光照及造林密度对林木生长的影响探析
光照及造林密度对林木生长的影响探析
光是影响树木生长的重要环境因子。模拟光对树木生长的影响,可以用于虚拟林业生产及模拟生态环境变化的试验,这对林业和景观的发展研究、对林业、景观和土地等资源的利用和环境建设都有着重要的指导意义。造林密度和树木生长有着十分密切的关系,并不是密度越大树木生长得越快、产量越高。一般应遵循能适时郁闭、幼树生长良好为标准。其合理的密度应根据立地条件、树种生物学、生态学特性、造林目的、作业方式和中间利用的经济价值等要求的不同,因地制宜地确定,过稀过密都不妥当。下面就针对这两个问题进行探讨。
标签：造林密度 林木 生长 影响
造林密度也称初植密度、栽植密度,是指单位面积上的栽植株数或播种穴数,通常以株(穴)/hm2来表示。造林密度的大小对林木的生长、发育、产量和质量均有重大影响,确定造林密度是造林工作的重要环节。国家林业局颁发的《造林技术规程》中提出了中国主要造林树种的适宜造林密度。但是由于各地地域、气候条件及树种等因素的影响,造林密度有所不同。因此,营造人工林时必须从各自的实际出发,因地制宜,才能达到最佳效果,产生最佳效益。
1 密度对树木生产的影响督查制度
1.1 密度对树高生长的作用 在这方面很多研究者在不同的情况下取得了不同的结论。综合各国试验结果,可得出以下一些较为统一的认识:①颖儿的真实姓名无论处于任何条件下,密度对树高生长的作用,比对其他生长指标的作用要弱,在相当宽的一个中等密度范围内,密度对高生长几乎不起作用。②不同树种因其喜光性、分枝特性及顶端优势等生物学特性的不同,对密度有不同的反应,只有一些较耐荫的树种以及侧枝粗壮、顶端优势不旺的树种,才有可能在一定的密度范围内,表现出密度加大有促进高生长的作用。③不同立地条件,尤其是不同的土壤水分条件,可能使树木对密度有不同的反应。
1.2 密度对直径生长的作用:①绩效考核实施在一定的树木间开始有竞争作用的密度以上,密度越大,直径生长越小,这个作用的程度是很明显的。②康熙八子密度对直径生长的作用还表现在直径分布上。直径分布是研究林木及其树种结构的基础,在林分生长量、产量测定工作中起着重要的作用。③密度对直径生长的效应具有非常重要的意义,一方面它是密度对产量效应的基础,另一方面树木直径又是成材规格的重要指标。
1.3 密度对单株材积生长的作用 木的单株材积决定于树高、胸高断面积和树干形数3个因子,密度对这几个因子都有一定的作用。密度对树高的作用是较弱的。密度对于形数的作用,
是形数随密度的加大而加大,但差数也不大。密度对单株材积生长作用规律与直径生长的相同,林分密度越大,其平均单株材积越小,而且较平均胸径降低的幅度要大得多,其原因基本上来自于个体对生活资源的竞争。
分红派息1.4 密度对林分干材产量的作用 林分干材产量有两个概念:一是现存量,也就是蓄积量;另一是总产量,也就是蓄积量和间伐量(有时还要算枯损量)之和。林分的蓄积量是其平均单株材积和株数密度的乘积。这两个因子互为消长,其乘积值取决于哪个因素居于支配地位。
1.5 密度对林分生物量的作用 研究密度对林分生物量的作用有两方面的意义:首先,对于以生物产量为收获目标的薪炭林、短轮伐期纸浆材林等来说有明显的现实意义;其次,因生物量是林分净生产力的全面体现,更能反映林分的光合生产力。如加杨在生长的最初时期里密度与生长无关,各密度的平均个体重几乎相等,单位面积上的生物量随密度的增加而增加。随着时间的变化个体不断增大,到一定时间后,竞争首先从高密度开始,并逐渐向低密度扩展。
宽带 提速1.6 密度对干材质量的作用 造林密度适当增大,能使林木的树干饱满(尖削度小)、干形通直(主要对阔叶树而言)、分枝细小,有利于自然整枝及减少木材中节疤的数量及大小,总的来说是有利的。但如果林分过密,干材过于纤细,树冠过于狭窄,既不符合用材要求,又不符合健康
要求,应当避免这种情况的出现。
1.7 密度对根系生长及林分稳定性的作用 密度对林木根系生长影响的研究材料较少,从有限的研究结果可以看到一个较为普遍的规律,过密会损坏林木根系发育。在密林中不但林木根系的水平分布范围小,垂直分布也较浅。在密林中,生长物质的分配似乎更偏向于供应地上部分生长。
2 光照对树木生长的影响
光照对植物生长的影响有很多方面,其中最大的一个方面是对光合作用的影响。但很多模型考虑的是光照对树枝生长方向以及树芽存活概率的影响,很少有模型把光照和植物的光合作用结合起来。这主要有两个方面的原因:①树木几何结构的复杂性,使得一般的光照模型无法胜任,并且要考虑植物的光合作用,光照计算的精度要求很高;②植物生长模型本身不够成熟。在de Reffye等人的结构—功能模型提出来之前,植物学家们建立的植物生长模型通常为功能模型。他们注重的是植物的生理行为,如光合作用,植物生物量的产生和分配的问题,但不重视树木几何方面的信息。而且这些模型运用到很多专业知识,一般的用户无法使用。而计算机图形学家,数学家等建立的植物生长模型多为开放式L系统和光照竞争模拟。
结构模型,注重的是树木的形态,拓扑结构的信息,而简化植物生理方面的信息。这类模型不需要专门的植物学知识,容易使用和推广。结构模型一般只考虑树芽的一些功能,例如分枝,而植物的其他器官(例如树叶)并没有起到真正的作用,也不考虑生物量的产生,分配,以及与植物生长速度的关系。实际上,这种模型只是模拟了植物在生长过程中的形态结构的变化规律,利用这种模型模拟光照的影响,准确来说,只是根据光照对植物的拓扑几何信息进行调整。这样的模型对于模拟光照对树枝生长方向以及树芽的存活概率的影响是可行的,所以这些年来,模拟光照对树木影响的工作主要都集中在这一块。而要研究光照对植物光合作用的影响,就必须同时注重植物的几何和生理方面的信息。因为要进行光照计算,需要树木的几何信息,而一旦求出了叶片上的光照量,如何用这个光照量去影响树木的生长,就必须用到树木生理方面的知识,例如生物量的产生和分配。
但直到近几年,植物生长模型才发展到相应的高度,结构和功能得到统一,出现了AMAPhydro,Lignum,GreenLab模型等。由这些模型生成的树不再只具有拓扑几何方面的信息,它上面的器官都发挥着一定的作用;生物量的生产遵循着一定的规则,产量受外界件,如二氧化碳的浓度等的影响;基于植株拓扑结构对生物量进行分配。这样一来器官形态与器官生物量的积累直接相关,从而能更精确地模拟植物的生长。
植物生长模型的发展,使得模拟光照对树木光合作用的影响成为可能。只是这一领域的发展时间太短,目前模型很少。比较突出的是Soler等人2000年提出并在2003年改进的一个模型。他们采用了Mêch等人的建模思想:整个系统由互相通信的植物生长模型和光照模型组成,其中的植物生长模型采用了AMAPhydro软件。该系统以树的生长周期为单位,对于每个生长周期,光照模型首先利用植物生长模型中的树的拓扑几何信息进行光照计算,得到叶片上的光照量和平均光照方向,并把这些结果传递给植物生长模型,植物生长模型利用这些信息调整相关参数,从而影响下一个生长周期的树的生长状况,树木生长的外在表现即为树的拓扑几何信息的改变。

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