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文檔簡介
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
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