第2章 林分调查.doc

幻灯片1第二章 林分调查l 内容提要l 林分调查因子的基本概念及测算方法l 标准地调查内容、方法及工作步骤 幻灯片2第一节 林分调查因子 l 为了揭示森林生成演替规律及科学经营、管理、利用森林，有必要将大片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。通过对林分特征的研究，掌握森林的特征，才能正确认识和经营管理好森林。 。 l 林分调查是测树学的任务之一。就是将广大而复杂多样的森林按其本身的特征和森林经营的需要把森林区划成林分，并研究林分数量和质量特征的变化规律及其调查方法。l 林分调查因子(stand attributes) 客观反映林分数量和质量的一些特征标志。 l 只有通过林分调查，才能掌握其调查因子的质量和数量特征 幻灯片3第一节 林分调查因子l 划分林分的目的：l 不同林分所采取的经营措施不同。如：林分树种、年龄不同，所采取的经营措施不同；立地条件不同，虽然树种相同，培育出的木材材种也不同，经济价格也各异。l 提高林分调查精度，提高森林经营强度。幻灯片4第一节 林分调查因子l 林分调查和森林经营中最常用的林分调查因子主要有以下10种：l 林分起源l 林相（林层）l 树种组成l 林分年龄l 平均直径l 平均树高l 林分密度l 立地质量l 蓄积量l 材种出材量 幻灯片51、林分起源（stand origin） l 天然林（natural stand） 由自然媒介的作用，树木种子落在林地上发芽生根长成树木，而由这些树木所形成的森林. l 人工林（plantation） 由人工直播造林、植苗或插条等造林方式生成树木，这些树木所形成的森林.l 无论天然林或人工林，凡是由种子起源的林分称为实生林；当原有林木被采伐或自然灾害（火烧、病虫害、风害等）破坏后，有些树种可以由根株上萌发或根蘖形成的林分，称作萌生林或萌芽林。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。 幻灯片6林分起源的确定方法l 访问和考查已有的资料l 现地调查：可根据林分特征进行判断，如人工林有较规则的株行距，树种单纯，或者几个树种在林地上的分布具有某种明显的规律性，同时，树木年龄基本相同。天然林则相反，没有规则的株行距、林木分布也不均匀，若林分内有几个树种时，树种呈团状分布，一般林木年龄差别甚大。幻灯片7樟子松人工林幻灯片8小兴安岭针阔混交林幻灯片9林分起源l 林分起源是一个有重要意义的不可缺少的调查因子。l 起源不同的林木其生长过程也不同，与萌生林相比，实生林在幼小时生长较慢，以后生长加快，寿命较长，采伐年龄一般也比萌生林大l 萌生林，在早期生长较快，但衰老也早，并且一般病腐率（主要是心腐）较高，材质差，采伐年龄一般也比实生林小。l 实生林可以培养贵重的木材，一般树干通直，材质较好，并且一般生活力和抵抗病虫害的能力较强。l 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。幻灯片102、林层 （或林相）（storey） l 林分中乔木树种的树冠所形成的树冠层次称作林相或林层 。l 单层林 明显地只有一个林层的林分 l 复层林 具有两个或两个以上明显林层的林分 l 在复层林中，蓄积量最大、经济价值最高的林层称为主林层，其余为次林层。l 林层序号以罗马数字、等表示。 如凉水林场云冷杉红松林，I层（红松），II层（云、冷杉）幻灯片11落叶松人工林幻灯片12凉水红松原始林幻灯片13云冷杉红松林幻灯片14划分林层的标准 森林资源规划设计调查主要技术规定（2003）中规定划分林层的标准是： （1）各林层每公顷蓄积量大于30m3； （2）相邻林层间林木平均高相差20%以上； （3）各林层平均胸径在8cm以上： （4）主林层郁闭度大于0.3，其它林层郁闭度大于0.2。 这些标准是人为确定的划分林层的一般标准，同时满足这4个条件就能划分林层。 幻灯片153、 树种组成 （species composition） l 树种组成 各林层、各树种蓄积量所占的比重l 纯林（pure stand） 由一个树种组成的的林分 （组成系数7）；l 混交林（mixed stand） 由两个或更多个树种组成的林分 。l 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。幻灯片16组成系数l 树种组成系数某树种的蓄积量（或断面积）占林分总蓄积量（或总断面积）的比重l 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”。l 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。l 一般采用四舍五入法l （1）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；l （2）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“一”号表示。 幻灯片17组成系数计算实例l 一个由落叶松、云杉、冷杉、白桦组成的混交林，各树种的组成系数分别为：l 落叶松：l 云 杉：l 冷 杉：l 白 桦：l 该混交林分的树种组成式应为:l 6落4云+冷-桦幻灯片18l 在实践中，一个树种（组）蓄积量占总蓄积量的65%以上的林分仍视为纯林，不到65%的林分视为混交林。l 对于复层林，组成式应分别林层记载。l 由于胸高断面积测定比蓄积量测定容易，所以在实践中常以断面积代替蓄积量确定树种组成。 幻灯片19优势树种 和主要树种l 优势树种 在混交林中，蓄积量比重最大的树种 l 主要树种（或目的树种）在一个地区既定的立地条件下，最适合经营目的的树种 。l 主要树种有时与优势树种一致，有时不一致。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。 幻灯片204、 树木年龄l 树木自种子萌发后生长的年数为树木的年龄（age of tree）l 树木年龄确定方法:年轮或轮枝，生长锥 幻灯片21年轮法 ：l 树木年轮(tree annual ring)树干横断面上由早（春）材和晚（秋）材形成的同心“环带”。 l 早材(春材) ：在温带和寒温带，大多数树木的形成层在生长季节(春、夏季)向内侧分化的次生本质部细胞，具有生长迅速、细胞大而壁薄、颜色浅等特点 。l 晚材(秋材) ：在秋季，形成层的增生现象逐渐缓慢或趋于停止，使在生长层外侧部分的细胞小、壁厚而分布密集，木质颜色比内侧显著加深 。l 在正常情况下，树木每年形成一个年轮，直接查数树木根颈位置的年轮数就是树木的年龄(tree age) 。如果查数年轮的断面高于根颈位置，则必须将数得的年轮数加上树木长到此断面高所需的年数才是树木的总年龄。树干任何高度横断面上的年轮数只是表示该高度以上的年数。幻灯片22圆盘获取幻灯片23年轮测定幻灯片24幻灯片25年轮法 ：l 目前，许多国家采用加拿大生产的年轮分析系统（WinDENDRO V6.5）利用计算机自动查数树木各方向的的年轮及其宽度。l WinDENDRO是利用高质量的图形扫描系统，将刨平圆盘扫描成高分辨率的彩色图象和黑白图象（可以存盘），通过WinDENDRO年轮分析软件由计算机自动测定树木的年轮。该系统同时可以准确判断伪年轮、丢失的年轮和断轮，并精确测量各年轮的宽度。幻灯片26轮枝法 ：幻灯片27幻灯片28幻灯片29生长锥幻灯片30幻灯片31幻灯片32龄级l 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，通常林分年龄不是以年为单位表示，而以龄级（age class）为单位表示。l 龄级是对林木年龄的分级，由小到大以罗马数字、等表示。l 一个龄级所包括的年数称为龄级期限，它与树种，起源等有关，一般规定，慢生树种以20年为一个龄级，如云杉、红松等；生长速度中等的树种以10年为个龄级，如马尾松等；生长较快的树种以5年为一个龄级，如杉木、杨树等；生长很快的树种以23年为一个龄级，如桉树、泡桐等。幻灯片33关于龄级期限国家统一的规定树 种地区起源龄 组 划 分龄级期限幼龄林中龄林近熟林成熟林过熟林落叶松、冷杉、樟子松、赤松、黑松北方北方南方南方天然人工天然人工40以下20以下40以下20以下41-8021-3041-6021-3081-10031-4061-8031-40101-14041-6081-12041-60141以上61以上121以上61以上20102010栎、柞、槠、栲、樟、楠、椴、水、胡、黄、硬阔南北南北天然人工40以下20以下41-6021-4061-8041-5081-12051-70121以上71以上2010杉木、柳杉、水杉南方人工10以下11-2021-2526-3536以上5幻灯片34龄组l 龄组是整化的龄级。用幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林来表示。幻灯片35同龄林（evenaged stand）和异龄林（unevenaged stand） l 同龄林 林木年龄相差不超过一个龄级的林分 。同龄林又分：l （1）绝对同龄林 林木年龄完全相同的林分 ，如人工林；l （2）相对同龄林 组成林分的林木年龄相差不足一个龄级的林分 。l 异龄林 林木年龄相差在一个龄级以上的林分 ，如天然林幻灯片36林分年龄确定方法l 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；l 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。可采用算术平均年龄和加权平均年龄。 l 混交异龄林，以主要树种或目的树种的年龄为主l 对于复层混交林，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。 幻灯片375、 平均胸径(average diameter at breast height) l 1）林分平均胸径l 它是反映林木粗度的基本指标 ，定义为：l 式中： 林分平均断面积；l N林分内林木总株数； l G林分总断面积；l gi和di第株林木的断面积和胸径。l 复层混交林，按林层分别树种计算平均胸径，而各林层并不计算林层平均胸径。 幻灯片38平均胸径2）林分算术平均直径:3) Dg 与 的关系:即：幻灯片396、平均高（average height） l 它是反映林木高度平均水平的测度指标l 平均高分为林分平均高和优势木平均高。 l 1）条件平均高在树高曲线上，与林分平均直径（Dg）相对应的树高，简称平均高 l 树高曲线（heightdiameter curve）：反映树高随胸径变化的曲线 l 从树高曲线上根据各径阶中值查得的相应的树高值，称为径阶平均高。 幻灯片40平均高（average height）l 2) 优势木平均高-林分中所有优势木或亚优势木高度的算术平均数，用HT表示 。l 确定方法：在林分中每100m2或200m2选1株最高或胸径最大的树木测定其树高取平均值。 l 优势木平均高常用于鉴定立地质量 ，它不受抚育措施（下层抚育）的影响。 幻灯片417 立地质量（site quality） l 立地质量（又称地位质量）是对影响森林生产能力的所有生境因子（包括气候、土壤和生物）的综合评价的一种量化指标。l 林木生产力的高低，除与林地的立地质量有关外，还与林木的生物学特性有着密切关系。 l 一个既定的立地，对于不同的树种来说，可能会得到不同的立地质量评价的结果。l 评定立地质量的方法和指标很多，通常有依据土壤因子、指示植物、林木材积或树高等划分立地质量的指标。l 在测树学中，评定有林地的生产潜力，一般以既定年龄时林分的平均高或优势木平均高作为评定地位质量高低的依据 。幻灯片427 立地质量（site quality） 在我国，常用的评定立地质量的指标有以下两种：1）地位级(site class) 依据既定树种的林分条件平均高（HD）及林分年龄(A)由该树种的地位级表中查定的表示林地质量或林分生产力相对高低的等级。 2）地位指数(site index) 某树种林分在标准年龄（reference age）（亦称基准年龄）时优势木平均高作为评定立地质量的指标。幻灯片43地位级法 l 地位级（Site class）依据林分平均高（HD）与林分年龄（A）的关系作为评定立地质量的标志，所编制出的表称作地位级表。它是反映林地生产力的一种相对度量指标。l 地位级表上将同立地质量按相同年龄时林分条件平均高的变动幅度划分为若干个级数，通常为57级，以罗马数字、符号来表示。l 使用地位级表时，先测定林分平均高（HD）和林分年龄（A），由地位级表上即可查出该林地的地位级。l 复层混交林，则应根据主林层的优势树种确定地位级。 幻灯片44地位级表小兴安岭红松天然林地位级表 年龄 地 位 级 40 50 60 70 80 90100110120130140150 7 109 1312 1614.5 1917 2219.524.521.5 262327.524.5 2926 3027 3128 6 8.57.5 111013.512 161418.51620.517.5 221923.520.5 2522 2623 27245 76 98 119.5 1311 1512.516.514 181519.516.5 2118 2219 2320 3.5 5.54.5 76 8.57 108 11.59 1310.5 1411.515.512.5 1714 1815 19162.5 43 54 64.5 75 86 9.5710.5811.59 1310 1411 1512幻灯片45地位指数法l 地位指数（Site index）用标准年龄（或基准年龄）时林分优势木平均高的绝对值作为评定林地生产力的指标。所编制的数表，称为地位指数表。l 它是依据林分优势木的平均高（HT）与林分年龄（A）的相关关系而编制的。l 使用地位指数表时，先测定林分优势木平均高和年龄，由地位指数表上即可查得该林分林地的地位指数级。 幻灯片46小兴安岭红松天然林地位指数表 标准年龄：100年（单位：m） 年龄（年）地 位 指 数 级12141618202224204.585.406.237.067.908.739.5710.40406.808.039.2710.5011.7412.9814.2215.46608.4910.0211.5613.1014.6516.1917.7319.28809.8511.6313.4215.2217.0118.8020.5922.3810011.0012.9914.9916.9918.9920.9922.9924.9912011.9814.1516.3318.5120.6922.8725.0527.2314012.8415.1617.5019.8322.1724.5026.8329.1716013.5916.0518.5220.9923.4625.9328.4030.8718014.2516.8319.4222.0124.6027.1929.7832.3720014.8417.5220.2222.9225.6228.3131.0133.7122015.3618.1420.9323.7226.5229.3132.1034.8924015.8318.6921.5724.4427.3230.2033.0835.9526016.2419.1822.1425.0928.0531.0033.9536.9028016.6219.6322.6525.6728.7031.7234.7337.7630016.9620.0323.1126.2029.2832.3635.4438.52幻灯片47小兴安岭红松天然林地位指数曲线图 幻灯片488 林分密度 （stand density）l 一、基本概念l 林分密度是评定林分中林木间拥挤程度的指标。l 林分中林木间拥挤程度取决于单位面积上的林木株数，林木平均大小和林木在林地上的分布。幻灯片49二、林分密度指标l 我国现行常用的林分密度指标主要有：l 1）株数密度l 2）郁闭度l 3）疏密度幻灯片50（1）株数密度l 概念单位面积上的林木株数（N/hm2）。l 单位面积上林木株数多少，直接反映出每株林木平均占有的营养面积和空间的大小。它是造林、营林、林分调查及编制林分收获表中经常采用的林分密度指标。幻灯片51（2）郁闭度l 郁闭度 （crown density） ：林分中树冠投影面积与林地面积之比。l 一般以小数表示，记载到小数点后两位。它可以反映林木利用生长空间的程度。 幻灯片52郁闭度测定方法l 树冠投影法 ：在标准地内划分5 m或10m的方格，量测每株立木在方格中的位置，用皮尺和罗盘测定每株树冠东西、南北方向的投影长度，再按实际形状在方格纸上按一定比例勾绘出树冠投影图，在图上求出林冠投影面积和标准地总面积，计算郁闭度 l 既费工又困难，但是所得结果较准确。 幻灯片53郁闭度测定方法l 测线法（对角线截距抽样法）：在林内选一有代表性地段，设置一定长度的测线，沿线观察各株树木的树冠投影，并量取投影长度，各树冠在测线上的投影长度总和与测线长度之比，即为郁闭度的值。 l 统计法：在林分调查中，机械设置N个样点，在各样点位置上，判断该样点是否被树冠垂直投影覆盖，统计被覆盖的样点数n，利用下式计算出林分的郁闭度 。l 树冠郁闭度测定仪测定郁闭度：在科研工作中，有时使用专门测定林分郁闭度的测定仪，直接测定出林分郁闭度。幻灯片54（3）疏密度l 疏密度是林分每公顷胸高断面积（或蓄积）与相同立地条件下标准林分每公顷胸高断面积（或蓄积）之比值 ：l 可以说明单位面积上立木蓄积量的多少，以十分小数表示，由0.1到1.0共分10级。 。l 标准林分：某一树种在某一立地条件下充分利用生长空间，生长最佳的林分。 P=1.0幻灯片559 林分蓄积量 l 林分中全部林木的材积称作林分蓄积量(Stand Volume)，简称蓄积(记作M)。 l 林分蓄积量的测定方法很多，可概括为实测法和目测法两大类。目测法是以实测法为基础的经验方法。实测法又可分为全林实测和局部实测。全林实测法因工作量大，常常受人力、物力等条件的限制，仅在林分面积小的伐区调查和科研验证等特殊需要的情况下采用。最常用的还是局部实测法。 幻灯片5610 林分材种出材量l 蓄积量相等的两个林分，由于林分结构及木材质量的不同，其材种材积(即材种出材量)会有很大的差异，而使两个林分的经济利用价值也不相同。l 为了对森林资源的数量(蓄积量)和质量(材种出材量)做出确切全面的评价，正确合理经营森林，如营林抚育强度、次数、间隔期及抚育方式等技术措施，必须对森林资源的经济价值做出评价。 幻灯片57总结l 以上介绍的10个林分调查因子主要表达了森林乔木树种的特征， 是划分林分、鉴定林分数量和质量的重要标志。l 当前，我国林业由以木材生产为主向以生态建设为主的战略性转变，森林资源的调查内容也在不断增加，如森林群落结构类型、自然度、生物多样性、森林健康等方面的内容已纳入了调查的范畴 。l 森林中的灌木资源、地被植物以及形成森林环境的生态因子的调查也不可忽视。 幻灯片58第二节 标准地调查l 在实际工作中，一般不可能也没有必要对全林分进行实测，而往往是在林分中，按照一定方法和要求，进行小面积的局部实测调查，根据其调查结果推算整个林分。 l 局部调查中，有两种取样方法：l （1）是按照随机的原则设置实测调查地块；l （2）是以林分平均状态为依据典型选设实测调查地块。 幻灯片591 标准地的定义和用途l 样地（plot） 在林分内，按照随机抽样的原则所设置的实测调查地块 。l 根据全部样地实测调查的结果，推算林分总体，这种调查方法称作抽样调查法。l 标准地（sampleplot） 在林分内，按照典型选取的原则确定的能够充分代表林分平均水平的调查地块 。l 标准地调查法 根据标准地调查结果按面积比例推算整个林分结果的调查方法 。幻灯片60标准地的用途 （1）某些专业性的调查研究工作，例如编制森林调查或森林经营数表（如标准表、材种出材量表、林分收获表等）、科学研究以及研究分析比较不同营林措施效果等等；（2）林分调查 ：如林分主要测树因子测定；蓄积量、生长量、材种出材量和生物量测定。幻灯片61标准地种类 l 按照标准地设置目的和保留时间，标准地又可分为：l 临时标准地（Temporary plot）用于林分调查或编制营林数表，只进行一次调查，取得调查资料后不需要保留。 l 固定标准地（Permanent Fixed plot）适用于较长时间内进行科学研究试验，有系统地长期重复多次观测，获得定期连续性的资料。l 固定标准地测设技术要求严格，需要定期、定株、定位观测，以便取得连续性的数据，因此，测设固定标准地的工作成本高，且要求一定的保护措施。幻灯片622 标准地设置与测量2.1选择标准地的基本要求（1）标准地必须对所预定的要求有充分的代表性；（2）标准地必须设置在同一林分内，不能跨越林分：（3）标准地不能跨越小河、道路或伐开的调查线，且应离开林缘（至少应距林缘为1倍平均高的距离）；（4）标准地设在混交林中时，其树种、林木密度分布应均匀。 2.2标准地的形状 一般为正方形、矩形或圆形。通常为正方形或矩形，有时因地形变化也可为多边形。 幻灯片632 标准地设置与测量2.3 标准地的面积 应依据调查目的，林分状况(如林龄及林分密度等)而定。标准地面积不宜过小，一般以林木株数来控制。要保证能反映林分的结构规律和调查精度。 一般要求： 幼龄林：250株以上 中龄林：200株以上 成过熟林：150株以上幻灯片642 标准地设置与测量2.4 标准地的境界测量l 罗盘仪测角，皮尺或测绳量水平距。当林地坡度大于5时，应将斜距改算为水平距离。在进行标准地境界测量时，规定相对闭合差不得超过1/200。l 边界应伐开或“砍号”或用测绳围起l 标准地的四角应埋设临时简易或长期固定的标桩，便于辨认和寻找。l 固定标准地应设引点桩、引线和中心桩。幻灯片65罗盘仪标准地境界测量幻灯片66幻灯片67幻灯片68幻灯片692 标准地设置与测量2.5 标准地的位置及略图 标准地设置好以后，应标记标准地的地点及在林分中相对的位置，并将标准地设置的大小、形状记录在标准地调查表内。 当前可用GPS定位。0.08hm2幻灯片703 标准地测定l 3.1 每木检尺（tally）l 即测定标准地内每一株树木的胸径。l 每木调查的主要工作是分别林层、树种、起源、年龄(或龄级)、活立木、枯立木测定每株树木的胸径、并按整化径阶记录、统计各径阶林木株数，取得林木株数按直径分布序列 的工作。幻灯片71每木检尺的步骤：1）用轮尺或围尺测定每一株树的胸径，按实测直径或按径阶记录；2）径阶大小的确定 ：我国（2003）规定，林木调查起测胸径为5.0，视林分平均胸径以2或4为径阶距并采用上限排外法。 径阶阶距越大，平均直径越小，调查误差越大（P62）。 一般规定： Dg12 cm时，4为一个径阶距 6Dg12 cm时，2为一个径阶距 Dg6 cm时，1为一个径阶距 幻灯片72每木检尺的步骤：3）起测径阶 ：起测径阶是指每木检尺的最小径阶。在森林资源调查中，一般起测径阶定为6（起测胸径为5.0）。 4）划分材质等级 ： （1）商品用材树 ：用材部分占全树高的40%以上 （2）半商品用材树 ：用材部分长度在2