《樹木生長量測定》PPT課件

1、第 7 章 樹木生長量測定,概述：樹木生長是由木質(zhì)部與韌皮部之間的形成層進(jìn)行細(xì)胞分裂，使橫斷面增粗，縱向增高，由于樹木橫斷面的增粗，縱向增高，樹干的材積、重量等也隨著發(fā)生變化，這種變化叫生長，變化的數(shù)量叫生長量。,生長量是重要的調(diào)查因子，其重要性表現(xiàn)為: 根據(jù)生長量的大小檢驗(yàn)經(jīng)營措施是否合理。 樹高生長量常作為評定立地質(zhì)量的依據(jù)。 研究樹種生物學(xué)特性，如根據(jù)樹種生長速度，確定速生樹種、慢生樹種及劃分不同生長發(fā)育階段等。 研究生長量變化規(guī)律可以確定森林成熟時(shí)間，作為森林采伐的重要依據(jù)。,7.1 樹木年齡的測定 年輪法 根據(jù)樹木在橫斷面上每年增加一輪的特點(diǎn)，確定樹木年齡。 在正常情況下，一年間生長

2、所形成的年輪是一個(gè)閉合環(huán)，環(huán)內(nèi)能清晰地看出春材和秋材，春材顏色淺、距離較寬，秋材顏色深且窄。春、秋材合起來為一年長的。, 生長錐法 生長錐是測定樹木年齡和直徑生長量的專用工具。 使用方法：將錐筒插入錐柄的方孔上，右手握住柄的中間，左手扶住錐筒，垂直樹干將錐筒按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。穿過髓心后倒退，再用探取桿插入筒中取出木條，在木條上查數(shù)年輪。,數(shù)輪生枝 有些針葉樹，如馬尾松、黃山松等，每年在樹的頂端生長一輪側(cè)枝，可直接在樹干上查數(shù)枝條的環(huán)數(shù)，一輪枝條即一年，判斷樹木年齡。 小樹年齡確定準(zhǔn)確，大樹、老樹易出現(xiàn)誤差，因樹高看不清及老樹樹干下部的技痕不明顯。 贛南有少數(shù)地方一年抽二次梢，出現(xiàn)兩輪。,查造林

3、技術(shù)檔案 對人工林適用，查出造林的年份進(jìn)行推算，或訪問當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)人員。 目測法 根據(jù)樹木的大小、樹皮顏色等外部特征目測年齡，有一定誤差。在大面積森林調(diào)查時(shí)，往往只要測定齡級或齡組，憑經(jīng)驗(yàn)可以準(zhǔn)確地目測齡級或齡組。,7.2 樹木生長量的概念和種類 7.2.1 樹木生長量的定義 隨著年齡的增加，樹木各調(diào)查因子所發(fā)生的變化叫生長，變化的數(shù)量叫生長量。 生長量是時(shí)間的函數(shù) 生長量一般以年（t）為單位,7.2.2 樹木生長量種類 1. 按調(diào)查因子 胸徑、樹高、材積等生長量 2. 按時(shí)間長短 年生長量，定期生長量 3. 按相對、絕對值 絕對生長量、相對生長量 以時(shí)間長短劃分生長量的種類（以材積為例） 總生長

4、量 Vt 樹木從開始生長到 t 年時(shí)材積積累的總量。 總平均生長量 Vt/ t 總生長量除以年齡，表示 t 年期間每年平均生長的材積。, 定期生長量 ZnVt Vt-n 樹木在某一期間的生長量。Vt 為現(xiàn)在樹干材積，Vt-n 為n年前樹干材積，則n年間材積生長量叫定期生長量。 定期平均生長量 n（VtVt-n）/n 定期生長量除以定期年數(shù)（n）。表示n年間平均每年生長的材積。 年生長量 ZVt Vt-1 一年內(nèi)的生長量。樹木年生長量很小，不易測準(zhǔn)，常用定期平均生長量代替。 P174-175實(shí)例,7.3 樹木生長方程 總生長曲線 總生長量指某時(shí)間所生長的總量。如果用一條曲線表示某調(diào)查因子在各年齡

5、時(shí)期的總生長量，稱該曲線為總生長量曲線，簡稱生長曲線，也叫生長過程。,紫果云杉樹高生長曲線,繪制生長曲線需要知道各年齡時(shí)期的總生長量，獲 取總生長量的途徑：定期測定；樹干解析法。 有各年齡總生長量，可繪制生長曲線。生長曲線的線 型主要有兩類：一類呈“S”型，一類呈反“J”型。,“S”型生長曲線特點(diǎn)：隨年齡增加，總量也增加，增加的速度：慢 快 慢。根據(jù)這一特點(diǎn)，把生長過程劃分三個(gè)生長發(fā)育階段：第一個(gè)拐彎點(diǎn)前，為幼齡階段，第一與第二拐點(diǎn)之間，為中、壯齡階段，第二拐點(diǎn)以后為成熟齡階段。像D、H、V等調(diào)查因子生長過程呈“S”型。 反“J”型生長曲線特點(diǎn)：隨年齡的增長生長量減少，像形數(shù)、形率、株數(shù)等因子

6、。反“J”型曲線簡單。, 生長方程 用數(shù)學(xué)方程式表達(dá)生長曲線稱生長方程,又稱生長理論方程： 表達(dá)生長曲線的數(shù)學(xué)方程式很多，見P176-177 介紹二個(gè)實(shí)例： 例1 一株265年紅松的樹高生長過程 利用樹干解析方法，得到該紅松樹高生長過程，見P178,P178,利用年齡與樹高實(shí)測值建立數(shù)學(xué)模型：,將各年齡代入方程，得到各年齡時(shí)期樹高預(yù)測值(理論值見表)，繪成曲線，為理論生長曲線,例2 一株92年興安落葉松的樹高生長過程 利用樹干解析方法，獲得該樹各年齡樹高生長量（見表），擬合數(shù)學(xué)方程式： 把各年齡代入方程式，可得到各年齡時(shí)期的樹高生長量預(yù)測值（理論值見表），用預(yù)測值可繪制生長曲線圖。,實(shí)例分析

7、不同樹種其生長過程不一樣。 二株樹樹高的實(shí)測值和預(yù)測值非常接近，說明數(shù)學(xué)方程式對生長過程擬合很成功，意味著不同生長過程，要采用不同數(shù)學(xué)方程式擬合，不能用統(tǒng)一的方程式擬合所有的生長過程。 有了總生長量方程式，分析樹木的其它生長量非常方便。 生長方程擬合方法 根據(jù)最小二乘法原理擬合,7.4 連年生長量和平均生長量的關(guān)系 7.4.1 連年生長量 Z 連年生長量指一年生長的數(shù)量。從樹的一生來看，年 生長量可理解為樹木生長速度，用方程式表示： 對總生長量方程求一階導(dǎo)數(shù)，近似作為連年生長量 的生長方程。 若： 為總生長量方程式 則連年生長量方程式為：,以256年紅松為例：根據(jù)樹干解析資料（P178）用 R

8、ichards模型建立總生長方程： 對方程求一階導(dǎo)數(shù)得連年生長量方程： 把不同的年齡代入方程式，得到各年齡時(shí)期的連年 生長量，繪成曲線為連年生長量曲線。,利用求極值的方法，對Z求一階導(dǎo)數(shù)（即對H求二階 導(dǎo)數(shù)），并令其等于0，可以求出連年生長量極大值時(shí)的 年齡及生長量。 解： 該樹樹高在54年時(shí)連年生長量最大,達(dá)到0.1904m。,7.4.2 平均生長量 指總平均生長量，即樹木在某一時(shí)期內(nèi)平均生長的數(shù)量，反映在該時(shí)期內(nèi)樹木平均生長速度。 若已知總生長量方程 y =f (t)，則平均生長量方程為： = y/t = f (t) /t 以256年紅松樹高總生長量為例 總生長量方程 y = f (t)

9、被 t 除，得平均生長量方程。 把不同年齡代入，得到各年齡樹高平均生長量，繪成曲線為樹高平均生長量曲線。,對平均生長量方程 求導(dǎo)，并令其等于0，可求出極大值時(shí)年齡及極大值： 解: 最大值時(shí)年齡為99年，最大生長量為0.1617m,7.4.3 連年生長量 (Z) 與平均生長量()的關(guān)系 前提:同一株樹同一個(gè)調(diào)查因子Z與的關(guān)系。 通過 Z 、兩條生長曲線可分析兩者的關(guān)系。 幼齡階段，兩者都隨年齡增加而增加，但 Z 增加的速度比快。 Z 達(dá)到高峰期的時(shí)間比要早。 達(dá)到高峰期時(shí)，Z =，兩條曲線相交。 （若是材積調(diào)查因子，該年齡為數(shù)量成熟齡） 達(dá)到高峰期前 Z ，高峰后 Z ,7.5 生長率 7.5.

10、1 生長率的定義 生長率是年生長量與總生長量的百分比。以材積為例： 定義式 ZV 表示（a-1） a 年所生長的材積 V 表示（a-1）年所生長的總材積 生長率是相對值，表示樹木在某一期間的相對生長速度。 主要作用：可用來比較不同樹種生長速度；計(jì)算生長量。,7.5.2 普雷斯勒生長率公式（以材積為例） 分析，由： 分子用定期平均生長量： 分母以期初期末平均材積： 代入定義式：,7.5.2 各調(diào)查因子生長率之間的關(guān)系 普雷斯勒生長率公式: 直接求Pv 、PH 、PD ，對于伐倒木沒問題，對于立木，只有PD可以求出， Pv 、PH 不行。 思路：分析PD與 PH 、 Pv之間關(guān)系，利用關(guān)系式推算P

11、v 。,斷面積生長率 (Pg ) 與胸生長率 (PD) 的關(guān)系 已知： 兩邊取對數(shù)： 兩邊微分： dg，dD 看成斷面積和胸徑的增量，即年生長量的近 似值：, 樹高生長率(PH)與胸徑生長率(PD)的關(guān)系 假設(shè)H與D的關(guān)系為冪函數(shù)關(guān)系 k 值是樹高生長與胸徑生長的比值，可看成是樹高生長能力的指數(shù)。,k 一般變化在 0 2 之間，k 值的大小與樹高的生長發(fā)育階段有關(guān)，以三種典型樹高生長發(fā)育階段概括。 當(dāng)樹年齡較大，樹高生長趨于停止時(shí)，k0 PHkPD PH 0 當(dāng)樹高生長與胸徑生長成正比時(shí)，k1 有：PHPD 當(dāng)樹高生長旺盛時(shí)，k2 有：PH2PD 上面對三種典型的情況進(jìn)行概括，具體到某株樹如何

12、確定，后面介紹。, 材積生長率(Pv)與胸徑生長率(PD)、樹高生長率(PH)、形數(shù)生率(Pf)的關(guān)系 立木材積三要素： 兩邊取對數(shù)： 兩邊偏微分： 假設(shè)Pf等于0，有：,分析Pf 0：對于成熟林，短時(shí)期 f 變化很小，可近似看成常數(shù)，即Pf 0。對于幼齡林或中齡林，樹木生長比較快，f 變化較大，要特別慎重。 關(guān)系式 為測 PD PV Zv 奠定了基礎(chǔ)。 其中： 注意適用條件：生長較慢、間隔期短的成熟林。,7.5.4 施耐德材積生長率公式 d 去皮胸徑,n 胸高處外側(cè)半徑上1cm的年輪數(shù) K 系數(shù),推導(dǎo)： n為胸高處外側(cè)1cm的年輪數(shù)，則胸徑最近n年定期生 長量為(1+1)cm；定期平均生長量

13、：（1+1）/n2/n=Zd， 即：Zd為最近n年胸徑連年生長量。 根據(jù)生長率定義：PD%Zd/d100 用 Zd2/n 代入定義式： PD%Zd/d100 由： 令： ；有,K值的確定：K200(k+2) k 值是表示樹高生長能力的一個(gè)指標(biāo)，根據(jù)PH與PD的關(guān)系，當(dāng)樹高生長旺盛時(shí)，k2，K800；當(dāng)樹高生長速度中等時(shí)， k1，K600；當(dāng)樹高生長趨于停止時(shí)，k0，K400。K 的大小取決于 k 的大小，k 與樹木的生長發(fā)育階段有關(guān)，具體確定根據(jù)樹木的外部形態(tài)：樹冠長度占樹高的百分?jǐn)?shù)；樹高生長的狀況。根據(jù)上述二項(xiàng)編制成表，查表確定K值(P195)。,7.6 樹木生長量的測定 7.6.1 伐倒木

14、生長量的測定 直徑生長量的測定 用柴刀在要測定的部位 砍個(gè)缺口，量取最外邊n個(gè)年輪的寬度(L)，2 L 即為該 部位最近n年的直徑生長量，由此計(jì)算連年生長量。 定期生長量（最近n年生長量）2L 連年生長量2L/n 生長率 求n年前直徑：Da-nDa2L, 樹高生長量的測定 把樹梢鋸斷，數(shù)園盤年輪為n，則該斷面至樹梢的長度為最近n年樹高的定期生長量（Hn），并由此推算連年生長量。 定期生長量 Hn 連年生長量 Hn /n 樹高生長率PH n年前樹高 Ha-n Ha Hn, 材積生長量的測定 思路：用區(qū)分求積分別計(jì)算現(xiàn)在去皮材積（ Va）和n年前去皮材積（ Va-n），兩者之差為最近n年材積生長量

15、。 關(guān)鍵：求n年前去皮材積 Va-n 求n年前各區(qū)分段中央直徑 先區(qū)分，在各區(qū)分段的中央部位砍一缺口量最近n個(gè)年輪的寬度L，2L為最近n年直徑生長量。 Da-n Da 2L, 求n年前樹高：Ha-n 在樹梢找到年輪數(shù)為n輪的部位，量該斷面到樹梢頂端的長度為最近n年樹高生長量ZH。 Ha-nHaZH n年前材積： Va-n 有各區(qū)分段n年前直徑和n年前樹高，按區(qū)分求積法可求出n年前材積: Va-n 。 則：材積最近n年定期生長量Va Va-n 最近n年材積連年生長量材積定期生長量/n 最近n年材積生長率Pv：,7.6.2 立木材積生長量的測定 立木材積的生長量不能用求伐倒木生長量方法，因立 木上部直徑Da、Da-n及Ha-n無法測定，要用其它方法求算。 PV%ZV/V100； ZVVPV%； 求PV 。利用施耐德生長率公式： 測D及皮厚B，則dD2B；用生長錐測胸高處外側(cè)1cm寬度的年齡數(shù)n；目測樹冠的長度及立木的生長情況，由此查表確定系數(shù)K值；代入 計(jì)算 ZV ZVVPV,7.7 樹干解析 將樹干伐倒，按區(qū)分求積的要求在每區(qū)分段的中央斷面鋸下園盤，通過內(nèi)業(yè)計(jì)算，可以得到各調(diào)查因子的生長量及生長過程，這種分析樹木生長過程的方法叫樹干解析。 具體的操作放到實(shí)習(xí)中做。,小結(jié) 生長量的概念、種類、作用；樹木年齡的測定，易理解。 生長曲