第五章林分结构的设计

第五章林分结构的设计本章着重说明有关人工林结构的设计问题，在主要造林树种确定以后，人工林结构主要决定于密度、配置、组成等因素。

林木群体结构――指林木群体的各组成成分的空间和时间分布格式。

下面逐项介绍林分结构设计的主要项目：林分密度、种植点配置、树种组成第一节林分密度一、概念和意义林分密度――指单位面积林地上的林木的数量。

林分密度是所能控制的主要因子，也是形成一定林分水平结构的数量基础，对林产品的质量、数量和林分的稳定性都有深刻的影响，探索合理密度是森林培育研究及生产的中心课题之一。

由于密度在森林一生中不断变化，就冠以不同名称来称之。

将森林起源时形成的密度称之“初始密度”，它是森林生长发育各个时期的密度变化的基础，而将其它时期的密度称为“经营密度”。

人工林的初始密度称为造林密度――是指单位面积造林地上栽植株数或（穴）数。

如：杉100~300株/亩；油茶3~5粒/穴；油桐2~3粒/穴，70~80穴/亩。

二、造林密度的作用规律造林密度以及由它发展成的后期林分密度在人工林整个成林成材过程中起着巨大的作用，了解和掌握这些作用规律，将有助于确定合理的造林密度。

密度对林木的作用，从幼林接近郁闭时开始出现，一直延续到成熟收获期，尤以在干材林阶段及中龄阶段最为突出。

（根据密度作用规律，说明密度与树冠、胸径、树高的关系，并说明其原因）1. 密度与树冠的关系随密度增加，树冠减小，密度与树冠呈反比。

说明密度大小明显影响树冠的发育即冠幅CW、冠长、树冠表面积或体积。

原因：随着密度增加，林分郁闭提前，树冠之间的矛盾就来得早，相互之间抑制也早，因此，冠幅就越小。

2. 密度与直径生长的关系密度对直径生长具有明显的限制作用，即密度越大，直径生长越小，密度与直径呈反比关系。

密度倒数式：D－1＝A＋BN（密度效应曲线）原因：随着密度增加，树冠减小，叶面积指数减小，制造的光合产物减少。

对一个树种来说，一定的胸径与一定的密度相对应，而与年龄和立地无关。

密度对直径生长的作用还表现在直径分布上，直径分布是研究林木及其树种结构的基础，在林分生长量、产量测定工作中起着重要的作用。

一般密度对直径分布作用总的规律是密度加大使小径阶林木的数量增大，而大中径阶的数量减少。

3. 密度与树高生长的关系――比较复杂在不同的地区条件下，对不同树种处在不同的年龄阶段和不同的密度范围内得出不同的结论。

但综合起来可得出较为统一的认识。

1）对于大多数树种，在相当宽的中等密度范围内，密度对树高生长没有明显的影响。

原因：树木的高生长主要由树种的遗传特性、林分所处的立地条件来决定，这也是为什么把树高生长作为评价立地条件质量生长指标（立地指数）的基本道理。

2）郁闭初期，以密促高作用，到中、后期随着密度提高，树高反而减少。

原因：郁闭初期，林木都需要阳光，为了得到阳光，树高相互之间有促进作用。

对强阳性树种表现明显，杨、落叶松由于密度比较大，竞争激烈个体生长受到抑制，也包括抑制高生长在内。

较耐荫的树种以及侧枝粗壮，顶端优势不旺的树种才有可能在一定范围内，以密促高。

4. 密度与根系的关系随着密度的提高，根系数量减少，密度与根系呈反比。

原因：根系与地上部分即树冠的关系，枝叶多，促进根系生长，反之。

地下空间：随密度增大，个体间根系矛盾激烈，争夺地下营养空间激烈。

在密林中不但林木根系的水平分布范围小，垂直分布较浅。

在全林中总根量也较少，而且同种林木根系易连生，加强了个体间的竞争和分化。

在密林中生长物质的分配似乎更偏向于供应地上部分生长。

地上部分生长纤细，根系发育受阻，树木易遭风倒、雪圧及病虫侵袭的危害，林分处于不稳定状态。

5. 密度与材积（蓄积量）生长的关系1）密度越大，平均单株材积越小，且较平均胸径降低的幅度要大得多，密度与单株材积呈反比。

原因：单株材积决定于树高H、胸高断面积G1.3和树干形数f等3个因子。

N--------->H、G1.3、f其中：N----->H、f 关系较弱D----->N 关系大，而G1.3 ∝D2∴G1.3就成为不同密度下单株材积的决定性因子，密度对单株材积生长的作用规律与对直径生长的相同。

这个作用主要表现在干材林及中龄林阶段。

实质上是个体对生活资源的竞争。

密度与单株材积生长的效益，可以用一定的数学公式来表示，即密度竞争效应幂乘式：V＝KN－a当N趋于最大密度时，a接近于1.5，则V＝KN－3/2，称之为3/2幂法则2）密度对林分干材产量的关系蓄积量W＝V×N，V与N是两个互为消长因子，其乘积值取决于哪个因子居于支配地位。

最终产量恒定法则――在较稀的密度范围内，密度本身起主要作用，林分蓄积量随密度的增大而增大，但当密度增大到一定程度时，密度的竞争效应增强，两个因素的交互作用达到平衡，蓄积量就保持在一定水平上，不再随密度增大而增大，这个水平的高低取决于树种、立地及栽培、集约度等非密度因素。

蓄积量同时决定于单株材积和密度本身两因素，而这两因素之间的关系是互为消长的关系，其中取决于哪个因素占支配地位。

{幼林期：N主导，M随N 而。

达到一定N，M稳定在一定水平上再N，则M。

林分后期：V主导，较稀的林分总蓄积量反而逐渐赶上或超过较密林分。

{阳性树种：N所起作用时间短；阴性树种：…………………长；中性偏阳的树种如杉木仍以较密林分）300株/亩产量高。

6. 与材质的关系{密植林分，树干较易通直（主要对阔叶树种而言），形饱满（尖削度小），分枝细小，有利于自然整枝及减少木材中节疤数量及大小。

稀植林分则相反。

当然，林分过密，干材过于纤细，树冠过于狭窄，也不符合用材和健康要求。

总之，在人工林生长发育的全过程中，造林密度的作用是多方面的，客观上，对各个树种来说，在一定的立地条件及一定的阶段都存在一个最适密度范围，过密过疏都不好。

探索密度作用规律的主要任务就是要把这个最适密度范围确定下来。

三．确定造林密度的原则密度不是一个常数，林木生长的各个时期密度随各种因素的变化而变化，它有一个数量范围。

初始密度是形成林分各个时期的基础，为此我们主要以初始密度来讨论原则。

经营目的，造林树种，立地条件，经营条件，造林技术1. 经营目的主要反映在林种和材种上。

要考虑到结构和功能的统一。

eg: 用材林中培育大径材（锯材、枕材、胶合板材），密度小中小径材（矿柱材、杆材、造纸材），密度大；防护林――水土保持林要求林分迅速覆盖地面，发挥生态效益，较大密度；但水分不稳定区，可利用其原有植被，适当减少乔木树种的造林密度，形成乔灌草林分结构。

经济林，密度稀。

主要是在培育过程中不需疏伐。

超短轮伐期的能源林是以高度密植为其特征的。

2 造林树种喜光、速生的树种宜稀，如杨树、马褂木耐荫而初期生长缓慢的宜密，如侧柏、闽楠干形通直而自然整枝性能较好的宜稀，如杉、檫干形易弯且自然整枝较差的宜密，如马、栎见《林业工作站基础知识》P31――江西省主要树种造林密度参考表3 立地条件立地的好坏是林木生长快慢的最基本的条件。

这个关系比较复杂，从单位面积上能够容纳一定大小的株数来看，立地条件好的地方能够容纳多些，立地条件差的地方少些。

但从经营条件来看，立地条件好的地方适于培育大径材，应适当稀植；（原因在于林木生长快，郁闭分化也早）立地条件差的地方能育中小径材的宜密（以求及时郁闭，随后通过疏伐，使之保持适当密度。

）俗语：肥山稀、瘦山密缓坡稀，陡坡密山顶山腰密度大山洼山足密度小。

但在西部地区大部分地分处于干旱或半干旱状态，水分环境承载力（水分环境容量）是主要限制因子。

上述理论不适宜，故应该以降水资源环境容量来确定密度。

降水资源环境容量――指在无灌溉条件下及无地下水补充土壤水分的干旱半干旱地区，在维持区域生态平衡及水量平衡的前提下，一定的降水资源所能容纳的树木种类及其数量，这个数量体现在林分结构上就是某一树种在不同发育阶段的最大林分密度或单位面积林地上所能容纳的最大林木株数。

现有研究表明，半干旱地区树种的经营密度比现在常规的造林密度要少得多（见教材P73表3－2）。

四、确定造林密度的方法从上面5个方面进行综合分析，即应采用的合理的造林密度，具体的方法如下：1 经验需足够的理论知识及生产经验，从过去人工林采用的不同密度获得不同效果进行判断分析，加以调整，从而确定。

2 试验通过造林试验来确定。

不足：时间长花较大精力和财力但主要树种的造林密度确定可通过小范围试验来进行确定。

3 调查调查现有林分的不同密度，得出密度效应规律。

用得较广4 查图表从密度管理图中获取，如杉木、落叶松、油松、欧美杨、毛白杨第二节种植点的配置人工林种植点配置――是播种点或栽植点在造林地上的间距及其排列方式。

每一种造林密度必须以某种配置方式来体现，如造林密度相同配置不同，则由于植株的受光、营养空间分配状况不同及植株间的关系不同，具有不同的生物学及经济的效果。

一、行状配置――单株（穴）分期有序排列的一种方式。

1. 正方形株行距相等，成正方形，即a=ba苗木配置均匀，有利于树冠均匀发育适于用材林和经济林2. 长方形行距大于株距成长方形，即b>a虽不如正方形配置植株分布均匀，却有利于行内株间提前郁闭和行间进行机械化中耕除草及间作。

在林区还有利于行间更新或保留天然阔叶林，实现栽针保阔。

用材林常用3. 三角形品字形：要求相邻行的种植点彼此错开，成品字形排列。

等腰三角形（图1）正三角形：相邻株种植点排列呈正三角形排列，见图2正三角形配置最均匀，且单位面积上株数可以增加15%，用于平地经济林培育。

因山地定点困难，一般不采用。

＝＝＝＝＝＝＝＝＝3×3667/9=74 三角形如长方形，3×4，则为55株/亩如正三角形，3×3×sin 60°则为85株/亩二．群状配置植株在造林地上呈不均匀的群丛状水分布，群内植株密集，群间距离很大。

特点：群内能很早达到郁闭，有利于抵御外界不良环境因子的危害，可提高造林的成活率。

适应恶劣环境有显著优点，以适用于较差的立地条件及幼年生长缓慢的树种。

随着年龄增长，群内幼树间矛盾逐渐突出，株间竞争加剧，分化明显，应该人为地选株，留优去劣。

方法：大穴密播、簇播。

块状密植等，群的大小要从环境需要出发，从3~5株到十几株。

第三节人工林的树种组成人工林组成——指构成林分的树种林分极其所占比例纯林——由一种树种组成的人工林混交林——由两种或两种以上的树种组成的人工林造林时：树种组成=各树种（包括灌木）株数/全林株数×100%（以株数表示）成林时：树种组成=各乔木树种的胸高断面积/全林总胸高断面积×株数（以 G3表示）一树种组成的特点同龄纯林只能形成结构简单的单层林混交林可形成较为复杂的单层林或复层林总体上说，当前提倡混交林，但步骤上要稳定。