《树木生长量测定》PPT课件.ppt
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1、第5章 树木生长量测定,第一节 树木年龄的测定 第二节 树木生长量的概念 第三节 树木生长方程 第四节 平均生长量与连年生长量的关系 第五节 树木生长率 第六节 树木生长量的测定 第七节 树干解析,概述,生长:按研究对象分为树木生长和林分生长;按调查因子分为直径生长、树高生长、断面积生长、形数生长、材积(或蓄积)生长和重量生长等。树木生长量的影响因子:树木本身遗传、外界环境条件,第一节 树木年龄的测定,树木各调查因子的生长量都是时间的函数。常用的年龄符号为“A”或“t”。生长量的间隔期通常以年为单位。,一、树木年轮的概念,树木年轮(tree annual ring)树干横断面上由早(春)材和晚
2、(秋)材形成的同心“环带”。早材(春材):树木的形成层在生长季节(春、夏季)向内侧分化的次生木质部细胞,具有生长迅速、细胞大而壁薄、颜色浅等特点。晚材(秋材):在秋季,形成层的增生现象逐渐缓慢或趋于停止,使在生长层外侧部分的细胞小、壁厚而分布密集,木质颜色比内侧显著加深。根颈处的树木年轮数就是树木的年龄(tree age)。,年轮的变异(1),年轮变异由于受外界环境条件的制约,使年轮环带产生不完整的现象。(1)伪年轮:在一个生长季内形成层活动出现几次盛衰起伏而产生两个早(春)、晚(秋)材环带的双年轮现象,其中一个为伪年轮。原因:气温突变、病虫害、严重干旱 等。特征:伪年轮的宽度比正常年轮的小。
3、伪年轮通常不会形成完整的闭合环,而且有部分重合现象。伪年轮外侧轮廓不如真年轮明显。,年轮的变异(2),(2)断轮 圆盘从4个方向测定时,年轮数不相同的现象。林分中被压木的断轮现象十分普遍。(3)年轮消失 在树干基部,某些年份的年轮肉眼完全分辨不出来,这种现象称为年轮消失。(4)年轮界线模糊不清,二、确定树木年龄的方法,年轮法 生长锥测定法 查数轮生枝法 查阅造林枝术档案或访问的方法 目测法,1.年轮法,年轮识别困难时:水浸、染色剂、药物年轮的查数:髓心向外,多方计数;上下圆盘检核;年轮分析系统,2.生长锥测定法,结构:锥柄、锥筒、探取杆;使用方法:,第二节 树木生长量的概念,一、定义 一定间隔
4、期内树木各种调查因子所发生的变化称为生长(growth),变化的量称为生长量(increment)。生长量是时间(t)的函数。影响因子:树种的生物学特性、树木的年龄、环境条件和人为经营措施等。生长量可以作为评定立地条件好坏及经营措施效果的指标。,二、树木生长量的种类,(1)总生长量:树木自种植开始至调查时整个期间累积生长的总量。它是树木的最基本生长量,其它种类的生长量均可由它派生而来。(2)定期生长量(Zn):树木在定期n年间的生长量为定期生长量。(3)总平均生长量():(4)定期平均生长量(n):(5)连年生长量(Z):,第三节 树木生长方程,一、树木生长方程的基本概念 树木的生长方程(gr
5、owth equation):描述某树种(组)各调查因子总生长量y(t)随年龄(t)生长变化规律的数学模型。生长方程是用来描述树木某调查因子变化规律的数学模型,所以它是该树种某调查因子的平均生长过程,也就是在均值意义上的生长方程。,树木生长曲线(growth curve),树木生长方程,二、树木生长方程的性质,树木的生长呈缓慢旺盛缓慢最终停止,因此总生长量变化过程的曲线是一个呈“S”形曲线的生长方程。第一段大致相当于幼龄阶段,第二段相当于中、壮龄阶段,第三段相当于近、成熟龄阶段,树木生长方程的特点:(1)当t0时y(t)0。此条件称之为树木生长方程应满足的初始条件。(2)y(t)存在一条渐进线
6、y(t)A,A是该树木生长极大值。(3)树木的生长是不可逆的,使得y(t)是关于年龄(t)的单调非减函数。(4)y(t)是关于t的连续且光滑的函数曲线。,三、树木生长经验方程,(1)舒马切尔(Schumacher,1939)方程:或(2)柯列尔(R,1878)方程:(3)豪斯费尔德(Hossfeld,1822)方程:(4)莱瓦科威克(Levakovic,1935)方程:,d=1,2 或常数,三、树木生长经验方程,(5)修正Weibull(杨容启等人,1978)方程:(6)吉田正男(Yoshida,1928)方程:(7)斯洛波达(Sloboda,1971)方程:(8)其他经验方程:1)幂函数型:
7、2)对数型:3)双曲线型:4)混合型:,三、树木生长经验方程,红松树高生长柯列尔方程的参数和拟合统计量:n=27,SSE=2.093,R2=0.9991 兴安落叶松树高生长 Schumacher方程拟合结果:n=10,SSE=1.177,R2=0.9978,红松和兴安落叶松树高生长拟合曲线,四、树木生长理论方程,概念:在生长模型研究中,根据生物学特性做出某种假设,建立关于y(t)的微分方程,求解后并代入其初始条件或边界条件,从而获得该微分方程的特解,这类生长方程称为理论方程。特点是:1)逻辑性强;2)适用性较大;3)参数可由独立的试验加以验证,即参数可作出生物学解释;4)从理论上对未来的趋势进
8、行预测。,四、树木生长理论方程,(1)逻辑斯蒂(Logistic)方程(2)单分子(Mitscherlich)式(3)坎派兹(Gompertz,1825)方程(4)考尔夫(Korf,1939)方程(5)理查德(Richards,1959)方程,第四节 平均生长量与连年生长量的关系,一、连年生长量函数连年生长量Z(t)是说明树木某一年的实际生长速度,即连年生长量是树木年龄t 的函数,其生长方程为:总生长过程曲线方程取一阶导数,就得连年生长量依年龄变化的方程。以Richards方程拟合的红松树高生长方程为例:,一、连年生长量函数,连年生长量函数的变化规律可对Z(t)函数求一阶导数,即对总生长曲线取
9、二阶导数来表示。如上例中的Richards方程:若令,由上式可解出连年生长量达到极大值时的年龄(tZmax)和极大值Zmax:,二、平均生长量函数,平均生长量函数(t)是说明树木在某一时刻(t)的平均生长速度,即总平均生长量是树木年龄t的函数。其方程为:即总生长过程曲线方程y(t)被年龄t除,所得到的平均生长量依年龄变化的曲线方程。仍以Richards方程拟合的红松树高生长方程为例,相应的平均生长量方程为:,上例中,红松树高生长方程的 tm 98.9,0.1617,说明红松树高的总平均生长在99a达到最大,树高平均生长量最大值为0.16m,平均生长量的主要用途:,(1)可根据同一生长期平均生长
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