材积式）；

6）用现在的净增量代替将来的毛生长量，不能对枯损量、采伐量和进界生长量等进行估计。 幻灯片32

四、双因素法

 概念：在一次测定的条件下，根据

 ，通过测定林分断面积生长量和平均高生长量两个因子来估计林分蓄积生长量的

方法。  原理：

 式中：

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第三节 固定标准地法

 概念：通过设置固定标准地(permanent sample plot)，定期(1、2、5、10年)重复地

测定该林分各调查因子(胸径、树高和蓄积量等)，从而推定林分各类生长量。

 目的：1）准确测定树木D、H和V生长量；2）林分结构动态和枯损量、采伐量和进界

生长量；3）不同经营措施的效果评定。  种类：分为编号和不编号的固定标准地

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一、固定标准地的设置和测定

与临时标准地基本相同，下面提几点注意事项：

(1)设置下次复测能找到的固定标志。1）引点桩：小头径12cm，长1.2m，埋下0.5m；2）引线；3）样地中心桩：小头径12cm，长1.0m，埋下0.5m；4）四角桩，边线伐开。 (2)标准地面积和形状：

(3)标准地四周应设置保护带，带宽以不小于林分的平均高为宜。

(4)重复测定的间隔年限，一般以5年为宜。速生树种间隔期可定为3年；生长较慢或老龄林分可取10年为一个间隔期。

(5)测树工作及测树时间最好在生长停止时。应在树干上用油漆标出胸高(1.3m)的位置， 并画树木位置图。

(6)应详细记载间隔期内标准地所发生的变化，如间伐、自然枯损、病虫害等。 幻灯片35

二、编号固定标准地的调查及生长量的计算 (一)调查方法

1.对每株树进行编号，并挂号，用油漆标明胸高1.3m位置，用围尺测径，精度保留0.1.cm。 2.确定每株数在标准地的位置，绘制树木位置图。

3.复测时要分别单株木记载死亡情况与采伐时间，进界树木要标明生长级。 4.其它测定项目同临时标准地。 (二)生长量的计算

1.胸径和树高生长量 2.材积生长量