第八章-林分生长量的测定.ppt

第八章林分生长量测定 本章教法及学时分配 一 授课方式 课堂讲授二 授课对象 林学 本科三 教学目的和要求 通过对本章学习 使同学掌握林分生长量的概念 种类及材积差法 林分表法 一元材积指数法计算林分生长量的理论与方法 理解固定标准地在测算林分蓄积生长量中的作用 了解林分生长的随机过程及林分表法的实质 四 主要讲解内容 1 林分生长的概念及林分生长量的种类2 一次调查法确定林分蓄积生长量3 固定标准地法4 林分生长的随机过程与林分表法的实质分析五 时间分配 理论讲授4学时 六 讲授重点 重点讲授林分生长量的基本概念 分类 林分生长量测定方法中的材积差法 林分表法以及固定标准地法 七 教学难点 林分生长量计算方法 八 教学法 1 多媒体教学 2 多举实例 诱导和激发学生对学习兴趣 九 教具 1 多媒体课件 2 各林分生长量的记录及计算表格 十 参考资料 1 杨荣启 1980 森林测计学 黎明文化事业公司 386 388 396 2 大隅真一 1977 森林计测学 养贤堂 308 3 西迟正久 1959 森林测定法 地球出版社 207 4 浙江大学主编 1979年 概率论与数理统计 人民教育出版社 5 孟宪宇主编 1996年 测树学 中国林业出版社 6 白云庆 郝文康等编著 1988 测树学 东北林业大学出版社 7 骆期邦 吴富桢 蒋伊尹编著 1988 森林生长量测定方法 中国林业出版社 8 郎奎健 唐守正 1989 IBMPC系列程序集 中国林业出版社 9 铃木太七 1980 古典森林经理学 于政中译 10 梅村武夫 铃木太七 1986 林分迁移 基础方程 11 A T BHARUCHA REID著 马尔柯夫过程论初步及其应用 中译本 1979 上海科技出版社 12 Husch B 1972 ForestMensuration NewYork 309 311 313 319 中译本 胡希 B 1979 测树学 农业出版社 281 283 285 291 13 Meyer H A 1953 Forestmensurationpennsylvania 261 263 14 Spurr H S 1952 ForestInventory Ronald NewYork 333 370 十一 思考题1 与树木生长相比林分生长的特点是什么 2 简述林分生长量的种类以及各生长量之间的关系 3 采用材积差法 材积表法 林分表法确定林分蓄积生长量的具体方法和步骤是什么 5 设置和测定固定标准地应注意哪些事项 第八章林分生长量测定 林分生长量的测算 是研究和揭示森林生长规律的手段 为了经营好森林 森林经营工作者不仅要求掌握森林生长量 同时也要求预估一段时间以后的收获量 并以此两项资料为基础作出森林经营最佳决策 一 林分生长量的概念 一 林分生长的特点林分生长与单株树木的生长不同 单株树木随年龄的加大 其树木的直径 树高及材积而增加 在树木被伐倒或枯死之前其材积一直在增加 而林分在其生长过程中有两种作用同时发生 即活立木逐年增加其材积 从而加大了林分蓄积量 另外 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 第一节林分生长量的概念 当生长量大于死亡量 总蓄积量增加 当生长量小于死亡量 总蓄积量减少 林分蓄积出现了 负生长 因此 林分生长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 一类是使林分蓄积增加的所有活立木材积生长量 另一类则属于使蓄积减少的枯损林木的材积 枯损量 和间伐量 在林分的生长过程中的某个时刻 开始出现的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 它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 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 再加上由于其他原因 指虫 病 风 冰 雪等灾害 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更为明显 也更为复杂化 二 林分生长量的种类 毛生长量 林分中全部林木在调查期间生长的总材积 纯生长量 除枯损量以外生长的总材积 即 毛生长量减去枯损量 净增量 期末期初两次调查的材积差 及纯生长量减去间伐量 枯损量 调查期内因各种原因而死亡的树木的材积 采伐量 C 至调查期内的间伐量 进界生长量 I 指在期初调查时没有达到起测径阶的树木 在期末调查是已达到检尺范围之内 这部分树木的材积称为进界生长量 三 各种林分生长量之间的关系 当林分生长量中包括进界生长量时 当林分生长量中部不包括进界生长量时 很显然有 由于枯损量一般很难准确计算 这主要是因为火灾 病虫害的发生次数以及发生的范围等难以估算 所以林分的毛生长量一般难于计算准确 第二节一次调查法确定林分蓄积量 测定林分生长量的方法较多 但基本上可区分为固定标准地法和临时标准地法两类 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 林分表法 一元材积指数法等 这几种方法基本上都是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 因此 一次调查法要求 预估期不宜太长 林分林木株数不变 一次调查确定林分生长量法 适用于一般林分调查所设置的临时标准地或样地 以估算不同种类的林分蓄积生长量 较快地为营林提供数据 一 概念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所引起的材积增长量 并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 这种方法称为材积差法 第二节一次调查法确定林分蓄积量一 材积差法 应用此法确定林分蓄积生长量时 必须具备两个前提条件 1 要有经过检验而适用的一元材积表 2 要求待测林分期初与期末的树高曲线无显著差异 否则将会导致较大的误差 用材积差法测算林分蓄积生长量的步骤 胸径生长量的测定和整列 根据每木检尺的结果得各径阶株数分布 根据前两项实测资料 应用一元材积表计算蓄积生长量 二 胸径生长量的测定胸径生长量的测定是一次调查法确定林分蓄积生长量的基础 然而 由于受各种随机因素 如林木生长的局部环境 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 处理方法与编制材积表类同 1 胸径生长量的取样被选取测定胸径生长量的林木 称为生长量样木 为保证直径生长量的估计精度 取样时应注意下述问题 1 样木株数 为保证测定精度 当采用随机抽样或系统抽样时 样木株数应不少于100株 如用标准木法测算 则应采用径阶等比分配法 且标准木株数不应少于30株 2 间隔期 是指定期生长量的定期年限 即间隔年数 通常用n表示 间隔期的长短依树木生长速度而定 一般取3 5年 应当指出 用生长锥测定胸径生长量 其测定精度与间隔期长短有很大关系 取间隔期长些 可相应减少测定误差 因为生长锥取木条时的压力 使自然状态下的年轮宽度变窄 尤其是最外面的年轮宽窄受压变窄最为明显 曾作实验论证 取10年间隔间比5年间隔期 能较为明显地降低测定的相对误差 3 锥取方向 当采用生长锥取样条时 由于树木横断面上的长径与短径差异较大 加之进锥压力使年轮变窄 所以只有多方取样条方能减少量测的平均误差 在实际工作中 除特殊需要外 很少按4个方向锥取 一般按相对 或垂直 两个方向锥取 4 测定项目 应实测样木的带皮胸径d 树皮厚度B n个年轮的宽度L 测定值均应精确到0 1cm 样木测定记录及计算公式 可参见表8 1实例 注 2 资料整理为求得各径阶整列后的带皮胸径生长量 当直接用野外测得的相关资料 i 1 2 3 进行回归时 存在以下问题 1 所测得的胸径生长量2L 实际上是去皮胸径生长量 未包括皮厚的增长量 故应将其换算 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 计算步骤及结果见表8 1 3 林木胸径生长量的整列根据相关资料 1 2 3 可选择下列回归方程确定林木胸径生长量方程 表8 2是按上述方法编制的某地落叶松天然林胸径生长量表 三 用材积差法计算林分蓄积生长量应用一元材积表按 8 1 式计算各径阶材积差 V 8 1 式中 V 1cm材积差 V1 比该径阶小一个径阶的材积 V2 比该径阶大一个径阶的材积 C 径阶距 由表8 3可得该落叶松标准地10年间蓄积生长量为 连年生长量 林分l0年间的年平均蓄积生长率为 假设今后10年的材积生长量不变 则林分的蓄积生长率为 蓄积生长量计算可按表8 3中的项目和公式计算 V2 V1 2C 一 概述本法是通过前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 二 林分表法 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 它是一种进级性的转移 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 图8 2基本上表达了因直径生长而引起的林分直径状态结构的转移 图8 2径阶内林木直径的均匀分布 二 未来直径分布的预估现实林分的直径分布结构是通过调查确定 如每木检尺 若假设在同一径阶内 所有林木均按相同的直径生长量增长 即按相同的步长ZD转移 从而未来的林分直径分布可根据过去的直径生长量予以推定 下面介绍一种预估直径分布的方法 均匀分布法 假设各径阶内的树木分布呈均匀分布状态 如图8 2 图中的ABCD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 的面积代表移动的株数 DD 为直径定期生长量 记为则 8 2 令为移动因子 则各径阶的移动株数为 径阶的移动株数随Rd的变化见表8 4 径阶 现仍用落叶松标准地的调查数据及胸径生长量 表8 2 的资料说明本法的步骤 表8 5 当Rd 1时 例如 8cm径阶的胸径生长为0 87cm 移动因子Rd 0 218 则从8cm径阶进入12cm径阶的株数为 株留在原径阶的株数 原株数 进级株数 10 2 18 7 82株 未来的株数应为本径阶留下的株数加上从8cm径阶进入12cm径阶的株数 即表5 13中用斜线相联的数值之和 2 18 17 01 19 19株当Rd 1时 全部升1个径阶 当Rd 1时 例如 40cm径阶的Rd 1 028 这时移动因子的小数部分 即0 028所对应的株数升2个径阶 其余升1个径阶 进2个径阶 进入48cm径阶 的株数为 0 028 0 03株 进1个径阶 进入44cm径阶 的株数为 1 0 03 0 97株 留在原径阶的株数 原株数一进级株数 0株未来的株数 表5 13中用斜线相联的数值之和 为0 99株 依此类推 三 用林分表法计算林分蓄积生长量算例采用林分表法计算林分蓄积生长量的格式如表8 6中所示 表中平均材积是由一元材积表查得 并按均匀分布预估未来林分直径分布 其数据取自表8 5 10年间林分蓄积生长量 连年生长量 林分蓄积生长率 三 一元材积指数法 1 概念本法是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 称为一元材积指数法 2 材积生长率与胸径生长率的关系 8 4 上式中的是该地区一元材积式的幂指数 3 应用步骤 1 先测定各径阶胸径生长量 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 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 以落叶松标准地为例 计算林分生长量如表8 8中所示 所用的一元材积式为 ZD d 按表8 8求出的林分蓄积连年生长量为0 868m3 10年的定期生长量为8 68m3 林分蓄积生长率为 林分表法 材积差法和一元材积指数法的共同特点 都是用生长锥测定过去的直径定期生长量和用经过检验符合调查地区使用的一元材积表来估算林分生长量 现将三种估算的结果列在表8 9 固定观测法是通过设定固定标准地或样地 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 为研究森林生长过程和进行森林生长动态分析 提供科学依据 并且测定精度较高 尤其是对于林分枯损量的测定 是一次调查法难以完成的 第三节固定标准地法 一 固定标准地法概念本方法是通过设置固定标准地 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 用这种方法不仅可以准确的得到前述的毛生长量 而且能测得前述所不易测定的枯损量 采伐量 纯生长量等 并可取得在各种条件下的林分的各径阶的状态 径阶值 枯损均属于一种状态 转移概率分布结构 这对于研究森林的生长和演替有重要意义 目前 我国大部分省份已完成国家级固定样地体系 称为森林资源连续清查体系 的建立 有的省 县还建立了固定样地数据库 为林业集约经营管理和持续发展提供可靠的森林消长信息 固定标准地 样地 可分为两类 1 树木不编号的固定标准地它是以林分整体为重复观测对象 而设置的固定标准地 通过标准地林分的定期观测 推定直径生长量 总断面积生长量 并应用一元材积表法推定蓄积生长量 这是固定标准地的初级形式 2 树木编号的固定标准地在固定标准地定位观测基础上 要求标准地内的每株树木都编号 在每株树