立地质量及林分密度

第4章立地质量及林分密度[本章提要]林分生长量和收获量的高低除与林地固有的生长潜力及其生长潜力的充分利用程度有关系外,还与林分年龄(异龄林的年龄分布) 、林分经营措施（如施肥、疏伐等）等因子相关。

因此，本章将重点介绍立地质量的概念及其评价方法，以及林分密度对林分生长的影响。

同时，也简要地介绍了地位指数表的编制方法和单木竞争指标，为研究林分生长收获预估模型奠定基础。

4.1 立地质量及立地质量的评价方法4.1.1立地和立地质量立地（Site）和立地质量（Site Quality）是两个既有联系又有区别的概念。

立地在生态学上又称作“生境”，指的是“林地环境和由该环境所决定的林地上的植被类型及质量”（美国林学会，1971）。

更确切地说，立地是森林或其他植被类型生存的空间及与之相关的自然因子的综合（马建路，1993）。

它有两个含义，第一，立地这个词具有地理位置的含义；第二，它是指存在于一个特定位置的环境条件（生物、土壤、气候、地文）的综合（Clutter J.L.,1983）。

因此，可以认为立地在一定的时间内是不变的，而且，与生长于其上的树种无关。

但是，立地质量则指在某一立地上既定森林或者其他植被类型的生产潜力，所以立地质量与树种相关联，并有高低之分。

一个既定的立地，对于不同的树种来说，可能会得到不同的立地质量。

立地的调查应包括两个内容，一个是立地的分类，一个是立地质量的评价。

一般来说，具体的森林经营工作总是针对一定的树种和一定的地理区域而言的，因此，在测树学中关于这部分内容是以立地质量评价为主。

4.1.2立地质量评价方法评价立地质量的方法很多，总的来说可分为两大类，即立地质量的直接评定法及间接评定法。

4.1.2.1直接评定法直接评定法（method of direct evaluation）指直接用林分的收获量和生长量的数据来评定立地质量，又可分为：⑴根据林分蓄积量（或收获量）进行立地质量评定①根据固定标准地的长期观测或历史记录资料的评定方法。

②利用正常收获表的预估数据的评定方法。

⑵根据林分高进行立地质量评定对于许多树种，生长在立地质量好的林地上，其树高生长快。

换句话说，对于这些树种，材积生产潜力与树高生长成正相关。

在同龄林中，根据较大林木树高生长过程所反映的材积生产潜力与树高生长之间的关系，受林分密度和间伐的影响不大，因此，根据林分高估计立地质量的方法视作评定立地质量的一种最为常用且行之有效的技术。

4.1.2.2间接评定法间接评定法（method of indirect evaluation）是指根据构成立地质量的因子特性或相关植被类型的生长潜力来评定立地质量的方法，具体方法有：⑴根据不同树种间树木生长量之间的关系进行评定的方法。

⑵多元地位指数法。

⑶植被指示法。

以上简要地介绍了立地质量的评定方法，当采用直接评定法时，要求生长在这一林地上的目的树种至今一直存活着，否则，只能采用间接评定方法。

4.1.3立地质量的直接评定方法4.1.3.1根据林分蓄积量或收获量评定立地质量林分蓄积量是用材林经营中最关心的指标之一，直接利用林分蓄积量评定立地质量既直观又实用。

但是，由于影响林分蓄积量的因子不仅仅是立地质量，因此，采用这种方法时应将林分换算到某一相同密度状态下才为有效，否则，评定结果是难以置信的。

另外，这种评定方法一般适用于同龄林。

⑴利用固定标准地或根据林分蓄积量的历史记录评定立地质量利用固定标准地的蓄积量测定记录，可以得到林分蓄积量及其生长量，将其换算为某一标准林分密度状态下的蓄积量和生长量，即可以评定、比较林分的立地质量。

对于森林经营历史较长、经营集约度高的地区，它是一种较好的评定立地质量的方法，尤其是在不同的轮伐期对同一林地上生长的不同世代的林分，采用相同的经营措施条件下，这种方法是非常直观和实用的。

例如英国的人工林经营体系中，就是利用林分蓄积量和生长量评定林分生长潜力的收获级和产量级。

⑵利用正常收获表的蓄积量估计值评定立地质量正常收获表列示出林分充分利用林地潜力时林分所能达到的蓄积量及其生长量，依据正常收获表中的蓄积量可以评定现实林分立地质量的高低。

使用时，需根据现实林分的年龄、蓄积量及其林分疏密度，换算为正常林分的蓄积量；再由正常收获表即可求出该林分在不同年龄时可能达到的最大蓄积量，这样就可以评定及比较林分间的立地质量高低。

在比较不同林分的立地质量时，需以同一年龄时的蓄积量作为比较的依据。

例如，在美国，利用林龄为１０年时的每公顷蓄积量作为评定立地质量的特定统计量。

这种方法的实用性和有效性取决于有无合适的正常收获表。

4.1.3.2利用林分高评定立地质量林分树高生长扇形分布相关法则由于生态、气候等随机因素的影响，使得林分树高（包括优势树高）生长是一个随机过程，这个过程可用林分树高生长的全体样本函数空间表示。

在林分树高生长样本函数空间中，林分立地质量因子的作用是不容忽视的，这个立地质量因子不能看成随机因子，随着林分年龄的增大，它对林分树高生长的影响而逐渐明显。

这种因立地质量引起树高生长绝对差异随林分年龄增大而加大，使得树高方程生长的样本函数簇呈扇形分布的现象，称为林分树高生长扇形分布相关法则。

林分树高生长呈扇形分布，奠定了地位指数曲线簇的生成法则的基础。

同时，也为利用基准年龄的确定提供了理论依据。

另外由于树高易于测定，而且受林分密度影响较小，因此，利用林分高已成为林业上最常采用的评定立地质量的方法。

在利用林分高评定立地质量的方法中，又依所使用的林分高不同而分为地位级法和地位指数法。

⑴地位级法地位级（Site class）是反映林地生产力的一种相对度量指标，它是依据林分条件平均高与林分平均年龄的关系，按相同年龄时林分条件平均高的变动幅度划分为若干个级数，通常为5—7级，以罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、……符号依次表示立地质量的高低，将每一地位级所对应的各个年龄时的平均高列成表，称为地位级表（如表2—4）。

使用时，先测定林分的平均年龄和林分条件平均高，据此可由地位级表中可查出该林地的地位级。

如果是复层混交林，则应依据主林层中的优势树种来确定地位级。

⑵地位指数法地位指数（Site index）是指在某一立地上特定基准年龄时林分优势木的平均高度值。

依据林分优势木平均高与林分优势木年龄的关系所编制的表称作地位指数表（如表4—4）。

其基本原理是根据各不同林分在某一特定年龄（基准年龄或标准年龄）时的优势木平均高作为评定林地立地质量高低的依据。

这种评定立地质量的方法最早产生于美国，美国学者布鲁斯（Bruce，1926）在编制南方松收获表时首次采用了50年优势木平均高作为地位指数值。

关于基准年龄（亦称作标准年龄、指示年龄、基础年龄等）（Reference Age、Key Age）的确定，至今尚无统一的方法，一般综合考虑以下几个方面：①树高生长趋于稳定后的一个龄阶。

②采伐年龄。

③自然成熟龄的一半年龄。

④材积或树高平均生长最大时的年龄。

一般以１０年为单位，大多以20、30、40、……作为基准年龄，如实生杉木的基准年龄为20年。

有关我国主要树种（人工林）的标准年龄的确定，可参阅《林业专业调查主要技术规定》，1999.中国林业出版社）。

克拉特（Clutter J.L.,1983）指出，对于许多树种，在实际工作中选择什么年龄作为基准年龄，评定的立地质量的优劣结果并没有什么差异。

关于在标准地中确定测高优势木的方法及测高优势木的株数，作法也不尽相同，大致有如下几种：①在林分中测定所有上层木的树高，求其算术平均值作为优势木平均高。

②在每100m2面积的林地上测一株最高树木的树高，以整个标准地或样地内所选测树木树高平均值作为优势木平均高。

③在林分中测定20株以上的优势木（含亚优势木），以其平均值作为优势木平均高。

④测定3～6株均匀分布在标准地或样地内的优势木树高，以其平均值作为优势木平均高。

与地位级法相比，地位指数是一个能够直观地反映立地质量的数量指标，而地位级则只能给予相对等级的概念。

另外，优势木高受林分密度和树种组成的影响较小，并且优势木平均高的测定工作量比林分条件平均高的测定工作量小，因此，地位指数成为比地位级更常采用的评定立地质量的方法。

对于没有受到显著人为干扰的林分，使用地位级或地位指数两种方法评定立地质量，两者没有明显的差异。

但是，地位级法不适用于采用下层抚育伐的林分，地位指数法不适用于采用上层抚育伐（“拔大毛”式）的林分。

若林分受人为干扰较少时，林分条件平均高与林分优势木高之间存在着显著的线性相关，如张少昂（1986）对兴安落叶松天然林各种不同密度林分的优势木高与其条件平均高之间的关系进行了研究，不仅优势木高与条件平均高之间存在着密切的线性相关，而且其相关性与林分密度大小无关。

需要指出，从理论上来说，利用地位指数确定立地质量时，要求决定地位指数的优势木应在其整个生长过程中均应处于优势位置。

⑶多型地位指数曲线地位指数表是以导向曲线为依据编制的，而导向曲线又是根据优势木平均高与年龄之间的关系即优势木高的平均生长过程推出的。

这种方法假设所有立地条件下优势木高的生长过程曲线形状都相同，因此，这种地位指数曲线又被称作同型（或合成）地位指数曲线。

在这种曲线簇中，对于任意两条曲线，一条曲线上任意年龄的树高值与另一条曲线上同一年龄的树高值成一定的比例关系（如图4—4）。

然而许多研究表明，并非所有立地上的优势木高生长曲线都有相同的趋势（如图4—1）。

根据这种非同型的树高曲线簇的性质，可分为分离形的多形相交曲线簇和交叉形的多形相交曲线簇两类（图4—2）。

因此，从20世纪60年代开始出现了多形地位指数曲线（polymorphic site curve）。

利用多型地位指数曲线确定地位指数时，不仅根据优势木平均高，还要引入其它反映立地条件的因子，结合起来评定立地质量。

在这里，引入其它反映立地或立地质量因子的目的，在于利用这个因子将多形树高生长曲线簇转化为若干个同型的树高生长曲线簇。

如Zahner(1962)利用林分的土壤条件作为辅助变量，将一个火炬松的多形地位指数系统分解成３个独立的地位指数方程，即黄土土壤、下层分解良好的非黄土土壤及下层分解差的非黄土土壤３种土壤类型的地位指数方程。

马建路（1993）以红松林型为辅助变量，将红松林地位指数分成五类（即林型）。

在使用这样的地位指数表（或图）时，需要先确定辅助变量，然后决定选用哪种树高曲线图或方程来导出地位指数。

*4.2地位指数表和地位级表的编制*4.2.1同型地位指数表的编制方法以全国杉木专业调查福建试点技术总结资料为例，介绍利用树高调整法编制地位指数表的简要方法及过程。

*4.2.1.1资料收集⑴确定标准地的数量根据未来用表地区范围的大小及该预定编表树种的生长状况，确定标准地的数量，一般在300块以上为宜，使标准地覆盖本地区各种立地条件（如地形、地势、坡度、坡向、坡位或各种土壤类型）及各个年龄。