林学概论第二章 森林的概念与特征.docx

1、林学概论 第二章 森林的概念与特征第二章 森林的概念与特征一、教学内容森林的概念和特征；森林的植物组成，林分的特征及调查方法。二、教学目的掌握森林的植物组成，林分的特征及调查方法。三、教学重点及难点 林分的特征及调查方法。四、授课方法及手段 板书五、讲课具体内容第二章 森林的概念与特征21森林的概念与特点211森林的概念森林是一个简单的名词，又是一个复杂的概念。一般人都知道“众木为林”，汉淮南子一书中，就把“木丛曰林”作为森林的定义。但那只是人们认识森林的感性时期，很是肤浅。后来有“大地之上树木丛生，谓之森林”之说。把森林看成活树的集聚；又有“森林是林木和林地的总称的定义，把林木和林地视为统一

2、体，在认识森林上大大进了一步。一直到当代，把森林看作是一种“生物地理群落”或“生态系统”。更好地揭露了森林的本质，这已是一个较为复杂的概念。博采众多的森林定义，归纳成简短的文字。可以说：森林是以乔木树种为主的具有一定面积和密度的木本植物群落，受环境的制约又影响（改造）环境，形成独特的（有区别的）生态系统整体。要理解这个定义，必须理解以下四方面的意义：（1）乔木树种为主；（2）具有一定面积；（3）具有一定密度；（4）生态系统整体。森林必须以乔木为主，这可以看作是人们的习惯标准，它不应是严格的本质的因素，因为不少灌木树种在不同地区条件下可以生长的比某些乔木树种还高。我们可以理解为：乔木无疑组成森林

3、，而灌木往往构不成森林。这里要看它们对外境的影响程度建群作用明显与否，联系森林资源调查工作，灌木算不算森林，实践中还欠统一。目前没有定论，暴马丁香最高可达14m高，但无法称为森林。定的面积也是说这片林木对周围环境是否产生了明显的影响。如果面积小、林木数量少，郡落产生不了对环境的朗显影响，是不能称为森林的。 一定密度和定面积紧密相关。一般认为，面积再大的果园不能称为森林，其原因就是稀疏的树木，不能形成群体环境而明显的影响周围地区。但密度的更重要的意义在于形成森林内部的结构和塑造林木的良好作用。 生态系统整体，是以上三方面因素形成的综合指标。林木受环境的制约又影响着外界环境，这个相互作用，不是更新

4、造林时就具有的，也不是在森林发育的任何时期两方面的作用都是均衡的。环境决定了林木能否生存，幼苗或幼树影响环境能力很弱，只有郁闭成林，对环境的作用才明显起来。此时，森林更加稳定，生物量逐渐增加，食物链(网)更加完整，生态系统的功能加强，形成有区别的、有独特特征的森林生态系统。212森林的特点（1）树木寿命长，生长周期长树木是多年生植物，其寿命短的数十年，长则数百年，甚至可达千年以上，这就决定了林业生产的周期长。同时，在生产实践中，无论是对某一树种的评价，或者是确定某种措施的合理性，都需要从长计议，不应仅仅根据一时的表现，也不能只从眼前效果考虑。（2）森林成分复杂，产品丰富多彩（森林是陆地上最丰富

5、的物种资源库）森林的组成成分非常复杂，表现在不仅含有乔木、灌木、草本植物、鸟类、兽类、小动物、昆虫及各种微生物，而且这些生物的种类众多。森林为大量植物、动物及其他生物创造了生存的条件和生活的物质基础。据统计，地球上物种现有1000万多种。仅热带雨林群落内就聚集着200400万种。陆地植物有90%以上存在于森林中，草原植物和农作物种类远远比不上森林植物丰富多彩。我国东北长白山和小兴安岭林区，是北温带针叶阔叶混交林典型区，那里蕴藏着丰富的动、植物资源，有高等植物1200多种，仅药用植物就达200余种，有动物360种，其中鸟类280种，其他土壤中生存的动物、微生物更不计其数。所以，森林，特别是原始森

6、林，是各类气候带中最丰富、最珍贵的物种宝库“基因库”，是人类探索、研究、发掘生物资源及自然遗产的重要基地，对发展科学，改善人类生活、生存环境具有重要的意义。在世界各地原始森林中生存、生活着的珍贵、稀有动物、植物和其他物种，都是经过千百万年发展形成的，直到现有人类利用了的还是极少数，大量的还有待于进一步研究、发掘利用。森林的存在，不仅涉及到人类和动、植物及其他生物生存环境的问题，更涉及到许多物种的保存问题。因此，加强对森林的保护是保护地球物种资源，防止遭到灭绝的根本措施，建立自然保护区是具体措施之一。（3）森林体积庞大，地理环境多种多样，类型复杂（森林具有明显的区域性和复杂的空间结构）森林在自然

7、界常常占地广大，外形变化万千，生态地理环境更是多种多样，因而形成各种各样的森林类型。不仅生产力相差很大，而且功能也不相同。森林与其环境密切相关，因而其分布和组合有明显的区域性。森林的水平分布受光照、温度、降水量等差异的影响，从热带到寒带分布有热带雨林、季雨林、亚热带常绿林、温带落叶林和针阔混交林，以及寒带针叶林。森林的垂直分布的高度可达终年积雪的下限，由平原到高山，由于气候、土壤、地形及其他因素的影响，形成复杂的森林生物垂直带。在森林中，众多绿色植物生长在一起，形成多层次结构，例如寒温带针叶林和干旱地区的森林，往往是纯林或单层林，其结构除主林冠层树木外，林下有灌木层及地被植物层，至少分为三层。

8、热带湿润地区的热带雨林，结构更为复杂，往往形成许多树种混生的、复杂的、多层次的复层混交林，其最上层是高达数十米及至百米的树木，仅乔木即可分成34层，在乔木层下的灌木层和草本层界限不很明显，藤本植物纵横交错，同时还有众多附生植物，极为丰富。（4）森林稳定性高，物质循环的封闭程度高森林在漫长的发展过程中，各类生物群落与环境之间协同进化，促进动植物、微生物各类数量的增长、更替，最后达到各生物群落之间和生物群落与环境之间有合理而复杂的结构，处于相互依存、相互制约、彼此协调的状态而保持相对的动态平衡。所以，森林对外界干扰的调节和抵抗能力很强，稳定性很高。在林学上称为顶极群落。自然状态的森林，各组分健全，

9、生产者、消费者和还原者与无机环境之间的物质循环在系统内部正常进行，对外界的依赖程度很小，物质循环的封闭程度很高。（5）森林具有天然更新的能力，是一种可以再生的生物资源森林资源是可更新的自然资源，人们只要按着森林发展的自然规律，科学经营，合理利用，森林的生产力永不枯竭。从自然规律来讲，一切有生命的自然资源的增长，必须建立在原有资源的基础上，森林资源的更新和发展也不例外，由于森林生长期长，要保证持续利用和发挥多种效益，就必须有足够的储备资源，实行科学经营和有效保护，提高生产力，增加蓄积量，森林采伐后要及时更新造林，对无林的宜林荒地积极造林绿化，这些教师建立资源储备的必要手段，从而有可能实现持续发挥

10、森林多种效益，实现青山常在，永续利用，越采越多，越采越好的目标。（6）森林具有巨大的生产能力，拥有最大的生物产量（森林生态系统是最重要的陆地生态系统，具有最强大的生产力）森林生态系统是陆地上最庞大、最复杂的生态系统。地球陆地面积约为149106hm2，森林面积为48.5106hm2，约占陆地面积的32.6%。森林生态系统占有巨大空间，其地上部分林冠可高达数十米及至百米；地下部分根系可深入土壤数米至数十米。无论从森林生态系统所占的面积，或是地理分布状况、群落组成和结构特点，都远远超过农田和草原，在自然界中有不可缺少及无可替代的重要作用。据国内外有关研究表明，森林生态系统具有最高的生物总量和最高的

11、单位面积生物量，整个陆地生态系统中生物总重量约为1801010吨，其中森林生物总量达1601010吨，约占陆地生物总量的90%，陆地表面约1/3被森林覆盖，其每公顷生物总重量达100-400吨，约为农田或草原的20-100倍，是陆地生态系统中最大的生产者，为人类和多种生物提供了最多的生存、生活和生产所需的物质和栖息环境，对人类和各种生态系统有巨大的影响。（7）森林对周围环境具有巨大的影响力森林是陆地最大的生态系统，在生物圈中具有重要的作用，对全球水分循环、碳循环、元素的生物地球化学循环都有重要的作用。所以，森林影响着地球生物圈和地球生态平衡，是全球环境问题的核心。22森林结构特征221森林的植

12、物成分 森林是以乔木为主的植物群落，除乔木树种外其他植物成分还很多。各种植物成分都反映着森林特点，起着不同的作用。在一个林分（一片森林，如内部特征一致，与周围有明显区别，这个森林地段称为林分）内有各种不同的植物成分。根据他们的性质以及在林分中的地位、作用和经济意义，可分为以下几种：（一）立木层 是所有乔木树种的总称。每一株树木称为立木或林木。立木层中的树种因其经济价值、作用和特点不同，又分为以下几类： 优势树种又称建群树种。它是群落中数量最多的树种，它决定着群落特点(如共生植物的种类、数量、功物区系、更新演替等)，支配环境。（优势树种是优势度较大的种，个体数量多、投影盖度大、生物量高、体积较大

13、、生活能力较强。）主要树种：又称目的树种。是符合人们经营目的的树种，一般具有最大的经济价值。主要树种同时又是优势树种，是比较理想的，但是有些天然林中，主要树种不一定数量最多；次生林中，往往缺少主要树种。次要树种：又称非目的树种。它是群落中不符合经营目的要求的树种，经济价值低。经济价值通常以木材价值为准，木材松软的软杂木多属次要树种。次生林大多由次要树种组成。但次要树种具有重要的生态效益，所以对树种价值的认识不应该是一成不变的。伴生树种：又称辅佐树种。它是陪伴主要树种生长的树种，一般比主要树种耐荫，生长速度同步而终生高度略低。伴生树种的作用主要是促使主要树种干材通直，抑制其萌条和侧枝发育。在防风

14、为主的防守林带中，伴生树种可增加树冠层的厚度和紧密度，提高防护效益。先锋树种：稳定的森林被破坏后，迹地裸露，小气候剧变，特别是光强、温度变幅大，此时，稳定群落中的原主要树种难以更新，而不怕日灼、霜害，不畏杂草的喜光树种，依靠其结实和传播的能力，适者生存抢先占据了地盘。这些树种，被人们誉为先锋树种。很多次生林组成树种属先锋树种，如白桦。（二）下木层下木即林内的灌木和小乔木，但其高度一般终生不超过成熟林分平均高的一半（这一点是与幼树区别的重要标志）。下木数量多少和种类因地区和建群种而异，阳性树种为优势树种的林下一般下木数量多。下木种类与荒山上的灌木种类不同，森林形成后，原有的灌木种类减少或消失；森

15、林采伐后，原林下的下木种类又会减少或消失。下木对防护、更新有重要影响。也具有经营上的意义。（三）幼苗幼树层：林内或采伐迹地上更新起来的将来能够长成大树的乔木树种。幼苗：1年生以下的阔叶树和2-3年生以下的针叶树幼树：2年以上的阔叶树，3-4年生以上的针叶树，胸径未超过8厘米，树高未达到主林层一半高度的称为幼树。（速生人工林和林下小老树不在此列）(四) 地被物层 （活地被物层和死地被物层）这是林内的草本植物和半灌木、小灌木、苔藓、地衣、真菌等组成的植物层次，居林内最下层，往往又可分两个层次：草本层和苔藓层。草本层又可分出亚层。这经草本苔藓植物受群落中立木层和下木层的制约，上层的不均匀性造成活地被

16、物种类数量分布差异。上层愈县郁闭，活地被物中喜光的种类愈少总数量也随之减少，活地被物明显影响森林的防护作用和更新过程。活地被物中有着极丰富的药用植物和经济植物，如人参、天麻、三七、何首乌、半夏、党参等均生长在林下。有些种虽也能人工培育，但质量不及天然的好。活地被物对立地、林型有指示作用。死地被物层：指林地上的枯枝落叶层。它是林地腐殖质和肥力的来源，对土壤性质有很大的影响。要注意保护和改良，才能有效利用。（五）层外植物，又称层间植物。层外植物是林内没有固定层次的植物成分。如藤本植物、附生植物、寄生植物，（东北：五味子、冬青、老牛肝）以及土壤中的细菌、真菌、藻类等。层外植物往往是湿热气候的标志，亚

17、热带、热带林内，比在高纬度或高山寒冷气候条件下的林内发达得多。层外植物利害具有双重性：有的具有很高的 经济价值，有的缠绕在树干上可使；林木致死，被称为“绞杀植物”。222 森林结构特征（林分特征及调查）我们要认识森林先要划分林分，划分林分要以林分起源、树种组成、林相、林龄、疏密度、地位级等林分特征为依据。（1）林分起源林分起源是指森林发生形成特点，一般分为天然林和人工林。天然林是由于自然媒介的作用，树木种子落在林地上发芽生根长成树木，发生形成的森林；人工林是用人工直播造林、植苗或插条造林方式形成的森林。林分的起源也指森林的形成方式，一般指林分的繁殖方式。实生林：由种子发芽成长形成林分，主干通直

18、，生长高大，根系良好，寿命较高，不易感染病虫害。无性繁殖林：由插条，伐根萌芽、根蘖等方式形成的森林。特点，发生快、衰老早、易感病虫害，不宜培育大径材。（2）树种组成林分的树种组成，指乔木树种所占的比例，以十分法表示。这个表示式称为组成式。计算各树种的比例一般按其株数、蓄积或胸高断面积，在幼龄林中多用株数比例。在防护林、水土保持林中，灌木有时也计算在组成中。林分由一个树种组成者，成为单纯林。有两个或两个以上的树种组成者，称为混交林。如杉木纯林写成10杉；五成油松五成栓皮栎的混交林，写成5油5栓。当混有其他树种在2-5%时，用“+”表示，在2%以下时，用“-”表示，如10油+栎-椴，说明该林分是油

19、松纯林，但混有2-5%的栎类和不足2%的椴树。一个林分中，不论树种多少，组成式中，各树种组成系数之和都只能是10，小于或大于10都是错误的。在混交林中，蓄积比重大的树种为优势树种，在组成式中，优势树种应写在前面，如一个由云南松和栎类组成的混交林，林分总蓄积为245m3,其中云南松的蓄积为190m3,栎类蓄积为55m3，则该林分的树种组成为8松2栎。树种组成，是决定林分价值的重要标志。天然林的树种组成与立地条件，尤其与气候条件密切相关。我国南方气候湿热，多混交林；而高纬度和高海拔地区气候寒冷，树种组成简单，如我国大兴安岭林区多落叶松纯林，樟子松纯林；西南高山林区多云杉纯林、冷杉纯林。（3）林相（

20、林层）林分中乔木树种的树冠所形成的树冠层次（即乔木林冠的层次状况），称为林相。林冠集中在一个层次，称为单层林；林冠分为两层或两层以上的称为复层林；林冠层次不清，上下连接构成垂直郁闭者，称为连层林。在复层林中，蓄积量最大，经济价值最高的林层称为主林层，其余为次林层。自然界的森林，在林相方面也表现出复杂多样性。森林调查工作者经常遇到划分林相方面的困难，因此，划分林层要有一些具体标准。我国确定划分林层的标准是： 次林层平均高与主林层平均高相差20%以上（主林层为100%），即一般层间高差要大于20。各林层林分蓄积量不少于30m3/hm2。每层林木要有一定的数量，经理调查中规定每林层立木蓄积每公顷大于

21、30立万米。各林层林木平均胸径在8cm以上主林层林木疏密度不少于0.3，次林层疏密度不小于0.2。疏密度是林分生产力的指标，可以用下式计算：疏密度P=g (测定林分的胸高断面积)G（标准林分的胸高断面积）。标准林分指与测定林分同树种、同年龄、同地位级而生产力最高的林分，标准林分的疏密度P=1.0，测定林分的疏密度一般只能等于或小于1.0。所以从疏密度可以直接看出林分的生产力，林分断面积代表林分蓄积，而断面积比蓄积容易测定。标准林分的断面积由标准表中查得。必须满足以上四个条件才能划分林层，林层序号以罗马数字I、II、III、等表示，最上层为第I层，其次为第II层、第III层。这些规定都以是否具有

22、经营上的意义为依据，差别不大或数量太少，不值得采取不同的经营措施，就不必单独划分林层了。 天然林中的复层林多由耐荫树种组成，阳性树种和耐荫树种可以组成过渡性的复层林(如杨、桦类在上层，云杉、冷杉在下层)。人工林欲构成稳定的混交复层林，要注意选择树种和立地条件。（4）林龄林龄是林分的平均年龄，它是按龄级龄级：林木在一定年龄范围内（5、10、15年），各个体生长发育特点相似，经营方式相同，这个年龄范围称为龄级用表示。划分的。龄级是按树种的生长速度和寿命确定的，我国树种繁多，有几种龄级组的树种。20年一个龄级：适用于生长慢、寿命长的树种，如云杉、冷衫、红松、樟、栎等。10年一个龄级：适用于生长和寿命

23、中庸的树种，如桦木、槭树、油松、马尾松和落叶松等。5年一个龄级：适用于速生树种和无性更新的软阔叶树种，如杨、柳、杉木、桉树等。 竹子一般1年或2年一个龄级，因为它生长迅速，龄级期长了就反应不出它的变化，对指导生产不利。为便于开展不同经营措施和规划设计的需要，把各个龄级再归纳为更大范围的阶段，根据林木生长发育阶段将龄级归并为龄组，通常从幼到老分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林5个龄组。凡等与主伐年龄的龄级及其相邻较大1个龄级的林分，较成熟林。凡超过主伐龄级2个龄级以上的林分叫过熟林。低于主伐年龄1个龄级的林分为近熟林。其余的龄级一半为中龄林，一半为幼龄林。按林分内树木的年龄结构，可分为同

24、龄林和异龄林；林分内所有树木年龄完全相同为绝对同龄林，如人工落叶松。林分内树木年龄相差不超过一个龄级的为相对同龄林。林分内树木年龄相差超过一个龄级的称为异龄林。对于绝对同龄林林分，林分中任何一株林木的年龄就是该林分的年龄。对于相对同龄林或异龄林通常以林木的平均年龄表示林分年龄。一般有两种方法来计算林分的平均年龄。算术平均年龄：在林分内，查定年龄的林木株数较少时，求其算术平均数，作为林分的年龄。断面积加权平均年龄：在林分内，查定年龄的林木株数较多时，采用断面积加权的方法计算林分的平均年龄。即： （其中，林分平均年龄；n查定年龄的林木株数；Ai第i株林木的年龄；Gi第i株林木的胸高断面积）对于复层

25、林，通常安林层分别树种记载年龄，而以各层优势树种的年龄作为林层的年龄。对于人工林，可以查育苗造林的原始记录，确定林分的年龄。对于树木年龄，一般采用实测。将树木伐倒，在其基部截取圆盘，查数圆盘上的年轮数。对于轮生枝明显的树种，可以查数轮生枝轮数方法去确定树木的年龄。在伐树比较困难时，可以用生长锥钻去胸高部位的木芯，查数年轮数，此为胸高年龄，再加上树木生长到胸高处的年数，即为该树木的年龄。（5）平均直径林分算术平均胸径在研究林木粗度的变化、林木胸径生长比较、用数理统计方法研究林分结构时，用林分算术平均胸径。其中，di-第i株林木胸径 N-林分内林木总株数林分平均胸径在实际工作中，以林分平均胸高断面

26、积（）所对应的直径（Dg）来表示。2=Dg=其中，Dg-林分平均胸径 -林分平均胸高断面积 G-林分总的胸高断面积 -第i株林木的胸高断面积 -第i株林木的胸径N-林分内林木的总株数在林分标准低调查中，依据林分每木检尺的结果来计算林分的平均胸径。 平均直径是表示某以林分生长状况下的一个重要指标，如果作为估测林分蓄积的计算因子，则林分平均胸径的可靠性更大。 （6）平均高 林木的高度是反映林木生长状况的重要指标，平均高是反映林木高度平均水平的测度指标。1 林分平均高-反映林分总体平均水平的平均高。条件平均高：常常用树高胸径曲线。在树高曲线上，与林分平均直径相对应的树高，成为林分条件平均高。（见P2

27、2）加权平均高：利用林分各径阶林木的算术平均高及其径阶林木胸高断面积加权平均数作为林分的加权平均高。其中， -林分加权平均高 -林分中第i径阶林木的算术平均高 -林分中第i径阶林木的胸高断面积和 k-林分种径阶个数优势木平均高-林分中所有优势木或亚优势木高度的算术平均高。常用于鉴定立地质量和不同立地质量下的林分生长的对比。（7）立地质量地位级是适地适树程度的标志，是某立地对某树种的生产力指标。它的规律是，同树种、同年龄的林木，山顶部者低矮，山坡腹者中庸，愈向下树木愈高。其原因很容易想到是土地生产力有差别，顶部的细土、水分向坡下移动，故土层薄、肥力低，而坡下腹则生产力高。这个概念林学上称为地位级

28、。一般分5级。 由于树高生长受林分密度影响较小，对立地反应敏感，所以用树高的差异编成地位级表。确定林分的地位级时，用测得林分平均高去查地位级表。地位级表有通用的，也有按树种编制的；实生林和萌生林应分别编表和查表。立地指数 立地指数的意义扣地位级基本相同，只是编制立地指数表时，是测定部分优势术高，用某树种基准年龄(指数龄)的树高表示。确定林分立地指数时也只测定部分优势木高，所以立地指数应用较为简便、直观。我国已有杉木油松等树种的立地指数表。（8）林分密度疏密度：森林的疏密程度。说明林木对空间利用的程度，疏密度越大说明生产力愈高。疏密度用每公顷蓄积（或断面积）与相同条件下“标准林分”（当地同一优势

29、树种最大蓄积量的林分）的蓄积量或断面积之比来表示。（标准林分蓄积可查）郁闭度：即林冠相互衔接的程度。以林冠在林地投影所占面积与林地总面积之比的十分法表示。1.0最高郁闭，0.1-0.2郁闭度为疏林地。密度：每公顷林地上林木的株数。直接影响未来森林的形成速度和质量。（9）林分蓄积量林分蓄积量是林分中一定面积森林的各种活立木的材积总和。是重要的林分特征指标。（10）材种出材量和出材级材种出材量：两个蓄积量相等的林分，但各径阶林木株数的多少、木材缺陷及病腐程度不同，则可利用的、符合用材标准的材种出材量不相同，计量各林分的木材经济利用价值不同。出材级：有时在林分调查中只确定林分经济材出材率等级，即根据

30、经济材材积占林分总蓄积的百分比确定林分经济材出材率等级，简称出材级。实际中，常用林分内用材树株数占林分总株数的百分比确定出材级。（11）林型林分是一些具体森林地段，有自身的特征，也具有经营意义：但只依靠上述特征还不只以满足经营要求。如两个落叶松林分，其立木特征相同，地位级都是，但一个是山坡地，一个是河岸沼泽地。显然它们的经营措施不应该相同。林型是对林分的分类它是根据一系列的综合特征确定的。如，白桦落叶松林、河岸落叶松林、高山偃松林、杜鹃白桦林等223林分标准地调查（1）标准地的定义和种类 在局部调查中，选定实测调查地块的方法有两种，即样地调查法和标准地调查法。样地：在林分内，按照随机抽样的原则

31、所设置的实测调查地块，称为样地。样地调查法：根据全部样地实测调查结果，推算林分总体的调查方法，称为样地调查法。标准地：在林分内按照平均状态的要求所确定的能够充分代表林分总体特征水平的地块，称为典型样地，简称标准地。标准地调查法：根据标准地实测调查结果，推算全林分的调查方法，称为标准地调查法。 在编制森林经营方案、总体设计和基地规划时，进行的森林规划调查，一般采用样地调查法。在森林经营活动中，以标准地调查法为主。标准地的种类：根据标准地设置目的和保留时间，分为临时标准地和固定标准地。临时标准地：一般用于林分调查或编制营林数表，只进行一次调查，取得调查资料后不需要保留。固定标准地：适用于较长时间内进行科学研究试验，有系统的长期重复多次观察，获得定期连续性的资料。（2）标准地设置与测量选择标准地的基本要求A、标准地必须要有充分的代表性B、标准地必须设置在同一林分内，不能跨越该林分C、标准地不能跨越小河、道路或伐开的调查线，且应离开林缘D、标准地设在混交林中时，其树种、林木密度分不要均匀E、未经人为破坏标准地的形状及面积形状：一般是正