全 文 ：江西省丘陵区湿地松多效益经营模式
适宜经营密度的研究 3
王青春 3 3 　王庆礼　(中国科学院沈阳应用生态研究所 ,沈阳 110016)
李　冬1) 　吴南生2) 　(江西农业大学 ,南昌 330045)
成子纯　(中南林学院 ,株洲 412006)
【摘要】　通过拟合林分枝叶生物量及林下植被生物量与林分郁闭度的关系求算出湿地松水保林的适宜郁闭度
范围 ,利用林分郁闭度与林分平均直径和林分株数密度的关系式 ,导算出湿地松水保林的适宜密度 ,用公式 N 1
= 15761. 64/ D 表示. 以价值生长量最大作最优指标函数 ,采用动态规划方法求算出材脂两用林的最适经营密
度线 N 2 = 23625. 12 D - 1. 1523 . 综合得出江西省丘陵区湿地松多效益经营模式适宜经营密度就是以上两条密度
线所夹范围.
关键词 　湿地松 　多效益 　经营模式 　经营密度
文章编号 　1001 - 9332 (2001) 05 - 0663 - 04 　中图分类号 　S753. 3 　文献标识码 　A
Suitable management density of multi2benef it management pattern in Pinus elliottii plantation on hilly region of
Jiangxi Province. WAN G Qingchun , WAN G Qingli ( Institute of A pplied Ecology , Chinese Academy of Sciences ,
S henyang 110016) , L I Dong , WU Nansheng ( Jiangxi A gricultural U niversity , N anchang 330045) , CHEN G
Zichun ( Cent ral2South Forest ry College , Zhuz hou 412006) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2001 ,12 (5) :663～666.
By means of modeling the relationships between stand branch and leaf biomasss , understory vegetation biomass and
forest canopy density , respectively , the suitable canopy density of Pinus elliottii plantation for soil and water conser2
vation was calculated. Using the models of stand canopy density and average tree diameter and stocking density , the
suitable stand density of Pinus elliottii for soil and water conservation was made out , and expressed by the formula N 1
= 15761. 64/ D . Using the stand density and the stand basal areas per hectare as the independent variables , introduc2
ing the maximum stand value increment to be optimal index function , the series of optimal stand management density
of Pinus elliottii stands for timber and resin production were worked out by means of dynamic programming ( N 2 =
23635. 12 D - 1. 1523) . The suitable management density for multi2benefit management pattern in Pinus elliottii planta2
tion on the hilly region of Jiangxi Province was in the range between the above two models.
Key words 　Pinus elliottii , Multi2benefit , Management pattern , Management density.
　　1)第 2 作者 ,2)第 3 作者.
　　3 国家自然科学基金 (39970123) 和中国科学院长白山开放站基金
资助项目.
　　3 3 通讯联系人.
　　2000 - 12 - 29 收稿 ,2001 - 05 - 26 接受.
1 　引 　　言
林分密度是影响林木生长的重要因素之一. 林分
密度在很大程度上决定了林分的内部结构 ,从而决定
了林分的产量结构和收获量[5 ] . 密度是营林工作中能
够有效控制的因子 ,人们可以通过控制和调整林分密
度来调节林分的生长 ,以期获得最大的经济、生态和社
会效益 ,即所谓多效益. 以往对湿地松经营密度的研究
往往是针对追求经济效益的林分进行 ,而对兼顾生态、
经济和社会效益的多效益经营模式并未涉及. 因此 ,研
究湿地松多效益经营模式的适宜密度 ,具有重要的理
论和实践意义. 本文旨在通过研究湿地松多效益经营
模式适宜经营密度 ,为该省湿地松多效益经营模式林
分的经营管理提供指导.
2 　研究地区与方法
211 　自然概况
研究地区为江西省丘陵地区 . 该省位于长江中下游南岸 ,
地处 113°35′～ 118°29′E , 24°29′～ 30°05′N. 全省土地面积
166947km2 ,其中丘陵面积约为 88482km2 ,占全省土地总面积
的 53 %. 年降水量为 1351 ～ 1934mm ,年平均气温 16. 3 ～
19. 5 ℃.全省 ≥10 ℃平均积温为 5044～6339 ℃, ≥10 ℃以上的
天数为 236～274d. 年均日照时数为 1482～2085h ,无霜期 240
～307d. 地带性土壤主要为红壤、黄壤及黄红壤 ,山地黄棕壤和
山地草甸土、紫色土、石灰土也有分布. 红壤广泛分布于全省丘
应 用 生 态 学 报 　2001 年 10 月 　第 12 卷 　第 5 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Oct . 2001 ,12 (5)∶663～666
陵、岗地和海拔 500～600m 的高丘和低丘 ,土层较深厚 ,一般
60～100cm 以上 ;p H4. 5～5. 5.
湿地松 ( Pinus elliottii) 自 30 年代从美国引种以来一直是
我国南方丘陵区造林绿化的主要树种之一 [4 ] . 江西极适宜湿地
松生长 ,据统计 ,至 1994 年江西省湿地松造林面积已达 7. 5 ×
105 hm2 [7 ] .
212 　资料收集
广泛收集江西省丘陵区湿地松标准地资料、解析木材料.
在全省范围内 ,选择一定数量具有代表性的典型林分做临时标
准地调查 ,除常规标准地要求的项目外 ,增加以下调查内容 :1)
在每一块样地内选择平均木 1 株 ,做树干解析. 挖取树根 ,称量
解析木各器官总鲜重. 采用分层切割法 [1 ,6 ,9 ,10 ,12 ]对解析木分
组取样 ,测定各组分鲜重. 将样品放置在 80 ℃烘箱内烘至恒重 ,
计算含水率 ,进一步求算解析木生物量 ,用以推导单木各器官
生物量计算公式 ,进而推算林分生物量. 2) 在标准地内按对角
线方向设置 5 个 1m ×1m 的小样方 ,实测每个样方内灌木、草
本、枯落物的重量 ,通过取样干燥求出绝干重 ,按面积推算出标
准地的灌木生物量、草本生物量及枯落物的重量.
经过筛选 ,确定中等立地条件 (13 ≤SI < 17 ,SI 表示立地指
数)下的 45 块湿地松标准地作为本次研究的基础资料来源. 标
准地分布于全省 11 个地市中的 9 个地市 (鹰潭市和萍乡市没
有分布) ,其中赣州市 5 块 ,吉安市 13 块 ,抚州市 3 块 ,南昌市 3
块 ,宜春市 7 块 ,新余市 2 块 , 景德镇市 3 块 ,上饶市 4 块 ,九江
市 5 块.
213 　研究方法
采用经验式 W = a ( D2 H) b 拟合湿地松单木各器官生物
量 ,建立单木各器官生物量计量公式 ,用以预测湿地松单木生
物量 ,进而计算林分生物量 [1 ,10 ] .
利用林分枝叶生物量及林下植被生物量与林分郁闭度的
关系求算湿地松水保林的适宜郁闭度范围 ;利用林分郁闭度与
林分平均直径和林分株数密度的关系式 ,导算出湿地松水保林
的适宜密度[2 ,3 ] ;以价值生长量最大作最优指标函数 ,采用动态
规划方法求算材脂两用林的最适经营密度线 [8 ] ;综合得出江西
省丘陵区湿地松多效益模式林分的最适经营密度范围.
3 　结果与分析
311 　湿地松单木生物量估测
据研究[1 ,10 ] ,湿地松林木各器官生物量 ( W , kg)
与胸径平方 ( D2) 和树高 ( H) 的乘积 ( D2 H) 呈幂函数
相关 ,基本方程式为 W = a ( D2 H) b . 利用 45 株 (径阶
分布于 6～28cm) 湿地松各器官生物量实测值进行回
归 ,结果见表 1. 从表 1 中相关系数 R2 的值来看 ,各器
官生物量与 D2 H 相关性较好 ,以上各回归方程可以用
来对湿地松单株生物量进行估测. 其中 ,单木生物量等
于各器官生物量之和 ,枝叶生物量等于树枝生物量与
针叶生物量之和 ,林分立木生物量等于单木生物量汇
总.
表 1 　湿地松生物量估测模型
Table 1 Estimating models for biomass of Pinus elliottii
器官
Organ
回归方程
Regression equation
R2 n
树干 Stem W s = 0. 075846 ( D2 H) 0. 806399 0. 9752 45
树枝 Branch W b = 0. 016678 ( D2 H) 0. 798228 0. 9084 45
针叶 Leaf W l = 0. 089380 ( D2 H) 0. 633233 0. 8907 34
根系 Root W r = 0. 043770 ( D2 H) 0. 763226 0. 9315 18
注 :由于野外工作的限制 ,其中有些样木没有实测其针叶和根系的生物
量 ,导致样本数的变化.
312 　从发挥湿地松林的最大水保功能来考虑适宜经
营密度
31211 湿地松林分枝叶生物量的最适郁闭度 　乔木层
的林冠是截留降水的第一道屏障 ,它能大大地减弱降
雨的势能 ,其生物产量越大 ,乔木层的水保功能就越
强. 但是 ,枝叶与树干不同 ,具有自然稀疏功能 ,不能随
着树木的生长而纯积累. 在一定立地条件下 ,其产量随
着林分郁闭度的增加而增加 ,当林分郁闭度达到一定
时 ,其产量基本保持稳定 ,不再增加.
根据湿地松的标准地材料 ,模拟林分枝叶生物量
( W枝叶 ,t·hm - 2) 与林分郁闭度 ( p) 的关系 (图 1) ,得
到以下回归模型 :
W枝叶 = - 68 . 345 p2 + 94 . 198 p - 12 . 547
R2 = 0 . 9090 　n = 45 (1)
对 (1)式求导 ,得出 :当 p = 0. 6891 时 , W枝叶达到
最大.
图 1 　枝叶生物量与郁闭度的关系
Fig. 1 Relationship between biomass of branch and leaf and canopy density.
综合枝叶实际生长情况来看 ,当湿地松林分郁闭
度达到 0. 6891 时 ,枝叶生物量就接近或达到最大值 ;
当林分郁闭度再增加时 ,枝叶生物量保持稳定或变化
不大. 因此 ,要保持湿地松林分乔木层中枝叶生物量相
对大 ,必须使林分郁闭度保持在 0. 6891 以上.
31212 湿地松林分灌木层、草本层生物量的最适郁闭
度 　相类似 ,林下灌木、草本的生物量与林分郁闭度有
如下关系 :在林分郁闭前 ,其生物量随林分生长而增
加 ;当林分郁闭后 ,林下植被生物量同林分郁闭度呈负
466 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　12 卷
相关 ;即存在一个极值.
通过回归 (图 2)得到灌木生物量 ( W灌木 ,t·hm - 2)
与林分郁闭度的回归模型为 :
W灌木 = - 48 . 246 p2 + 65 . 347 p - 10 . 834
R2 = 0 . 8156 　n = 45 (2)
求导 ,得 p = 0 . 6772 时 , W灌木达到最大.
草本生物量 ( W草本 , t·hm - 2) 与林分郁闭度的回
归模型 (图 3)为 :
W草本 = - 5 . 551 p2 + 7 . 3015 p - 1 . 3702
R2 = 0 . 7547 　n = 42 (3)
求导 ,得 p = 0 . 6577 时 , W草本达到最大.
图 2 　灌木生物量与郁闭度的关系
Fig. 2 Relationship between shrub biomass and canopy density.
图 3 　草本生物量与郁闭度的关系
Fig. 3 Relationship between herb biomass and canopy density.
31213 湿地松水保林的适宜郁闭度 　综合考虑湿地松
林分枝叶生物量、林下灌木生物量、草本生物量与林分
郁闭度的关系 ,可以认为 ,当林分郁闭度保持在 0. 65
～0. 69 范围内时 ,湿地松林分水保功能达到较好. 取
其平均值 0. 67 ,这便是湿地松水保林的最适郁闭度.
31214 湿地松水保林的最适经营密度模型 　林分郁闭
度是平均树冠和株数的函数 ,而树冠与林分平均直径
呈正相关 ,所以用林分平均直径与株数来推测林分郁
闭度. 通过回归分析得到 :
p = 0 . 00405 [ln ( DN ) ]2. 25191
R2 = 0 . 7802 　n = 45 (4)
式中 , p 为林分郁闭度 , D 为林分平均直径 (cm) , N 为
林分株数 (株·hm - 2)
利用湿地松水保林的最适郁闭度代入以上模型 ,
计算不同林分平均直径对应的最适经营密度 ,其模型
为 :
N 1 = 15761 . 64/ D (5)
313 　从获得最大经济效益来考虑湿地松林分适宜经
营密度
经营湿地松林分的经济效益主要来自木材收获
(包括间伐材和主伐材) 和生产松脂. 从林分密度效应
理论可知 ,随着林分密度的增加 ,单株平均材积逐渐减
少 ,而林分蓄积量则增大 ;当密度增大至一定程度时 ,
林分蓄积量稳定在一定水平. 也就是说 ,木材收获量与
林分密度存在一种复杂的关系 ,经营密度不是越大越
好 ,这里存在一个最适密度问题. 当经营湿地松采脂林
时 ,也不是密度越大越好 ,因为单株产脂量与其胸径和
冠幅相关紧密[11 ] ,而胸径和冠幅却受到林分密度的制
约 ,这里也存在一个最适经营密度的问题.
以林分公顷株数和林分公顷断面积作状态变量 ,
采用林分价值生长量 (此处价值生长量指随着湿地松
林的生长过程 ,由木材收获和生产松脂带来的经济价
值的增长量)最大作最优指标函数 ,利用动态规划方法
求解最适经营密度 ,拟合经营密度模型[8 ]为 :
N 2 = 23625 . 12 D - 1. 1523
R2 = 0 . 9793 　n = 45 (6)
314 　江西省丘陵区湿地松多效益经营模式适宜经营
密度范围
综合考虑湿地松林分的经济效益、生态效益 (主要
指水土保持功能) 和社会效益的要求以及江西省当前
对湿地松林的经营水平 ,可以确定江西省丘陵区湿地
松多效益经营模式适宜密度范围为模型 (5)和模型 (6)
所夹范围的林分密度. 把这两个模型按胸径展开编表
(表 2) .
5665 期 　　　　　　　　　　　　王青春等 :江西省丘陵区湿地松多效益经营模式适宜经营密度的研究 　　　　　　　　　
表 2 　江西省丘陵区湿地松多效益经营模式适宜经营密度
Table 2 Suitable management density of the multi2benef it management pattern in Pinus elliottii plantation on hilly region of Jiangxi Province
项目 Item
直径 Diameter (cm)
5 6 7 8 9 10 11
密度 Density (plant·hm - 2) 3152～3698 2627～2997 2252～2509 1970～2152 1751～1878 1576～1664 1433～1491
项目 Item
直径 Diameter (cm)
12 13 14 15 16 17 18
密度 Density (plant·hm - 2) 1313～1348 1212～1230 1126～1129 1043～1051 968～985 903～927 845～876
项目 Item
直径 Diameter (cm)
19 20 21 22 23 24 25
密度 Density (plant·hm - 2) 794～830 749～788 708～751 671～716 637～685 607～657 579～630
4 　结 　　语
江西省是国内引种推广湿地松较早且比较成功的
省份之一 ,其对于消灭荒山、绿化全省和发展地方经济
起到了重要作用[7 ] . 但随着人们对环境问题的日益关
注和对森林服务功能的进一步认识 ,以往片面追求经
济效益的人工林经营思想逐渐被打破 ,如何经营好这
些湿地松林 ,使其充分发挥生态效益、经济效益和社会
效益的多效益功能 ,就成为经营决策急待解决的关键
问题. 调整林分密度是森林经营的重要技术措施之一.
本文通过拟合林分枝叶生物量、林下植被生物量与林
分郁闭度的关系求算湿地松水保林的适宜郁闭度范
围 ,利用林分郁闭度与林分平均直径和林分株数密度
的关系式 ,导算出湿地松水保林的适宜密度. 结合动态
规划方法求算出材脂两用林的最适经营密度 ,得到江
西省丘陵区湿地松多效益经营模式适宜经营密度范
围. 本研究技术路线把林分的生态效益目标和经济效
益目标紧密结合 ,进而带来较好的社会效益 ,充分体现
森林经营的多效益目标.
本研究所得丘陵区湿地松多效益经营模式适宜经
营密度表对该省湿地松多效益经营模式林分的经营管
理具有一定的指导作用. 利用该经营密度表 ,通过对林
分密度的人为调控 ,在生产中可以非常便利地实现森
林经营的多效益目标. 但现实情况是 ,森林经营单位不
可能按该经营密度范围频繁地进行密度调整 ,这里存
在一个如何进行合理间伐的问题 ,有待进一步研究.
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作者简介 　王青春 ,男 ,1970 年 5 月生 ,工程师 ,在读博士 ,主要
从事森林资源经营管理、林业调查规划设计及森林生态学研究
工作 ,已发表论文 5 篇. E2mail :youthw @263. net
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