第四章 森林的生长发育及其调控.ppt

1、第四章 森林的生长发育 及其调控,林木个体的生长发育 林木群体的发育,第四章 森林的生长发育及其调控,林木个体的生长发育 林木群体的发育,第四章 森林的生长发育及其调控,第一节 林木个体的生长发育 第二节 林木群体的发育,森林的生长发育是森林提供一切功能效益的生物学基础。 森林培育的实质正是采取各种手段和措施来促进和调控森林的生长发育，达到定向的培育目标。 因此，必须了解林木个体和森林群体的生长发育规律，探讨在自然状态下及在人为措施作用下森林的现实生产力及潜在生产力，从而为森林培育提供充分的理论依据。,对森林的生长发育及其调控的研究，要以树木生理学的基本原理为基础，以森林生态学理论为依靠，吸收

2、森林计测学中有关森林生长分析的有用知识，紧密联系森林培育工作的实践。,第一节 林木个体的生长发育,植物学背景： 林木个体的生活史(life history): 起源于受精卵的第一次分裂，终于植株死亡。 经过两个过程（阶段）：,营养生长 生殖生长,1.林木个体生长发育,1.1 林木生长 林木的生长: 即细胞、组织，器官或林木整体在发育过程中所发生的不可逆的体积变化,称为生长。 特征：只是量变,林木的分化 是指发生在林木不同细胞水平、分子水平上的性质差别。 包括根，茎，叶等器官的产生 林木由营养生长转向生殖生长,2.林木个体生长的周期性,2.1 有关概念 林木生长的周期性：在自然条件下，林木或器官

3、的生长速率随着昼夜或季节发生有规律的变化，这种现象称为林木生长的周期性。,生长的昼夜周期性：林木生长速率按昼夜而发生有规律的变化称为生长的昼夜周期性。,生长的季节周期性：而林木在一年中的生长速率按季节发生有规律的变化，称为生长的季节周期性。,2.2林木的发育周期 大发育周期 小发育周期 2.2.1.大发育周期 幼年期 时期：从种子发芽到树木开始结实。 是营养繁殖的最佳时期。 特点：a.营养生长旺盛 b.营养物质积累多 c .树木的可塑性强,青年期：时期：从第一次开花到结实3-5次为止。是引种的最佳时期。 特点：a. b.c.d壮年期：时期：从结实3-5次到结实开始衰退为止。是采种的最佳时期。特

4、点：a. b. c,衰老期：时期：从结实大幅度下降到死亡。在生产中无应用价值。特点：a. b,茎的异质性：茎不同部位的枝条，处于不同的发育阶段，其细胞具有不同的特性。同一植株，由下到上，枝条由幼年期向成年期、老年期过度。实际中的应用： 扦插：用一年生、带饱满芽枝条 嫁接：用树冠上的枝条,茎的异质性,2.2.2.小发育周期,生长朗：从萌芽到生长停止。 休眠期：进入休眠状态到来年萌芽。,原因 由于昼夜或四季的温度、光照的周期性变化和水分的分配差异，及林木对这些因素的适应性差异所引起的。,林木生长的季节周期性变化是林木对环境周期性变化的一种适应.,2.2 林木季节周期性差异:,不同树种生长的季节周期

5、性有很大差异,根据一年中林木高生长期的长短，可把树种分为:,前期生长类型 全期生长类型,2.2.1 前期生长类型,特点 高生长期及侧枝延长生长期很短。多数为13个月(北方12个月，南方13个月) 每年只有1个生长期。一般到56月份高生长即结束。 代表树种： 油松、樟子松、红松、白皮松、马尾松、云南松、华山松、银杏、白蜡、栓皮栎、槲栎、麻栎、臭椿、板栗、核桃、梨和云杉属、冷杉,注意： 有时会出现二次生长现象，由于二次生长的部分当年秋季不能充分木质化，所以不耐低温和干旱，经过寒冬和春旱后死亡率很高。 如：油松、红松、樟子松、核桃,早施肥，在5、6月份前追肥期 适时停止灌溉和施氮肥。,应用,2.2.

6、2 全期生长类型,特点 高生长期持续在整个生长季节 (北方36个月，南方68个月 代表树种： 侧柏、落叶松、杉木、柳杉、雪松、杨树、柳树、榆树、槐树、刺槐、桉树、泡桐、悬铃木、杜仲、山桃、山杏、紫穗槐等。,生长特点 高生长在全生长季节中都在生长，枝条的木质化边生长边进行，到秋季达到充分木质化。 全期生长类型林木的高生长速度在一年中并不是直线上升的，而是会出现12次生长暂缓期，即高生长速度明显减缓，有时甚至出现生长停滞状态，但不形成顶芽。 在暂缓期过后，高生长还会出现第二次速生高峰期。根据这些生长特点，可采取相应的技术措施来调控林木的生长。,4.影响林木生长发育的因素,营养物质 代谢机能 激素水

7、平 遗传性,4.1 内在因素,温度 光照 水分 养分,4.2 内在因素,在林地水分条件充足的情况下，林木对光的竞争起主导作用；而在水分不足(或不稳定)的情况下，林木对光的竞争起主导作用。这是在不同地区的森林培育中出现的相当普遍的现象，需要采取不同的思路来采取调控措施。,第二节 林木群体的生长发育,1. 林木群体的生长发育规律 A 2. 林木群体的生长量 B,1.林木群体的生长发育规律,林木群体在其生长发育过程中，随着年龄的增长，其内部结构和对外界的要求均有所不同，并表现出一定的阶段性。,一般来说，从幼苗到成熟，典型的林分都要经过幼苗、幼树、幼龄林、中龄林、成熟林、过熟林等几个生长发育阶段。,在

8、造林更新后郁闭前，幼苗及幼树的生长均属于个体生长，其生长发育遵循个体生长发育的基本规律，林分群体结构的特征尚未表现出来。,林分郁闭后形成林木群体，林木生长发育不仅具有个体生长发育的特征，还具有由林木之间的相互作用而产生的群体生长发育的特点，如林木分化和自然稀疏现象。,无论是天然林还是人工林，从种子形成幼苗(或萌蘖出苗)或植苗造林起，直到林分衰老死亡的整个生长发育过程，都要经过几个生长发育阶段，但不同树种所经历的每个阶段的时间长短(年限)是有很大差别的。,1.1 幼苗阶段(seedling stage),幼苗阶段是从种子形成幼苗(或萌蘖出苗)到1 3龄前，或植苗造林后13年属于幼苗阶段 或称成活

9、阶段。,幼苗阶段,a 这个阶段幼苗以独立的个体状态存在，苗体矮小，根系分布浅，生长比较缓慢，抵抗力弱，任何不良外界环境因素都会对其生存构成威胁。,b 地上部分生长缓慢，主根发育迅速，地下部分的生长超过地上部分。幼苗在这个时期必须克服它自身的局限和外界环境的不良影响，才能顺利成活并保存下来。,特点：,这个时期的主要任务: 采取一切技术措施来保证幼苗成活，提高成活率和保存率。在我国造林实践中，解决这一时期幼苗的生根和水分供应，维持苗木体内水分平衡是至关重要的，是保证苗木成活、提高保存率的重要前提，一切调控技术必须围绕这一中心环节来抓。,幼树阶段指幼苗成活后至郁闭前的这一段时期，或称郁闭前阶段。,(

10、sapling stage),幼树阶段生长特点: 幼树仍然以独立的个体状态存在，是扎根和根系大量发生的重要时期。幼苗成活后，幼树逐渐长大，根系扩展，冠幅增加，对立地环境已经比较适应，稳定性有所增强。,1.2 幼树阶段,幼树阶段,以杉木为例，这个阶段的幼树根系大量分生，密集在表土层30cm范围内，根幅可达23m；幼树主梢逐渐旺盛，每年可达0515m，侧枝每年生长一轮或更多；地上部分的生长相对地较地下部分缓慢，如25年幼树地下部分与地上部分生物量之比仅为1：108(而19年生林木的比例为1：761)。,在立地条件好、造林技术精细的地方，幼树阶段相对较短，造林后35年即可郁闭成林并进入速生阶段。相反

11、，如果立地条件差或整地粗放、抚育不及时，则幼树阶段相对延长，林分迟迟不能郁闭，常形成“小老树”。在这个时期，某些环境因素(如杂草、干旱、高温等),的不良影响仍然在继续危害幼树的生长发育，而幼树只有摆脱这种不良环境的影响，才有可能保存下来，并进入郁闭状态。 因此，这个时期森林培育的主要任务:就是要及时采取相应的抚育管理措施(包括土壤管理措施如松土、除草、施肥、灌溉、间作等和幼树抚育措施如间苗、平茬、除蘖等)，改善幼树的生活环境，消除不良环境因素的影响，促进幼树生长，加速幼林郁闭，以形成稳定的森林群落。在天然更新时，由于幼树分布的不均匀性导致郁闭进程的群团性特征，所以如何保证培育目的树种的幼树不受

12、损害，稳定生长并顺利进入郁闭是这个阶段培育的主要任务。,1.3 幼龄林阶段,幼龄林阶段是林分郁闭后的510年或更长时间，为森林的形成时期。 生长特点 从幼树个体生长发育阶段向幼林群体生长发育阶段转化的过渡时期，幼树树冠刚刚郁闭，林木群体结构才开始形成，对外界不良环境因素(如杂草、干旱、高温等)的抵抗能力增强，稳定性大大提高。,(young stand stage),幼龄林,幼龄林,同时，在这个阶段的前期林木个体之间的矛盾还很小，个体营养空间还比较充足，有利于幼林生长发育，开始进入高和径的速生期。天然更新良好的幼林此时进入全林郁闭，呈不通透的密集状态，有时称为密林(thicket)阶段。 这个时

13、期调控林木生长发育的中心任务，就是要为幼林创造较为优越的环境条件，满足幼林对水分、养分、光照、温度和空气的需求，使之生长迅速、旺盛，为形成良好的干形打下基础，并使其免遭恶劣自然环境条件的危害和人为因素的破坏，使幼林健康、稳定地生长发育。发育较早的树种在这个时期已开始结实，属结实幼年期。,对于充分密集的幼林来说，在幼林阶段的后半段往往出现一些新的变化。即由于林木高径快速生长的积累，使林分出现了拥挤过密的状态，林木开始显著分化，枝下高迅速抬高，林下阴暗而往往形成较厚的死地被物，开始出现自然稀疏现象，这个阶段称之为杆材林阶段(polestage)。 在此阶段森林培育的主要任务:就是，林木因过密而生长

14、纤细，易遭风雪及病虫害，种间竞争也比较激烈，亟需人为干预，保护目的培育树种并降低密度，以促进保留树的树冠发育和直径生长，增强抗逆能力。因此，这是一个森林抚育极为重要的时期。在密度预先调控适当的人工林中，有时可以躲开或推迟进入这个阶段，而使幼林直接进入中龄林阶段。,杆材林,1.4 中龄林阶段(half-mature Or middleaged stand stage),林分经过幼龄林阶段而进入中龄林阶段，森林的外貌和结构大体定型。 中龄林阶段生长特点是：林木先后由树高和直径的速生时期转入到树干材积的速生时期，在林木群体生物量中，干材生物量的比例迅速提高而叶生物量的比例相对减少。例如：19年生的杉

15、木人工林的生物量中，主干生物量的比例由原来的10左右(3年生)提高到760，而叶生物量的比例由原来的30左右(3年生)下降到33。,在这个阶段，由于自然稀疏或人工抚育的调节，林分密度已显著地降了下来，再加上林冠,层的提高，林下重又开始透光，枯枝落叶层分解加速而下木层及活地被物层有所恢复或趋于繁茂，有利于地力恢复及森林防护作用的发挥。因此，这个阶段是森林生长发育比较稳定，而且材积生长加速，防护作用增强的重要阶段。 在这个时期森林培育的主要任务:就是，由林木体量增大而造成拥挤过密的过程还在延续，仍需通过抚育间伐进行调节。此时林木已长成适于某些经济利用的大小，间伐可以成为森林利用的一个部分，但利用要

16、适度，还是要以保证林分结构的优化，促进林分旺盛生长为主。,至于对林分发育和结实的调控，需视林分培育的目的而定；在一般防护林及用材林中，此阶段不需要有大量的结实，要以控制发育促进生长为导向；而在对林木结实有需求的情况下(林果兼用林，采种母树林等)，要使林木生长和发育协调发展。 中龄林阶段的延续时间因地区和树种而异，一般约为两个龄级，为1040年。,中龄林,1.5 成熟林阶段(mature stand stage),近成熟林,成熟林,林木经过中龄林生长发育阶段，在形态、生长、发育等方面出现一些质的变化。 成熟林生长特征是: 从形态上看，林木个体增大到一定程度，高生长开始减缓甚至停滞，树冠有较大幅度

17、的扩展，林下透光增大，有利于次林层及林下幼树的生长发育，下木层及活地被物层更加发育良好，林内生物多样性处于高峰。 从生长发育上看，在林木高生长逐渐停滞的过程中，直径生长在相当时期内还维持着较大的生长量，因而材积年生长量及生物量增长均趋于高峰，并在维持一段时期后才逐渐下降。林木大量结实且种子质量最佳，为自身的更新创造条件。,由于林分的成熟是一个逐渐的过程，这个成熟阶段也延续相当一个时期，其前半段称为近熟林阶段，后半段为真正的成熟林阶段，共约经过两个龄级，因地区和树种而异约在这个阶段，林分与周围环境处于充分协调的高峰期，其环境功能无论是水源涵养、水土保持，还是吸收和储存CO2，改善周边小气候环境都

18、处于高效期为1040年。 这个时期森林培育的主要任务:就是: 成熟林阶段对于用材林来说是个十分重要的阶段，此时林分的平均材积生长量达到高峰，且达到了大部分材种要求的尺寸大小，可以开始采伐利用。成熟林阶段对于其它林种来说也是发挥防护和美化作用的高峰期，要充分利用这个阶段的优势并设法适当延长其发挥高效的时间。这个阶段也是要充分考虑下一代更新的重要时期。,1.6 过热林(衰老)阶段(overmature stand stage),林分经过了生长高峰的成熟阶段，进入逐步衰老的过熟林阶段，这是一切生物发展的必然规律。 过熟林阶段的林分主要特征是：林木生长趋缓且健康程度降低，病虫、气象(风、雪、雾等)灾害的作用增强。林冠因立木腐朽、风倒等原因而进一步稀疏，次林层及幼树层上升，林木仍大量结实但种子质量下降。林分的过熟阶段，可能维持不长时间，因采伐利用、自然灾害或林层演替而终结；也可能维持很长时间，对有些树种可达2003