1、,第7章 森林成熟 与经营周期,第一节 概述,一、森林成熟相关的几个重要概念 是林业上根据其经营目的，相对于森林的生长发育阶段在时间概念上的一种划分。 由于森林成熟表示在一定的经济和自然条件下林木生产持续时间的一种标志，因而成为合理确定轮伐期的重要依据之一。,森林成熟：是指森林在其生长发育过程中达到最符合经营目的的状态。 森林成熟龄：是森林成熟这种现象的时间概念。指达到最符合经营目的这一状态时的年龄。 经营目的：是指国民经济、生态环境、人民生活对木、竹材、其他林产品及森林有利性能的需要得到满足的状况而言。,二、森林成熟与作物成熟区别 1、相同点 （1）都体现着一定的经营目的 （2）都标志着生长
2、发育到某个阶段或一定年龄范围。 （3）是确定其适宜于收获利用时期的主要依据。,2、二者区别 （1）不明显性。它不象农作物成熟那样简单和明显。 森林成熟要比农作物成熟复杂得多，特征不明显，这主要是由于木的生产周期长，在不同的生长发育阶段内，各有其一定的经济价值和利用价值。,（2）效益的多样性。 绝大多数农作物的成熟是以作物的数量为主要依据。 森林成熟的多样性： 森林的种类不同，即使是同一树种，成熟也不一样； 林种相同，树种相同，而材种不同，成熟的时间也不一样。 在林种中，用材林、防护林、薪炭林、经济林、特种用途林等有各自不同的森林成熟。,3、森林成熟的确定 （1）通常所说的森林成熟是指个别树木在
3、经营上属于同一林分的成熟，而不是整个森林的成熟。 （2）确定了森林成熟龄并不等于充分说明了个别树木或林分恰好就在这一年中表现其最高的有利性能，而往往有可能在比较长的时期，甚至在几十年内，林木仍保持着它的高度良好性能。所以森林成熟只是大体上代表成熟期的年代。,三、森林成熟的划分,第2节 物质产品的森林成熟 一、数量成熟主要用于用材林、薪炭林 （一）数量成熟的概念 数量成熟也称为材积收获最多成熟、绝对成熟等 从用材林经营者的主要目的收获较多的木材出发，将数量成熟定义为：林分生长发育过程中材积平均生长量达到最大时的状态称为数量成熟，此刻的年龄称为数量成熟龄。,Max Zi=Vi/i （7-1） 式中
4、，Vi树木或林分第i年的材积或蓄积量；i年龄，i=1,2,，n；Zi第i年的材积平均生长量。,与数量成熟相近似的热量成熟、重量成熟热量成熟主要用在薪炭林指单位面积土地上产生的木材燃烧时发出的热量平均生长量最大的状态，用（J）表示。重量成熟对以生产木浆、纸浆等原材料的经营起作用是指全树的干重量平均生长量最大时。,通常情况下，林木材积生长有共同的规律：材积平均生长量由小逐渐增大，某年时达到最大值（数量成熟），然后缓慢地下降。,图7-1 平均生长量与连年生长量曲线,数量成熟龄,从上图可以看出： （1）树木幼年时期，连年生长量和平均生长量都随年龄生长而增加，但连年生长量比平均生长量增加得快。 （2）连
5、年生长量达最高峰的时间比平均生长量早（A1A2)。 （3）当平均生长量达最高峰时，连年生长量和平均生长量相等。把达到此交点的年龄定为数量成熟龄。,为什么要取平均生长量最大为数量成熟，而不是取连年生长量？,1.由于连年生长量表示的是某个年份的材积生长量，因而不能作为数量成熟的依据。2.连年生长量最高发生在A1年，如果以A1年为周期采伐收获，则平均每年获得m1（见图71）的木材，如果以A2为周期，每年可获得m2的木材，显然m2m1。,（二）影响数量成熟到来早晚的因素 （1）树种特性生长迅速的喜光树种，其数量成熟龄较生长缓慢的耐荫树种为早。 例，落叶松天然林只需几十年，云杉、冷杉的天然林需要百年以上
6、才能达到数量成熟。,（2）主林木与全林木的成熟期不同从确定采伐木的范围来看，同一林分，如果确定范围是包括主伐（主林木）及各次间伐（副林木）在内的全林木时，则全林木的数量成熟龄要比主林木高些，一般高于10-20年。这是由于间伐的材积在总生产量中的比重随年龄的增长而加大，因而推迟了数量成熟龄。,（3）立地条件同一树种，立地条件好的林分（生长迅速），其数量成熟较立地条件差的林分到来的早。 （4）起源同一树种，不同起源的，则实生林比萌生林数量成熟到来的较晚。（萌生林早期较实生林生长迅速。人工林的数量成熟较天然林的早。）,（三） 数量成熟的确定方法 多种方法，最常用的有 1. 生长过程表法这种方法最简便
7、。 步骤： （1）找一合适的生长过程表 （2）查出材积平均生长量最大时的时间。（例） 注意：生长过程表中的平均生长量是林分疏密度为1.0时的生长量，也就是标准林分的生长量，它与现实林分的生长量有一定差异，实际应用时要进行换算。,云南松地位级生长过程 （疏密度=1.0）,=10/276+176)/2,以30年林分年龄为例计算，木材收获量最大,=276/30,=(276-176)/(30-20),2. 标准地法 现实中有些树种没有生长过程表，或已有的生长过程表与现实林分的材积生长过程差异较大时，可用标准地法求数量成熟龄。,步骤： （1）选择标准地。 （2）设立标准地。应该在各龄级林分中设立标准地，
8、标准地数量多数据资料的代表性就强，但工作量也大。 （3）将选定的各标准地林分伐倒区分求积，并查定平均年龄，计量出材积总量和材积平均生长量。 （4）将计算出的各龄级标准地的年龄、材积平均生长量列表，查出最大值的年份，即为数量成熟龄。,在某一树种的各龄级林分中选择标准地，林分起源、立地条件等因子各标准地应相同，至少应基本相同，各标准地密度要完全一致十分困难，选择时最好是具有平均密度的林分。,标准地法与生长过程表法比较 （1）原理相似： 材积平均生长量最大值的年份 （2）差异： 疏密度不同，标准地法的密度是平均密度，而生长过程表法中的密度是最大的，p=1.0。 标准地法求出的数量成熟比生长过程表法所
9、求出的数量成熟更有现实性，实用时误差小。 如果用标准地法时，所选择的标准地的疏密度是最大的，基本上就等于编制生长过程表了。,重要结论,1.确定数量成熟龄时，不仅需要查出平均生长量最高的年份，而且需要查出最高平均生长量持续的时间。 2.只要在数量成熟到来以后一个龄级内采伐利用，就不会给森林经营带来很大的木材损失。因此，营林部门就不必机械地遵循数量成熟龄来拟定采伐年龄，这样就有一定程度的灵活性，可适当推迟采伐年龄，把木材的数量要求和材种要求合理地加以考虑。,二、工艺成熟主要用于用材林 （一）工艺成熟的概念 将林分生长发育过程中（通过皆伐）目的材种的材积平均生长量达到最大时的状态称为工艺成熟。此刻的
10、年龄称为工艺成熟龄。 显然，一个林分生长到一定阶段时，林木可以用作不同的材种，目的材种不同则有不同的工艺成熟龄。,（二）工艺成熟与数量成熟的联系1.共同之处： 二者都是衡量成熟的数量指标。 工艺成熟可看成是数量成熟的一个特例，即有一定材种规格要求的“数量成熟”。,2.差异： 第一，工艺成熟不仅是数量指标，而且还是质量指标。没有材种规格要求，就谈不上工艺成熟。市场中具体的客户对所购木材产品大多数都有材种要求，因此工艺成熟所生产的木材产品与市场需求能更紧密地结合，以需定产。 第二，无论林分或林木，数量成熟通常都会出现，而工艺成熟龄则不一定。例如，如果在立地条件差的林地上要培育出大径级的材种就可能达
11、不到，则该材种的工艺成熟就永远不会出现。,（三）影响工艺成熟到来早晚的因素1. 工艺成熟到来的早晚，主要取决于材种规格。材种的小头直径越大，工艺成熟龄越高。2. 对同一材种的工艺成熟龄，一般地说，立地条件越好，工艺成熟龄越低。3. 任何提高树木生长量的措施，都可以降低工艺成熟龄。例如，采取各种速生丰产措施，适时进行系统抚育间伐等都能降低工艺成熟龄。,（四）工艺成熟的确定方法主要的有生长过程表结合材种出材量表法、标准地法、马尔丁法等。 每种方法都有各自的特点和适用条件。,1. 生长过程表结合材种出材量表法最常用（1）此种方法计算过程的主要步骤：找到合适的生长过程表（如表7-2），从中查出各年龄（
12、或龄级）林分的平均高、平均直径，每公顷蓄积量列入工艺成熟龄计算表（如表7-4）中；,根据各年龄的平均高、平均直径，从材种出材量表（如表7-3）中相对应的栏目中查出材种的出材率，列入表7-4； 用各年龄林分蓄积乘以材种出材率，得到材种出材量（材积）；,用材种出材量除以相应的年龄，得到该材种的各年的平均生长量（用Z表示）； 对材种各年龄的平均生长量排序，找出最大值，所对应的年龄即为某材种的工艺成熟龄。,注：各年龄（或龄级）林分的平均高、平均直径，每公顷蓄积量来自表7-2,表7-4,40年的材积=238*70%=167,40年的材种材积平均生长量 Z=167/40,经济用材的工艺成熟龄50-60年,
13、车辆材工艺成熟龄100年,34,35,经济用材总共可出的最高%,第7项=3+4+5+6，第9项=7+8，9+10=100%,（2）应用生长过程表结合材种出材量表法的注意事项:材种出材量表中所列出的是各材种的出材率；材种出材量表是分别出材级，按树高、直径分组编制的，应用时2种表应协调一致。,（3）使用表7-3出材量表时应注意的事项在表7-3中，“经济用材”材种有许多种，表中仅列出常用的几种，其他的经济材种略去。“经济用材”各材种是互相平行、独立的，即一定年龄的林分可出某个材种的出材率，各材种（第36项）的合计要大于第7项“合计”中数值。第7项“合计”的含义是经济用材总共可出的最高。,表中各项的关
14、系是：第7项加上第8项等于第9项；第9项加上第10项等于100。通过计算，车辆材工艺成熟龄为100年（见表7-4），经济用材的工艺成熟龄5060年。 在实际中应用此方法还应注意的问题是现实林与标准林分的差异，如果差异大，所求的工艺成熟龄误差也会增大。,2. 马尔丁（K.L.Martin）法-目的直径法u=a+(nd )/2 (7-2)= a+ nr 式中 u某材种工艺成熟龄；a树高达到材种长度时所需年数；n材种小头半径方向上1cm内的平均年轮数；d材种小头直径；r材种小头半径。,原理:以树能长到所需材种时的直径为目的。,例如，求某地人工杉木林檩材的工艺成熟龄。有关规定，檩材平均长度为4.4m(
15、3.65.0m)，小头直径平均14cm(818cm)。经过现地调查，选取平均木41株，经过树干解析、造材后，并计算，得到树高达到目的材种长度时的年龄为7.9年，目的材种小头直径上半径方向1cm宽度内平均年轮数为1.7。则N=a+nd/2=7.9+1/2(1.7*14)=19.8(年) 20(年),马尔丁法 优点： 在现实应用中工作量少、技术难度小，因而方便、灵活，特别适用于在立地条件较一致的小地域范围内求某个材种的工艺成熟龄。 不足之处： 树干的主体作为某一特定的材种，而树干的其余部分可做何用却未阐明； 未能像前述方法那样，同时求出多个材种的工艺成熟龄，比较林分生产哪个材种效益最好。,3.标准
16、地法如果没有合适的生长过程表，或者现实林与标准林分的差异较大时，可用此法求算工艺成熟龄。,用标准地法求工艺成熟龄的主要步骤： （1）在某树种（或优势树种）各龄级林分中设置标准地，立地条件应一致或相似，疏密度中等； （2）测定各标准地的平均年龄、树高、胸径、每公顷蓄积量因子等； （3）对各标准地林木造材，求出各材种的出材率、出材量和材积平均生长量； （4）在各龄级标准地中找出材种材积平均生长量最大值，该值对应的年龄（或龄级）就是工艺成熟龄。,注意 马尔丁法与标准地法多用于同龄林中，求异龄混交林的工艺成熟龄则不适用。 前苏联学者曾对异龄复层混交林的工艺成熟龄进行研究，所用方法是分别林层、世代、树种
17、等因子进行测算，然后合计成林分的工艺成熟。,三、竹林成熟 （一）竹林的数量 竹林资源：我国的竹林资源十分丰富，大陆主要竹类有40个属，400余种。台湾省的竹子有60多个属，1500多万亩。 竹林面积：据第六次全国森林资源清查结果，竹林面积319.13万hm2，占有林地面积的2.76，竹林面积占世界竹林总面积的40%，位于世界第1位。 毛竹林面积：我国毛竹林面积约440万公顷，占世界毛竹面积的70-80%以上，其中以福建、浙江、江西、湖南最多，约占全国70%，是毛竹最佳生长区。,（二）竹林的生物学特性1.生长迅速，生命周期较短。2.主要以无性方式繁殖。3.竹林的生长方式主要有2种：散生和丛生。,
18、（三）竹林的成熟 竹子种类繁多，用途多样，因此成熟的种类也多种多样。 毛竹占了绝大多数，我们以毛竹为例，说明其不同用途的成熟。1. 用于造纸和纤维原料的竹材-嫩竹，以1年生为宜，在当年竹子新叶展开时即可收获。2. 编织用材-需要较好的柔韧性，以24年生最好,竹子的质地不能过嫩或太老。3. 用于建筑用材-培育的时间较长，通常在56年以上。4. 特殊用途的竹材-需8年以上。 竹林通常为异龄林，收获一般用择伐。,（四）年龄的确定-常用方法：标志法、声响和外部特征、龄痕法。 由于竹子在1年里高和直径生长基本定型，因此确定年龄与一般树木不同。1.标志法-仅适用于植株粗壮、经济价值较高的散生竹类。 在每年
19、新出土的竹子上标明年度，以便日后判断其是否成熟和采伐收获时间。 此种方法比较简明，但要求经营管理水平较高。,2.声响和外部特征外部特征：不同年龄的竹子外部形态和色泽都有一定的差异，如表皮上的蜡粉、斑纹等会发生变化，由此可判别竹子的年龄。声响：听声响确定竹子的年龄，主要是用硬器敲打竹杆，声音清脆的为老竹，声响混沌的为嫩竹。 此种主法简单实用，既可用于散生竹类，也适用于丛生竹类。,3.龄痕法新发毛竹1年后换叶，以后每两年换一次，每次留下一个龄痕。小枝上的龄痕数，即为竹子的换叶次数，也就是竹子的度数。用以下公式计算竹子的年龄： A=（2n-1)+a式中：A-竹龄；n-龄痕数；a-竹叶的年龄,四、经济
20、林成熟 (一）概况 1.经济林是我国5大林种之一，也是近年来发展最快的林种。 据第六次全国森林资源清查结果，经济林面积207.75万hm2，占有林地面积的1.79%。 2.用途 主要是生产干鲜果品、食用油料、饮料、调料、工业原料、香料和药材等为主要目的林木。 3.收获物的形式: 果实、叶、花、皮、根、汁、树液等。,（二）经济林生产的一般规律： 1.林木定植后一段时间内不产出目的产品； 2.林木到达一定年龄后开始产出，开始时产量少，然后逐年增长； 3.到达一定年龄时产品产出量达到最大； 4.产量最大状态能持续一段时间； 5.随后产量开始逐渐下降，刚开始下降时速度较慢； 6. 到达一定年龄时产量下
21、降速度加快，直到衰老死亡。,由于经济林的目的产品与用材林收获的目的产品（木材）同样都是物质产品，所以可用与数量成熟的原理相类似的方法确定经济林的成熟期最多收获量的时间。,（三）经济林的数量成熟定义目的产品平均年产量达到最高时的森林状态。这里所说的“平均年产量”并不是指某一年的目的产品的产量，而是指从经营该经济林林分开始到第n年间的前n年平均的年产量。,计算公式如下。 设：bi为某经济林单位面积上第i年的目的产品产量；Bi为该经济林单位面积上前i年目的产品的平均年产量；i 为年数，i=1,2,n。 则有Bi = 数量成熟为：Mar (7-3),第3节 非物质产品的森林成熟许多森林（如公益林）的培
22、育目的并不是物质产品，因而不能用前述方法。 非物质产品的森林成熟主要有防护成熟、自然成熟、更新成熟等。,一、防护成熟-主要用于防护林 （一）概况 据第六次全国森林资源清查结果，在天然林分中，防护林面积4662.96万hm2，蓄积517649.36万m3。 （二）概念 当林木或林分的防护效能出现最大值后，开始明显下降时称为防护成熟，此时的年龄称为防护成熟龄。 （二）收获的方式 渐伐或择伐为宜。,（四）防护成熟的确定 1.要研究与防护性能大小有关的主导因素。 2.要考虑木材的材种出材率的变化，以便把防护性能的发挥和木材利用结合起来。,二、自然成熟-主要在禁伐区、风景林、名胜古迹林以及森林公署等具有
23、公益作用的森林中应用（一）概念 当林分或树木生长到开始枯萎阶段时的状态称为自然成熟，也称为生理成熟。,（二）影响自然成熟到来早晚的因子 1.树种 软阔叶树的自然成熟比针叶树和硬阔叶树的低，喜光树种比耐荫树种短。 2.林木起源 实生的树木或林分，其自然成熟龄比萌芽的高。 3.立地条件 生长在不良立地条件下的树木或林分，其自然成熟较早，而生长在良好立地条件下，则到来得较晚。,（二）自然成熟的确定1.单株树木的自然成熟的确定一般指死亡的时间，可以从树木的形态上得到确认。 （1）树高生长停滞、树冠扁平而枝条稀疏、梢头干枯、直径生长显著减缓、树心腐烂。 （2）如果生长在较阴湿的环境中，树干上常有大量的地衣、苔藓等低等植物附生。（图）,2.林分自然成熟的确定是指林分中林木的主体部分开始枯萎死亡，但也还有部分林木未死亡，甚至还有一些林木生机盎然。,在生长发育过程中，有2种情况同时存在： 一是林分中的部分林木因竞争、分化、自然稀疏等原因而死亡，使林分蓄积减少； 二是活着的林木继续生长又增加了林分的蓄积。 当到达一定年龄时，每年活立木增加的蓄积量与死亡林木减少的蓄积量相等，随后林分蓄积量开始出现负生长，即死亡林木的蓄积量大于活立木增加的蓄积量，此时就达到了自然成熟（林分的蓄积量是最高的）。,
