西南林大森林立地学课件-1绪论

1、森林立地学森林立地学考试题学号 姓名阐述长轮伐期高价值林分和速生丰产林培育对立地条件要求的异同点? 当前的生物质能源林和生物质油料林培育对立地条件要求的异同点?我自己的研究中如何运用森林立地学的知识?拒绝抄袭和网络拷贝! 第一章 绪论第一节、森林立地的基本概念 立地（site）、森林立地(Forest site)：指林业用地中体现气候、地质、地貌、土壤、水文、植被及其他生物等自然环境因子的综合作用所形成的各种不同立地条件（严重的逻辑错误！）的适宜森林生长的地段。生境(habitat)：林学上的立地与生态学上的生境的内涵趋于相同。实质上，立地包含地理位置以及特定位置的环境条件的综合。Pinus

2、YunnanensisXundian YN Aug. 2005Negative selection1 德国森林立地调查：立地指植物生长地段和作用于植物的环境条件的总和。2 美国林业工作者协会：林地环境和由该环境决定的林地上的植被类型和质量。3 美国的Spurr和Barnes：森林立地为所有影响森林和其他植被生产力的因素总和，其中包括气候、土壤和生物因素。4 中国农业百科全书林业卷：森林立地是按影响森林形成和生长发育的环境的异同所区分的有林地和宜林地地段。 实质上，立地泛指地球表面某一范围的地段的植被及其环境的总和，是自然地理发展的自然综合体。森林立地是指某一森林地段上的植被与其环境的总和，包括

3、地质、地貌、气候、土壤、植被等。其它对立地的定义: 立地条件（site condition）：在某一立地上，凡是与森林生长发育有关的自然环境的综合。在一定程度上立地质量和立地条件可以通用。立地质量（site quality）：某一立地上既定森林或其它类型植被的生物生产潜力，包括气候因素、土壤因素、生物因素。例子：森林、草原立地指数（site index） :某树种在一定基准年龄时优势木平均高或几株最高树木的平均高（也称上层高）.这是立地质量的一个数量化指标.森林立地类型(Forest site type)：是地域上不相连，但立地条件基本相同、立地生产潜力水平基本一致的森林地段的组合。立地分类(

4、site classificaiton):按照影响林木生长发育规律环境条件的差异对立地划分不同类型. 即把具有类似相同的地形、土壤、气候特点等长期相互作用形成的统一自然综合体和具有相似宜林特征的地段，按其各自的差异进行分类排队，建立一个以自然因子为主的分类系统。地位(soil site)： 林地生产力的高低。强调其生产潜力.林位（stand site）： 森林的生长状况.强调当前的状况地位级（site class）：林地生产力的等级划分系统 。问题:地位级划分的指标体系? 能否用立地指数来划分地位级?作业地位级的划分体系有哪些，能不能有立地指数取代地位级郭瑞超（森林培育）立地指数也叫地位指数，

5、即该树种在一定基准年龄是时的优势木平均高或几株最高平均树木的平均高（也称上层高）。说明立地生产能力高低的最直接的指标是林木的材积生长量。尽管材积生长量能说明立地的好坏，但是这个指标也常受到一些其他因素的影响。因而人们通常根据一定年龄的树高来确定立地的等级既所谓的地位级。地位级的应用：将林地分为、级，级最优，级最差。为了查定一个具体林分的地位级，需要首先制定地位级表，表中载有各个级别在各年龄时的树高范围。当我们知道一个林分的平均年龄和平均高后，即可确定该林分的地位级。地位指数是在地位级的基础上发展起来的。立地指数和地位级不同的是，它是一定年龄的实际树高来表达的。所谓的指数年龄是由编表者确定的，不

6、同树种不一定相同。立地指数是以一定年龄的树高来表达的，所以能对某种立地品质给人以更直观的数字概念，而地位级则给人以相对等级的拍睢秸都可大体反映立地质量高低,是可用数表。地位级表是用林分平均年龄(A)和林分平均高(H)确定立地质量。立地指数表是用林分优势木平均年 唐军荣 答: 地位级的划分主要依据主导地形因子和土壤因子,还要以植被作参考,林木生长状况作验证。立地指数只是地位级的一种表达形式。它本身只能说明效果，不能说明原因。就是说立地指数一样，但立地条件却不一定相同。因此，对于立地指数，只能作为准确划分地位级的一个重要指标。要用立地指数完全来划分地位级是因难的。尖削度? 胸径? 枝下高?Pice

7、a abiesGermany Oct. 2005第二节 森林立地因子（一） 物理环境因子气候：大尺度水热组合，决定着植被分布 特点：稳定、简单地形：包括海拔、坡向、坡度、坡位、坡形、小地形等 （影响水热条件的再分配，并直接影响土壤条件） 特点：稳定、直观，易于调查和测定；各项生态因子的综合反映。3 土壤：土壤种类、土层厚度、土壤质地、土壤结构、土壤水分、腐殖质含量、酸碱度、侵蚀度、石砾含量、成土母质等。 特点：全面反映了林木根系生长空间和肥力水平（对水肥气热有调控作用；与树木高生长密切相关；比较容易测定；综合性强）4 水文：地下水深度、矿化度、盐分组成，地面积水情况等。 在平原地区该因子起到重

8、要的作用。Temperature Temperature is the measure of the intensity or concentration of heat energy in an object.It is determined by both the amount of heat energy in and heat capacity of the object. 相同的热能、相同质量的木头、铁，谁的温度高？Radiation budget 从宇宙测量地球的有效辐射温度effective radioactive temperature为：-18; surface temper

9、ature: 15 . This is because the positive balance between income (short wavelength) and outgoing (long wavelength) Conduction and convection of heat偏离Role of Topography逆温层Ecological conception concerning temperature : We describe climate as severe, extreme, favorable or unfavorable皮层薄壁组织Effects of T

10、on plant growth responseAdaptation of plant Morphological（二） 植被因子植被类型、指示植物种（或种组）、建群种（或优势种）林木优势高、生物量、收获量等。植被: 寒温带针叶林-云杉,温带针阔混交林-红松,暖温带落叶阔叶林-栎类,亚热带常绿阔叶林-杉木，热带热带雨林柚木指示植物：茶叶-酸性，碱蓬子盐碱，柏树石灰岩，仙人掌干旱张万儒中国森林立地用植被类型作为划分立地带的主要依据。Cupressus torulosa Kunming Feb 2005(三）人为因子正面的影响：比如对天然更新困难的林分进行人工辅助更新、补植、客土植苗、灌溉、病虫害

11、防治等负面的影响：毁林开荒、超采地下水、火灾、乱砍滥伐等Eucalytus hybrids Guilin June 2005（四、森林立地主导因子）1、什么叫森林立地主导因子？ 对林木生长和发育起决定作用的某个因素或某些因素的综合体2、找出主导因子的作用？ 满足树种选择要求和制定造林技术措施3 如何确定？定性（好、中、差）和定量（因子分析和主组元）；直接（测树法）和间接（地位指数）；Pinus massonianaQuanzhou Guangxi June 2005（五）森林立地质量评价方法直接评价法：直接利用收获量或生长量地位指数法（Site index curves）；树种间地位指数比较法

12、 （site index comparisons between species）；生长截距法（growth intercept）间接评价法：多元地位指数法 SL= f (x1,x2, xn, Z1, Z2 .Zn) 要注意的问题是哪些因素是相关的，哪些是独立因素第三节 森林立地分类 一、森林立地分类的途径1 植被因子途径 2 环境因子途径 3 综合多因子途径 Populus euphraticaXinjiang Sept. 林木生长效果的应用：地位级、地位指数 植被组成、结构等特征的应用：（生物地理群落学派的林型学）前苏联的苏卡乔夫为代表，把林型看作是森林生物地理群落类型，生物地理群落是在一

13、定地表范围内相似的自然现象（大气、岩石、植物、动物、微生物、土壤、水文条件）的总和。分类单位依次为植被型、群系纲、群系组、群系、林型组、林型。如森林针叶林暗针叶林云杉泥炭藓云杉林。生态种组(ecological species group) 植被因子途径：欧美植被受人为干扰较少，植被与立地间的相关性较好，用植被可以反映出立地的生产力特点，称这种方法为生境（habitat type）。如花旗松（Pseudotsuga menziesii）毛核木（Symphoricarpos albus）生境型。英美学派：以克里门茨(F.E. Clements)为代表，以植被动态、发生的观点和演替系列的概念进行森

14、林和植物群落分类。即单顶极学说。植被因子途径 Picea abies Alnus glutinosa Germany Oct 2005 气候与林木生长：大尺度 地形与林木生长：简单地形或平原不能使用，对林木生的作用是间接的，精度相对较差。 土壤与林木生长：在相对一致的气候条件下，可以使用。这种方法对植被稀少或缺乏植被地区营造林十分有用。环境因子途径 Pinus caribaea Jianshui Yunnan Feb. 2006 前苏联的乌克兰学派：把森林看作是林分（林木）和生境（大气、土壤和心土等）的统一体。强调生境的主导作用，认为环境因素中，光和热对森林特征起主要作用。在大区域内，森林的差

15、异主要受土壤因素的制约，降水的影响是通过土壤来实现的。分类时，将土壤养分分为贫瘠、较贫瘠、较肥沃、肥沃4级，将土壤湿度分为非常干燥的、干燥的、潮润的、湿润的、潮湿的及水湿的6级。如肥沃土壤上的森林组(D组；林型各种栎林、各种云杉林、各种山毛榉林)潮湿栎林(D2)或称森林草原栎林。在5060年代对中国有影响。 德国的巴登符腾堡立地分类系统：是一种综合多因子的分类法。特点（1）由地区级和局部级两个分类水平，在地区级分生长区和生长亚区，局部级划分立地单元；（2）按生长亚区绘制立地图（3）以主要树种的生长量和生产力及应林特点评价立地单元。根据大气候和地质差异划分生长区，根据气候、母质、土壤类型和植被差

16、异划分生长亚区，根据小地形、土壤因子、小气候、上层林木和下层植物划分立地单元。如Giiglingen 林区、纳斯河谷生长区、斯特勃格生长亚区：A平坡和缓坡立地单元沙土立地单元a无涝沙土生态系1.山毛榉树林、中湿沙土。综合多因子途径森林立地分类的原则相对稳定主导因子原则 有林地与无林地统一的原则 科学性和实用性相结合的原则 综合多元原则（地域分异原则）与其他分类相协调的原则 三 立地分类的依据1 区划单位划分依据：地貌、水热组合、岩性等的分异性。2 森林立地条件类型划分的依据：环境条件、植被条件和林木生长状况。 美国和加拿大的多层次综合分类系统：德国的巴登符腾堡立地分类系统被应用到美国和加拿大之

17、后形成了生态立地分类（ecological site classification）. 我国的立地分类系统：詹昭宁的中国森林立地分类、张万儒和蒋有绪的中国森林立地。Case study No.1人工林长期立地生产力研究的现状和前景方升佐 徐锡增南京林业大学森林资源与环境学院 摘要目前很少有直接的证据证明经营措施(特别是收获技术)导致了立地质量下降,并使人工林立地生产力下降。直接依据的缺乏,主要是由于专门研究这一问题的设计完善的试验林的不足。为了提高人们对森林生态系统功能的认识并使研究结果具有推广应用价值,开展设计完善的长期田间试验和过程研究势在必行。虽然立地分类系统和计算模型能够综合现有的知识

18、以表达立地生产力的高低,但它们本身不能用作立地生产力下降或提高的依据。因此,建立长期田间试验是准确预测长期立地生产力变化的唯一途径。由于世界对木材需求量的增大(近年来约8 000万m3/a-90年代的水平)和大面积的天然林被划为环境保护林,森林生产力的持续性就显得越来越重要。必须充分了解林业经营措施对人工林长期立地生产力的影响,了解木材生产与立地条件及经营措施的关系,采取合理的措施来维护森林的长期生产力。“立地质量”是指某一立地的生产潜力,由气候和立地条件决定;“生产力”则是指林木在某一立地上的生产率。生产力受土地质量的影响,也受经营措施的制约。目前还没有直接的证据表明,立地质量和生产力下降是

19、森林收获所造成的养分输出之结果;测定林木生长量通常不能解释生长量下降的原因,也不能准确反映立地质量下降,而仅仅反映了生产力下降。目前,国内外仍缺少设计完善的长期田间试验研究以调查收获技术及其它经营措施对人工林长期立地生产力的影响,也缺乏更为基础的生态系统过程研究。所以,现有的研究结论都是间接的或仅是一种推测,主要通过生态系统的养分收支平衡或通过追溯研究法(Retrspective Studies)获得展叶松(Pinus patula)是非洲主要的人工林栽培树种。斯威士兰是世界上展叶松长得最快的国家。人们已经担心,由于土壤养分的过度消耗会导致这一地区展叶松人工林立地生产力的下降。早期的研究结果把

20、第二代展叶松产量下降归结为第二个轮伐期时季节性降雨量减少所造成,而不是立地质量下降之故(Evans 1978)。但是,将现有的资料和来自养分平衡及施肥试验的结果进行综合分析后认为E-vans的早期研究结果并不完全正确;在有些立地上,生产力下降是由于养分的有效性下降所造成7。在澳大利亚南部的辐射松(P.radiata)人工林中,保留有机物质被认为是维护地力的重要措施;但在非洲斯威士兰Usutu展叶松人工林中,情况就不一样了,因为在这种人工林下厚的森林粗腐殖质能固定养分。虽然这种情况在非洲并不多见,但却和立地生产力下降密切相关7。从Usutu森林的整个情况看,在辉长岩发育的低磷土壤上,第二代展叶松

21、产量下降在15%以内;在花岗岩发育的土壤上,第三代人工林的生长量与第二代基本一样,甚至比第二代产量更高澳大利亚的研究表明,至少在人工林早期发育阶段,通过杂草控制和施肥完全可以避免澳大利亚南部第二代人工林产量下降,但是与有机质及养分输出有关的整地技术对立地质量有很大的副作用。主伐时保留有机物质可为后续的人工林提供养分,保持土壤含水量和抑制杂草生长,从而可以减少施肥量和除草的工作量。尽管已认识到有机物对人工林长期生产力维护的重要性,但对其作用机理了解甚少在新西兰,与收获时造成养分输出并导致立地质量下降的报道源于南岛Nelson地区。研究结果表明,在Nelson地区从林地中仅收获辐射松原木会导致第二

22、代生产力的下降,但是可通过施肥得到改良。其它有关立地质量下降的证据来自于追溯研究,即认为以前的环境状况或经营措施可反映在目前林木的生长量上。一些研究表明,采伐剩余物的移出可导致辐射松生产力减少40%但是由于这些研究是基于追溯研究方法,生长效应不能完全归结为某一因子;同时还由于所有试验处理的杂草控制技术并不一致,所以生长量下降的估计还是比较保守的。计算机模型和立地分类现有的生态系统模型可以分为两大类,即经验模型和理论模型。经验模型又可分为传统的生长和产量模型、森林立地质量评价模型和FORCYTE系列模拟模型一般而言,生长和产量模型不能用于预测目前经营措施对将来生产力的影响,因为这种模型体现的是在

23、过去某段时间里的生长量。如果要用生长和产量模型来预测未来的产量,则必须确定经营措施及林分密度对立地指数的影响。立地质量评价模型通常用的是回归技术,也即将选定的环境参数和立地指数或其它森林生产力指标进行回归分析。Williams和Gresham(1988), Dyck和Mees(1989)曾采用经验研究法探讨了用立地质量评价模型来预测经营措施对立地生产力的影响。他们假设独立变量在一个轮伐期内是常量(即立地指数不随时间而变化)。然而事实上,经营措施会改变独立变量的数值,因此立地质量评价模型也不能预测经营措施对长期立地生产力的影响。FORCYTE系列模拟模型,如FORCYTE-10,是专门评价目前经

24、营措施对将来生产力影响的仅有的几个模型之一。然而其本质上仍可以认为是经验模型,因为它的主干仍是Chapman-Richards方程;不同之处是该模型系统模拟了林分N素的循环以预测立地质量。该模型的最大可取之处是,可以充分利用过去的生长和产量资料,并将这些资料和经营措施对N素循环的影响紧密结合起来。它的不足之处和生长与产量模型相似;同时人们对森林生态系统中的N素循环的认识还很有限,也影响了模型的精度。目前有许多林分动态的理论模型存在(Kimmins等1990),但却很少是专门为评价经营措施对将来生产力影响而设计的;即使是专门为此而设计的,也是泛泛而论,缺乏实质性内容。一个理想的预测经营措施对长期

25、立地生产力影响的模型系统,应含有能体现养分、光照、温度和湿度对生产量影响的组分,而生产量可通过经验或理论模型获得。因此,理想的预测模型只有在我们对主要的生物学过程有了完善的了解,以及对这些过程是如何被外界干扰所影响有了充分认识后,才能被研出来。在预测收获技术对立地生产力影响方面,立地分类为森林经营者提供了一个比较迅速有效的工具(Jones 1988)。为了帮助森林经营者在收获技术上作出决策,瑞典常采用立地分类这种方法。如果对相关的立地特征已有记载,则立地分类系统能使研究结果从某一立地上推广到其它具有相似土壤或类似生态特征的立地上。由于缺乏用于构建这种立地分类系统的资料,现有的立地分类系统还很少

26、能够被应用到经营措施对立地生产力影响的预测上。然而随着地理信息系统(GIS)的发展及其在立地分类系统中的应用,立地分类系统的研究将会取得长足进展(Hunter等1988,Jones 1988)。与计算机模型一样,立地分类系统的研制和其预测精度的高低也依赖于来自田间长期试验的资料。长期田间试验为了研制一个可靠的经营措施对人工林长期立地生产力影响的预测模型,设计完善的长期田间试验是十分必要的。目前,许多国家如新西兰、美国、瑞典、澳大利亚都认识到在全国按土壤类型和气候条件建立这种长期田间试验的重要性12。新西兰林业研究所已在全国建立了6个辐射松长期田间试验点,北岛3个,南岛3个;美国林务局的长期土壤

27、生产力研究项目(LTSP)等。美国的LTSP研究包括了3种有机质移出处理和3种机械紧实处理,并按树种和土壤类型在全国建立试验点。在有些立地上还包括一些补充处理,如施肥、除草剂及深耕等。目前已有一些有关长期田间试验(第二代人工林)林生长和土壤性质变化的报道(Cole 1995; Smith 1994)。几点建议(1)在全国范围内设计长期田间试验,按主要造林树种、气候及土壤类型建立长期试验点,系统研究经营措施(特别是收获技术和整地技术)对长期立地生产力的影响,为我国人工林的持续经营提供依据。(2)为了提高研究结果的实用性和增强对重要生态系统过程的认识,过程研究应结合设计完善的田间长期试验进行,并在

28、全国范围内采用与国际接轨的研究方法和研究手段;(3)过程研究和田间长期试验的试验设计必须考虑到建模者和立地分类学家的要求,从而使研究结果能应用于长期立地生产力预测模型的构建中,提高预测模型的实用性;作业: 杉木在南方木材供应中的地位和作用、生长规律和杉木林培育的现状和主要问题；思茅松在云南林业中的地位和作用、生长规律和思茅松林培育的现状和主要问题；云南松在云南林业中的地位和作用、生长规律和云南松林培育的现状和主要问题；桉树人工林生长规律、林纸一体化的作用、存在的主要生态问题和解决办法；秃杉和杉木轮种的可能性和存在问题；论述近自然林业理论和森林立地分类的关系。第四节 中国森林立地分类Pinus

29、caribaeaCupressus lusitanica Jianshui , Yunnan Feb. 2006一、立地分类系统1 詹昭宁等人的中国森林立地分类系统 立地区域(site area) 立地区(site region) 立地亚区(site sub-region) 立地类型小区(site type district) 立地类型组(group of site type) 立地类型(site type)前3级是区划单位，后3级是分类单位。立地类型是基本单位。立地类型的区域性很强，即某一立地类型只能在某一区域重复出现，而不能在其它区域出现。为什么？ 即使土壤和地形等因素相同，由于所处的大区

30、域不同，其高一级的自然地理条件不同，立地的生产力和森林经营措施也不同，故不能作为同一立地类型。这与植物分类或土壤分类不同，因为与生产经营有关，它不是纯粹的自然分类系统二、立地分类系统划分的依据 (一)立地区域(site area) 是全国森林立地分类的一级区划单位，主要依据大尺度地域分异规律，即纬度地带性热力分异，经度地带性干湿处异，大地貌、巨地貌分异。根据热量条件和水分状况的组合，反映森林植被类型的水平地带性差异，并体现出森林培育、经营适宜性以及生产潜力的差异。 全国森林立地一级分区，立地综合特征在地区间有明显分异，区内立地生产潜力和利用改造方向大致相同，森林培育和经营的适宜性也大致相同。这

31、一级按照中国林业区划中的8个一级区划分: 东北用材、防护林地区； 东北寒温带温带立地区域蒙新防护林地区； 西北温带暖温带立地区域黄土高原防护林地区； 黄土高原暖温带温带立地区域华北防护、用材林地区； 华北暖温带立地区域青藏高原寒漠非宜林地区； 青藏高原寒带亚寒带立地区域西南高山峡谷防护、用材林地区； 西南高山峡谷亚热带立地区域南方用材、经济林地区； 南方亚热带立地区域华南热带林保护地区。 华南亚热带热带立地区域 命名式采用地理位置十热量带。如:东北寒温带温带立地区域;南方亚热带立地区域。其号志为罗马数字 (二)立地区（site region） 是全国森林立地的二级区划单位。在森林立地区域内，还

32、有较明显的地带性分异;在有些自然区域中常把此种地带性作为一级区划单位。考虑实用简化，本分类系统将立地区域内的次级水热分异规律一即发生在大尺度地带性水热组合条件及巨地貌背景上的非地带性地貌、地面组成物质、地方性气候及垂直带性的分异统一考虑，在立地区域内区划立地区。立地区在大地貌上基本一致，并有典型的土纲和森林群系纲，体现在森林培育、经营的适宜性、限制性及生产潜力各方面较立地区域一级有更大的一致性。这一级主要参考中国林业区划中的50个林区的划分。 命名式采用地理区域名称(或水系、山脉名)+大地貌。如:松辽平原立地区;四川盆周山地立地区;黔中山原立地区。其号志为阿拉伯数字。 (三)立地亚区（site

33、 sub-region） 是立地区范围内较大的地域单位，其内部仍存在着区域的异质性，有必要根据区内地方气候、地貌及山地垂直带的次一级分异划分亚区。各区划分亚匠的主导因素不一定相同，大多可根据大、中地貌、土类的差异，也可能是山地垂直性或地方气候的局部区域性差异。体现在立地生产潜力或森林经营的适宜性及限制条件，在亚区间有一定差异，划分出来在生产上有指导意义。 命名式采用所在位置及划分亚区的主导因素。如武夷山戴云山山间低山立地亚区;晋东土百山立地亚区。其号志为英文印刷体大写字母:A D C。 (四)立地类型小区(site type district) 这里采用区的名称，但不是区划单位，而是分类单位，

34、即类型小区。在立地亚区内可以重复出现。这二级可以根据实际需要来划分。 立地类型小区主要依据小地貌、岩性等。反映在森林培育上有较明确的适宜树种、林种及生产潜力。 命名式是根据划分小区的主导因子，如在晋东土石山立地亚区申，按地貌的影响划分小区。如土石山立地类型小区;黄土丘陵残源沟窒立地类型小区;河谷盆地立地类型小区等。其号志为英文印刷体大写字母加括号:(A) (B) (C) (五)立地类型组(group of site type) 立地类型组是立地条件和生产潜力相近似的立地类型的组合，以便于森林经营。在山地主要依据地形，如坡位、坡向等;在平原则可能是地表、地下潜水或土壤的理化性质。 命名式可根据划分组的主导因子。如黄土地区有:梁邯顶立地类型组;沟坡阳坡立地类型组;沟坡阴坡立地类型组等。其号志为英文印刷体小写字母:ab c。 (六) 立地类型(site type) 是森林立地分类的基本单位。它反映立地在小地形、岩性、土壤、水文条件、小气候及植物群落上都是基本一致的地段，在林分生产力