CN103583309A - 一种确定天然次生林抚育间伐强度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定天然次生林抚育间伐强度的方法，包括以下步骤：1、构建竞争结构单元；2、确定最少保留株数；3、构建竞争结构单元面积最大值与竞争结构单元平均冠半径的函数；4、统计天然次生林林分密度N_现实，求得天然次生林平均冠半径，将该半径作为R通过式（1）计算标准地所在林分最少保留密度N_最少,若N_最少＞N_现实，需要在林内补植林木，最少补植数量=N_最少-N_现实；若N_最少＜N_现实，需进行抚育间伐，最大间伐数量=N_现实-N_最少。本发明方法简单，操作简便，容易掌握，不需要砍伐解析木，可以快速实现抚育间伐，避免不必要的森林资源浪费。

Description

一种确定天然次生林抚育间伐强度的方法

技术领域

本发明属于天然次生林抚育间伐技术，具体涉及一种确定天然次生林抚育间伐强度的方法。

背景技术

林分密度调控是森林生态系统经营的关键技术之一。通过适时适度调整林分密度，可改善林木干形，促进林木直径、树高、材积生长和生物量积累。目前，人工纯林林分密度调控技术比较成熟。大量试验研究表明，密度对林分生长有一定的制约作用，即林分密度效应，研究学者先后构建了平均胸高直径、平均胸高断面积、平均单株材积、单位面积蓄积等个体或群体的大小间关系模型，如密度效应抛物线模型、密度效应倒数模型、密度效应乘幂模型、直径（断面积）密度效应倒数模型等，这些模型指导森林经营密度调控。然而对林分密度效应的研究主要集中于人工纯林，缺乏天然次生林密度调控技术。因此，在天然次生林占有重大比例的中国，有必要研究一种天然次生林抚育间伐技术，提高次生林林分的数量及质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定天然次生林抚育间伐强度的方法，以提高天然次生林经营水平。

本发明提供的确定天然次生林抚育间伐强度的方法，包括以下步骤：

步骤1、构建竞争结构单元

以对象木为中心，在对象木的四个象限内各选一株与对象木最邻近的林木作为竞争木，对象木与四株竞争木组成竞争结构单元，所述四株竞争木围成的平面四边形的面积称为竞争结构单元面积；

步骤2、确定最少保留株数

将单位面积林分划分为若干竞争结构单元，以竞争结构单元面积最大时单位面积林分中的林木株数确定为最少保留株数；

步骤3、构建竞争结构单元面积最大值与竞争结构单元平均冠半径的函数

将式（1）作为竞争结构单元面积最大值与竞争结构单元平均冠半径的函数：

(S)_max＝17.301R²   （1）

式（1）中，(S)_max为竞争结构单元面积最大值，R为竞争结构单元内对象木与竞争木的平均冠幅半径；

步骤4、统计天然次生林林分密度N_现实，求得天然次生林平均冠半径，将该半径作为R通过式（1）计算标准地所在林分最少保留密度N_{最 少},

若N_最少＞N_现实，说明天然次生林林分密度低于标准地所在林分最少保留密度，需要在林内补植林木，最少补植数量=N_最少-N_现实；

若N_最少＜N_现实，说明天然次生林林分密度偏大，林木比较拥挤，需进行抚育间伐，最大间伐数量=N_现实-N_最少。

所述步骤4也可以是预先根据式（1）制作标准地所在林分的竞争结构单元内对象木与竞争木的平均冠半径R与林分最少保留密度N_最少之间对应关系的林分最少保留密度表，再统计天然次生林林分密度N_现实，求得天然次生林平均冠半径，由该半径在林分最少保留密度表上查找相同R对应的N_最少,

若N_最少＞N_现实，说明天然次生林林分密度低于标准地所在林分最少保留密度，需要在林内补植林木，最少补植数量=N_最少-N_现实；

若N_最少＜N_现实，说明天然次生林林分密度偏大，林木比较拥挤，需进行抚育间伐，最大间伐数量=N_现实-N_最少。

本发明的特点是，通过拟合林分地上部分生物量与郁闭度的关系模型，确定次生林生物量最大时的林分郁闭度，构建竞争结构单元，建立最大竞争结构单元面积与竞争结构单元平均冠半径的函数，得到不同竞争结构单元平均冠半径对应的林分密度，即林分最少保留密度表，为次生林抚育间伐提供参考依据。

运用林分最少保留密度表能够获得在不同竞争格局、林分密度、林木大小下的抚育强度。经标准地林分试验证明，计算林分中竞争结构单元的平均冠半径，再查定对应林分的最少保留密度表，根据现实林分的密度与最少保留密度之间的关系，确定次生林最大抚育强度，抚育方案合理，能够较好地满足对林分实施抚育间伐的预期要求，克服了凭经验制定抚育间伐强度的方案。

本发明中的方法可在任何天然次生林抚育间伐时进行推广应用，特别适合南方集体林区集体林权制度改革后天然次生林经营过程中实施。

本发明的有益效果如下：

1）本发明通过调查天然次生林林分树冠冠幅平均值，根据林分郁闭度与林分密度的关系，确定合适保留密度，方法简单，操作简便，容易掌握，本方法实施后，改善林分结构，促进林分生长，提高林分质量，效果明显；

2）本发明不需要砍伐解析木，可以快速实现抚育间伐，避免不必要的森林资源浪费，能够保证林分可持续经营效果；

3）通过本发明的实施，可以提升林分景观价值，特别是自然保护区或森林公园的景观价值，更能吸引游客。

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的实施方案。

附图说明

图1是竞争结构单元示意图。

具体实施方式

实施例1

确定天然次生林抚育间伐强度的方法，包括以下步骤：

1）构建竞争结构单元

竞争结构单元定义为以对象木为中心，其四个象限内各选一株与对象木最邻近的林木作为竞争木，对象木与4株竞争木组成结构单元。对象木四个象限内最邻近的四株竞争木围成的平面四边形的面积称为竞争结构单元面积，如图1所示，其中A为对象木，B、C、D、E分别为对象木各象限内最邻近竞争木，∠1、∠2、∠3、∠4分别代表∠BAC、∠CAD、∠DAE、∠EAB。AB、AC、AD、AE分别为对象木与四株竞争木的水平距离。因为竞争结构单元构成平面四边形，而对象木与四株竞争木的距离联线把竞争结构单元分成四个任意三角形。图1中，竞争结构单元中已知对象木与四株竞争木的距离，令：|AB|＝d₁、|AC|＝d₂、|AD|＝d₃、|AE|＝d₄，那么：

$\begin{array}{c}{S}_{\mathrm{BCDE}}=S_{\mathrm{\ΔABC}}+S_{\mathrm{\ΔACD}}+S_{\mathrm{\ΔADE}}+S_{\mathrm{\ΔABE}}\\ =\frac{1}{2}{d}_1*d_2\sin \∠1+\frac{1}{2}{d}_2*d_3\sin \∠2+\frac{1}{2}{d}_3*d_4\sin \∠3+\frac{1}{2}{d}_1*d_4\sin \∠4\end{array}$

因0＜sin∠1≤1，同理可知，0＜sin∠2≤1、0＜sin∠3≤1、0＜sin∠4≤1，可得：

${\left(S_{\mathrm{BCDE}}\right)}_{\max }=\frac{1}{2}{d}_1*d_2+\frac{1}{2}{d}_2*d_3+\frac{1}{2}{d}_3*d_4+\frac{1}{2}{d}_1*d_4$

当且仅当时，(S_BCDE)_max成立。所以，当E、A、C三株林木共线和B、A、D三株木木共线且相互垂直时，竞争结构单元面积最大。因此，平面四边形面积有最大值，其面积有下界但没有最小值。

2）确定最少保留株数

将单位面积林分划分为若干竞争结构单元，以竞争结构单元面积最大时单位面积林分中的林木株数确定为最少保留株数。

竞争结构单元面积最大时，单位面积（hm²）上的竞争结构单元的个数最少，而每个竞争结构单元林木的容纳量为5株，则单位面积林分最少保留株数等于最少竞争结构单元个数与每个竞争结构单元林木的株数（5株）的积。

3）构建竞争结构单元面积最大值与竞争结构单元平均冠半径的函数

将式（1）作为竞争结构单元面积最大值与竞争结构单元平均冠半径的函数：

(S)_max＝17.301R²   （1）

式（1）中，(S)_max为竞争结构单元面积最大值，R为竞争结构单元内对象木与竞争木的平均冠幅半径。

假设对象木与竞争木的平均冠幅半径为R，L为对象木与其相邻4株竞争木距离的平均值。根据林分郁闭度的定义可知：P=2R/L，若控制以生物量最大为经营目标的次生林的郁闭度为0.68，则平均冠幅半径R和对象木与其相邻4株竞争木距离的平均值L有以下关系。由0.68=2R/L可知，L=R/0.34。竞争结构单元面积最大值与竞争结构单元平均冠半径的函数：(S_BCDE)_max＝2L²＝2(R/0.34)²＝17.301R²。根据此函数可得标准地所在林分不同竞争结构单元平均冠半径R对应的林分最少保留密度N_最少，即表1—标准地所在林分最少保留密度表。

表1 标准地所在林分最少保留密度表

因此，根据任意现实林分的竞争结构单元的平均冠半径，查定表1得知林分的最少保留株数，因而估算抚育间伐的最大强度。

应用时，随机抽取研究区标准地调查数据，统计林分内现有林木株数（简称N_现实），求得次生林平均冠半径，根据该半径通过查定次生林最少保留密度表中相同的R，可得标准地所在林分最少保留密度（简称N_最少）。根据生物量最大的最少保留密度的内涵，可知：

若N_最少＞N_现实，说明现实林分密度低于标准地所在林分最少保留密度，需要在林内补植林木，最少补植数量=N_最少-N_现实。

若N_最少＜N_现实，说明现实林分密度偏大，林木比较拥挤，进行抚育间伐，最大间伐数量=N_现实-N_最少。

以某标准地为例计算次生林林分抚育间伐强度。形状和大小为20m×20m的标准地内共计94株林木。根据标准地每木检尺数据，统计林分平均冠半径为1.2m，查表1得知，单位面积林分内最少保留株数为2010（株/hm²），则该样地上最少保留密度约为81株，即最大抚育强度为13株。

实施例2

本发明方法中的步骤4）也可以在统计天然次生林林分密度N_现实，求得天然次生林平均冠半径后，将该半径作为R通过式（1）直接计算标准地所在林分最少保留密度N_最少,再比较N_最少与N_现实来确定是否补植或间伐林木。

Claims (2)

1.一种确定天然次生林抚育间伐强度的方法，其特征是包括以下步骤：

步骤1、构建竞争结构单元

以对象木为中心，在对象木的四个象限内各选一株与对象木最邻近的林木作为竞争木，对象木与四株竞争木组成竞争结构单元，所述四株竞争木围成的平面四边形的面积称为竞争结构单元面积；

步骤2、确定最少保留株数

将单位面积林分划分为若干竞争结构单元，以竞争结构单元面积最大时单位面积林分中的林木株数确定为最少保留株数；

步骤3、构建竞争结构单元面积最大值与竞争结构单元平均冠半径的函数

将式（1）作为竞争结构单元面积最大值与竞争结构单元平均冠半径的函数：

(S)_max＝17.301R²   （1）

式（1）中，(S)_max为竞争结构单元面积最大值，R为竞争结构单元内对象木与竞争木的平均冠幅半径；

步骤4、统计天然次生林林分密度N_现实，求得天然次生林平均冠半径，将该半径作为R通过式（1）计算标准地所在林分最少保留密度N_最少,

若N_最少＞N_现实，说明天然次生林林分密度低于标准地所在林分最少保留密度，需要在林内补植林木，最少补植数量=N_最少-N_现实；

若N_最少＜N_现实，说明天然次生林林分密度偏大，林木比较拥挤，需进行抚育间伐，最大间伐数量=N_现实-N_最少。

2.根据权利要求1所述的确定天然次生林抚育间伐强度的方法，其特征是所述步骤4是预先根据式（1）制作标准地所在林分的竞争结构单元内对象木与竞争木的平均冠半径R与林分最少保留密度N_{最 少}之间对应关系的林分最少保留密度表，再统计天然次生林林分密度N_现实，求得天然次生林平均冠半径，由该半径在林分最少保留密度表上查找相同R对应的N_最少,

若N_最少＞N_现实，说明天然次生林林分密度低于标准地所在林分最少保留密度，需要在林内补植林木，最少补植数量=N_最少-N_现实；

若N_最少＜N_现实，说明天然次生林林分密度偏大，林木比较拥挤，需进行抚育间伐，最大间伐数量=N_现实-N_最少。

Images