柳杉人工林林分密度两种确定方法的分析

2015-11-15童德章

绿色科技 2015年8期

童德章

（福建省连城县姑田林业管理站，福建连城366299）

1 引言

林分密度是否合理，对林木的生长有着直接的影响，从而使林分的收获量也受到很大的影响。所以在对森林进行培育的时候，对林分密度进行调整十分重要，特别是在速生丰产林中，对特定材种的培育更要注意林分密度，在经营管理中非常重要的一项措施就是对密度进行控制。对林分密度进行确定有两种方法，一种方法主要是通过建立回归关系，将现实的林分密度作为回归关系中的因变量，对林分密度进行分析确定；还有一种方法是要根据林木的冠幅面积对林分密度进行理论推算，这就需要利用到回归方程，回归方程额因变量为林木的冠幅和胸径。

2 人工林林分密度的确定及其原则

林分密度对于树木生长有着重要的作用，人工林林分密度的确定非常复杂，需要注意以下事项。

（1）林分密度和经营目的的关系：①用材林，大径材造林密度宜小一些，小径材造林密度宜大一些，速生培育，将造林密度降低；②水土保持林，对林地上的植被资源进行充分利用，将具有水土保持功能的乔木层造林密度减小，促进其水土保持能力的提高，更快形成能够发挥水土保持功能的林木结构。

（2）立地条件对林分密度的影响：根据以往种植经验，都表明林分密度大的地方立地条件较好，林分密度小的地方立地条件不佳。

（3）培育技术措施影响林分密度，对林木采取稀植的培育技术，林木生长得越集约，林木生长的速度加快，提高林分密度。

（4）经济因素对林分密度的影响，对林分密度进行分析，要对投入产出进行分析对比，根据实际经济情况来确定林分密度。

3 柳杉人工林林分密度两种确定方法

3.1 取样

文章的研究资料来源于连城县赖源乡河祠村和曲溪乡罗胜村两个不同密度柳杉分布产区，柳杉小班在生长正常的情况下，设置的标准地总共有64块，标准地对柳杉林分的胸径要求在5～25cm之间，郁闭度要求在0.6～0.8之间，立地指数全部要求达到16以上（即立地质量等级为Ⅰ、Ⅱ类），林分平均密度分布于608～3 558株／hm2（44～246株／亩）。在这64块标准地内选取了737株柳杉进行测定，对柳杉进行测定主要目的是明确柳杉的径阶是否正常生长、柳杉是否出现偏冠现象、柳杉是否遭遇病虫害，并根据这些测定的内容来确定柳杉样木冠幅的成对值和柳杉胸径成对值。对柳杉测定的径阶、其中符合标准的数量、总共测定冠幅的柳杉株数进行整理，见表1。在调查的过程中，对冠幅的东西、南北方位的直径是采用皮尺来测量的，精确度要达到0.01m；对样木的胸径进行测量则采用树钢围尺，精确度须达到0.1cm。

表1 柳杉径阶、标准地数、测定冠幅统计

3.2 建模

林木在生长的过程中，在光合作用的影响下，对林木的生长发育有很大的有利影响，主要表现为树木的冠幅在不断延伸，树木的高度和胸径不断增加，材积也相应变大，林木随着材积的不断增长，在单位林地内能够容纳的树木也就变少。本文研究资料中的相关人员从林分的生长规律出发，以柳杉树种的相关生物特性为依据，对经过实际测量过的样本进行分析，对其密度、胸径、冠幅等相关因素的对值关系用图式的形式表现出来，为了更好地对林分密度和林木的相关因素进行描绘，本文选择5种数学模型来进行描绘，具体情况见表2。

3.3 确定林分密度并对其进行分析

根据表2，可以看出，每一个方程的相关系数取绝对值，都能够超过0.78，这就说明具有较好的回归效果。本文中对柳杉林分密度、柳杉胸径以及柳杉的冠幅进行研究分析，主要采用的是表2中的5式和10式作为最优数学模型，其相关系数最大。如下：

表2 各数学模型参数结果

根据公式（2），可以将柳杉的冠幅平均直径cw在各径阶的情况下计算出来，当郁闭度为1.0的时候，柳杉标准林地在单位面积内可以接受种植的最大密度可以通过以下公式进行计算：

柳杉适宜在阳光充足的地方生长，柳杉的生长需要充足的水分，对气温要求控制在14～19℃范围内，适宜在温暖湿润气候下生长。以相关资料为依据，可以看出，柳杉的林分郁闭度的值越大，说明柳杉在这种情况下生长得就越快。当将柳杉投入到生产中的时候，要保证柳杉林分的郁闭度为1.0是十分困难的；即使柳杉林分的郁闭度达到1.0，一些不利的因素也会影响到柳杉的生长发育，并对其卫生状况也会造成影响。所以，在培育柳杉商品材的时候，对郁闭度的要求一般控制在0.6～0.8的范围内。为确保对柳杉林分密度进行合理的评定，就要求以等级为依据，这就需要对柳杉的经营密度进行划分，根据不同的等级标准进行评定，柳杉林分的经营密度Ki可以分为0.6、0.7、0.8、0.9等几个等级。以相关调查资料为依据，0.8等级是最符合柳杉人工林生长的经营密度等级。要计算柳杉林分的合理密度，可以以下面公式为标准进行计算：

通过对公式（1）和公式（4）的计算结果进行整理，得出表3。

表3 各径阶林分密度一览

郁闭度在0.6～0.8的范围属于标准的，本文根据此标准认为：以计算结果为依据，发现公式（1）和公式（4）存在差异，可以进行对比，形成公式（1）和公式（4）之间的差异主要是由于采用的经营密度具有不相同的级别。根据表3，可以知道：在林分处于幼龄和中龄的时期，根据柳杉的林分密度和柳杉的胸径，来进行回归计算，计算所得出的柳杉冠幅的回归关系要大于柳杉林分密度的回归关系；当林分的胸径达到平均值20cm的时候，林分密度——胸径的回归关系与冠幅——胸径的回归关系基本相同；根据表3，我们可以得出以下结论，如果立地条件属于Ⅰ、Ⅱ类地，在这种情况下，仅仅对柳杉林分的平均胸径进行考虑，那么可以确定2408株／hm2（164株／亩）为柳杉人工林的初植密度；当培育的柳杉中径材D为14cm的时候，1 510～1 660株／hm2（100～110株／亩）则为柳杉的标准林分密度；如果柳杉的大径材D达到26cm，那么745～912株／hm2（50～65株／亩）为最适宜的林分密度。

4 高产人工林林分密度分析

4.1 胸径与密度关系的建立

根据数对（¯D，N），对其关系的计算需要采用电子计算机，计算结果如下：N＝－1652.77＋48554.74／¯D，r’＝0.98，说明林分的平均胸径与林分的密度回归关系有着明显的关系。

4.2 建立平均单株材积与密度的关系

由数对（N，M），对其模型进行计算得出：

M＝6650.17 N－1.516649，r’＝0.97。式中 M 为平均单株材积（m3）；N 为林分单位面积株数（株／hm2）。根据回归结果可以知道，林分的平均单株材积与林分密度之间有着比较明显的关系，对林分平均单株材积进行预估可以利用林分密度来进行。同时，根据系数β＝－1.516649，可以知道，柳杉人工林是符合二分之三密度法则的，二分之三的密度法则为r＝aN－β。

4.3 利用不同数学模型表现经营密度

对收集的样地资料用公式进行计算，可以得出两种模型的经营密度相关数值，一般包括平均值、极距、标准差等，具体情况如表4。根据表4可以知道，经营密度达到0.7178为最大密度模型，与传统的经营密度中值0.75非常接近，采用任何一种传统的定性方法，其郁闭度的分布范围都在0.6～0.9内，但是本文中的柳杉林中的郁闭度的范围在0.53～1.01内，其范围比较广，并且两端的频数也比较少，呈现出峰状。经营度的极端值大于1，这说明对其采取的抚育间伐措施没有取得预期的效果。在小地形、小气候的小生态环境下，柳杉人工林实现高产要达到不受经营密度变化的影响是很困难的，不符合柳杉生长的客观规律，所以在进行柳杉人工林建设的时候，对经营密度进行合理控制十分重要，并将一些干扰的随机因素进行排除，降低经营密度对柳杉生长的影响，对经营密度进行合理控制可以以半峰宽原理为依据。