柳杉人工林林分密度兩種確定方法的分析

童德章

（福建省連城縣姑田林業(yè)管理站，福建 連城366299）

1 引言

林分密度是否合理，對(duì)林木的生長(zhǎng)有著直接的影響，從而使林分的收獲量也受到很大的影響。所以在對(duì)森林進(jìn)行培育的時(shí)候，對(duì)林分密度進(jìn)行調(diào)整十分重要，特別是在速生豐產(chǎn)林中，對(duì)特定材種的培育更要注意林分密度，在經(jīng)營(yíng)管理中非常重要的一項(xiàng)措施就是對(duì)密度進(jìn)行控制。對(duì)林分密度進(jìn)行確定有兩種方法，一種方法主要是通過(guò)建立回歸關(guān)系，將現(xiàn)實(shí)的林分密度作為回歸關(guān)系中的因變量，對(duì)林分密度進(jìn)行分析確定；還有一種方法是要根據(jù)林木的冠幅面積對(duì)林分密度進(jìn)行理論推算，這就需要利用到回歸方程，回歸方程額因變量為林木的冠幅和胸徑。

2 人工林林分密度的確定及其原則

林分密度對(duì)于樹木生長(zhǎng)有著重要的作用，人工林林分密度的確定非常復(fù)雜，需要注意以下事項(xiàng)。

（1）林分密度和經(jīng)營(yíng)目的的關(guān)系：①用材林，大徑材造林密度宜小一些，小徑材造林密度宜大一些，速生培育，將造林密度降低；②水土保持林，對(duì)林地上的植被資源進(jìn)行充分利用，將具有水土保持功能的喬木層造林密度減小，促進(jìn)其水土保持能力的提高，更快形成能夠發(fā)揮水土保持功能的林木結(jié)構(gòu)。

（2）立地條件對(duì)林分密度的影響：根據(jù)以往種植經(jīng)驗(yàn)，都表明林分密度大的地方立地條件較好，林分密度小的地方立地條件不佳。

（3）培育技術(shù)措施影響林分密度，對(duì)林木采取稀植的培育技術(shù)，林木生長(zhǎng)得越集約，林木生長(zhǎng)的速度加快，提高林分密度。

（4）經(jīng)濟(jì)因素對(duì)林分密度的影響，對(duì)林分密度進(jìn)行分析，要對(duì)投入產(chǎn)出進(jìn)行分析對(duì)比，根據(jù)實(shí)際經(jīng)濟(jì)情況來(lái)確定林分密度。

3 柳杉人工林林分密度兩種確定方法

3.1 取樣

文章的研究資料來(lái)源于連城縣賴源鄉(xiāng)河祠村和曲溪鄉(xiāng)羅勝村兩個(gè)不同密度柳杉分布產(chǎn)區(qū)，柳杉小班在生長(zhǎng)正常的情況下，設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)地總共有64塊，標(biāo)準(zhǔn)地對(duì)柳杉林分的胸徑要求在5～25cm之間，郁閉度要求在0.6～0.8之間，立地指數(shù)全部要求達(dá)到16以上（即立地質(zhì)量等級(jí)為Ⅰ、Ⅱ類），林分平均密度分布于608～3 558株／hm2（44～246株／畝）。在這64塊標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)選取了737株柳杉進(jìn)行測(cè)定，對(duì)柳杉進(jìn)行測(cè)定主要目的是明確柳杉的徑階是否正常生長(zhǎng)、柳杉是否出現(xiàn)偏冠現(xiàn)象、柳杉是否遭遇病蟲害，并根據(jù)這些測(cè)定的內(nèi)容來(lái)確定柳杉樣木冠幅的成對(duì)值和柳杉胸徑成對(duì)值。對(duì)柳杉測(cè)定的徑階、其中符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量、總共測(cè)定冠幅的柳杉株數(shù)進(jìn)行整理，見(jiàn)表1。在調(diào)查的過(guò)程中，對(duì)冠幅的東西、南北方位的直徑是采用皮尺來(lái)測(cè)量的，精確度要達(dá)到0.01m；對(duì)樣木的胸徑進(jìn)行測(cè)量則采用樹鋼圍尺，精確度須達(dá)到0.1cm。

表1 柳杉徑階、標(biāo)準(zhǔn)地?cái)?shù)、測(cè)定冠幅統(tǒng)計(jì)

3.2 建模

林木在生長(zhǎng)的過(guò)程中，在光合作用的影響下，對(duì)林木的生長(zhǎng)發(fā)育有很大的有利影響，主要表現(xiàn)為樹木的冠幅在不斷延伸，樹木的高度和胸徑不斷增加，材積也相應(yīng)變大，林木隨著材積的不斷增長(zhǎng)，在單位林地內(nèi)能夠容納的樹木也就變少。本文研究資料中的相關(guān)人員從林分的生長(zhǎng)規(guī)律出發(fā)，以柳杉樹種的相關(guān)生物特性為依據(jù)，對(duì)經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量過(guò)的樣本進(jìn)行分析，對(duì)其密度、胸徑、冠幅等相關(guān)因素的對(duì)值關(guān)系用圖式的形式表現(xiàn)出來(lái)，為了更好地對(duì)林分密度和林木的相關(guān)因素進(jìn)行描繪，本文選擇5種數(shù)學(xué)模型來(lái)進(jìn)行描繪，具體情況見(jiàn)表2。

3.3 確定林分密度并對(duì)其進(jìn)行分析

根據(jù)表2，可以看出，每一個(gè)方程的相關(guān)系數(shù)取絕對(duì)值，都能夠超過(guò)0.78，這就說(shuō)明具有較好的回歸效果。本文中對(duì)柳杉林分密度、柳杉胸徑以及柳杉的冠幅進(jìn)行研究分析，主要采用的是表2中的5式和10式作為最優(yōu)數(shù)學(xué)模型，其相關(guān)系數(shù)最大。如下：

表2 各數(shù)學(xué)模型參數(shù)結(jié)果

根據(jù)公式（2），可以將柳杉的冠幅平均直徑cw在各徑階的情況下計(jì)算出來(lái)，當(dāng)郁閉度為1.0的時(shí)候，柳杉標(biāo)準(zhǔn)林地在單位面積內(nèi)可以接受種植的最大密度可以通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

柳杉適宜在陽(yáng)光充足的地方生長(zhǎng)，柳杉的生長(zhǎng)需要充足的水分，對(duì)氣溫要求控制在14～19℃范圍內(nèi)，適宜在溫暖濕潤(rùn)氣候下生長(zhǎng)。以相關(guān)資料為依據(jù)，可以看出，柳杉的林分郁閉度的值越大，說(shuō)明柳杉在這種情況下生長(zhǎng)得就越快。當(dāng)將柳杉投入到生產(chǎn)中的時(shí)候，要保證柳杉林分的郁閉度為1.0是十分困難的；即使柳杉林分的郁閉度達(dá)到1.0，一些不利的因素也會(huì)影響到柳杉的生長(zhǎng)發(fā)育，并對(duì)其衛(wèi)生狀況也會(huì)造成影響。所以，在培育柳杉商品材的時(shí)候，對(duì)郁閉度的要求一般控制在0.6～0.8的范圍內(nèi)。為確保對(duì)柳杉林分密度進(jìn)行合理的評(píng)定，就要求以等級(jí)為依據(jù)，這就需要對(duì)柳杉的經(jīng)營(yíng)密度進(jìn)行劃分，根據(jù)不同的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定，柳杉林分的經(jīng)營(yíng)密度Ki可以分為0.6、0.7、0.8、0.9等幾個(gè)等級(jí)。以相關(guān)調(diào)查資料為依據(jù)，0.8等級(jí)是最符合柳杉人工林生長(zhǎng)的經(jīng)營(yíng)密度等級(jí)。要計(jì)算柳杉林分的合理密度，可以以下面公式為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算：

通過(guò)對(duì)公式 （1）和公式（4）的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理，得出表3。

表3 各徑階林分密度一覽

郁閉度在0.6～0.8的范圍屬于標(biāo)準(zhǔn)的，本文根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為：以計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，發(fā)現(xiàn)公式 （1）和公式（4）存在差異，可以進(jìn)行對(duì)比，形成公式 （1）和公式（4）之間的差異主要是由于采用的經(jīng)營(yíng)密度具有不相同的級(jí)別。根據(jù)表3，可以知道：在林分處于幼齡和中齡的時(shí)期，根據(jù)柳杉的林分密度和柳杉的胸徑，來(lái)進(jìn)行回歸計(jì)算，計(jì)算所得出的柳杉冠幅的回歸關(guān)系要大于柳杉林分密度的回歸關(guān)系；當(dāng)林分的胸徑達(dá)到平均值20cm的時(shí)候，林分密度——胸徑的回歸關(guān)系與冠幅——胸徑的回歸關(guān)系基本相同；根據(jù)表3，我們可以得出以下結(jié)論，如果立地條件屬于Ⅰ、Ⅱ類地，在這種情況下，僅僅對(duì)柳杉林分的平均胸徑進(jìn)行考慮，那么可以確定2408株／hm2（164株／畝）為柳杉人工林的初植密度；當(dāng)培育的柳杉中徑材D為14cm的時(shí)候，1 510～1 660株／hm2（100～110株／畝）則為柳杉的標(biāo)準(zhǔn)林分密度；如果柳杉的大徑材D達(dá)到26cm，那么745～912株／hm2（50～65株／畝）為最適宜的林分密度。

4 高產(chǎn)人工林林分密度分析

4.1 胸徑與密度關(guān)系的建立

根據(jù)數(shù)對(duì)（ˉD，N），對(duì)其關(guān)系的計(jì)算需要采用電子計(jì)算機(jī)，計(jì)算結(jié)果如下：N＝－1652.77＋48554.74／ˉD，r’＝0.98，說(shuō)明林分的平均胸徑與林分的密度回歸關(guān)系有著明顯的關(guān)系。

4.2 建立平均單株材積與密度的關(guān)系

由數(shù)對(duì)（N，M），對(duì)其模型進(jìn)行計(jì)算得出：

M＝6650.17 N－1.516649，r’＝0.97。式中 M 為平均單株材積（m3）；N 為林分單位面積株數(shù)（株／hm2）。根據(jù)回歸結(jié)果可以知道，林分的平均單株材積與林分密度之間有著比較明顯的關(guān)系，對(duì)林分平均單株材積進(jìn)行預(yù)估可以利用林分密度來(lái)進(jìn)行。同時(shí)，根據(jù)系數(shù)β＝－1.516649，可以知道，柳杉人工林是符合二分之三密度法則的，二分之三的密度法則為r＝aN－β。

4.3 利用不同數(shù)學(xué)模型表現(xiàn)經(jīng)營(yíng)密度

對(duì)收集的樣地資料用公式進(jìn)行計(jì)算，可以得出兩種模型的經(jīng)營(yíng)密度相關(guān)數(shù)值，一般包括平均值、極距、標(biāo)準(zhǔn)差等，具體情況如表4。根據(jù)表4可以知道，經(jīng)營(yíng)密度達(dá)到0.7178為最大密度模型，與傳統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)密度中值0.75非常接近，采用任何一種傳統(tǒng)的定性方法，其郁閉度的分布范圍都在0.6～0.9內(nèi)，但是本文中的柳杉林中的郁閉度的范圍在0.53～1.01內(nèi)，其范圍比較廣，并且兩端的頻數(shù)也比較少，呈現(xiàn)出峰狀。經(jīng)營(yíng)度的極端值大于1，這說(shuō)明對(duì)其采取的撫育間伐措施沒(méi)有取得預(yù)期的效果。在小地形、小氣候的小生態(tài)環(huán)境下，柳杉人工林實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)要達(dá)到不受經(jīng)營(yíng)密度變化的影響是很困難的，不符合柳杉生長(zhǎng)的客觀規(guī)律，所以在進(jìn)行柳杉人工林建設(shè)的時(shí)候，對(duì)經(jīng)營(yíng)密度進(jìn)行合理控制十分重要，并將一些干擾的隨機(jī)因素進(jìn)行排除，降低經(jīng)營(yíng)密度對(duì)柳杉生長(zhǎng)的影響，對(duì)經(jīng)營(yíng)密度進(jìn)行合理控制可以以半峰寬原理為依據(jù)。

表4 柳杉經(jīng)營(yíng)密度的統(tǒng)計(jì)特征值

5 結(jié)語(yǔ)

利用回歸關(guān)系對(duì)林分密度進(jìn)行確定具有一定的作用，主要要考慮林分密度與胸徑、冠幅與胸徑的關(guān)系。本文主要對(duì)柳杉人工林的林分密度進(jìn)行研究，分析其在實(shí)踐中的應(yīng)用，并對(duì)不同立地質(zhì)量等級(jí)的林地進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)樣木收集，對(duì)其進(jìn)行回歸計(jì)算，通過(guò)建立回歸方程，得出了柳杉人工林生產(chǎn)中具有指導(dǎo)性的有效結(jié)論。

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