林分密度是衡量森林群落空间利用效率的核心指标,其表征方法包括株数密度、
郁闭度、
疏密度等体系。中国多采用单位面积株数为主要标准,如华北石质山区松栎混交林经营设定30-60株/亩的密度区间,而国际学界普遍采用赖内克1933年提出的
林分密度指数(SDI)公式logN=loga+blogD,以平均胸径25.4厘米时的株数作为基准。实证研究表明,水曲柳纯林在2 200株/公顷密度下空间利用能力较2 500株/公顷提升2.94%,落叶松-水曲柳3∶3混交模式可使空间利用率提升25.77%。现代经营中通过目标树选择(8-10株/亩)和抚育间伐调控密度分布,如昌华景区通过疏伐将密度降至1050株/hm2以改善胸径生长。
林分密度指标体系包含三大核心参数:株数密度(单位面积活立木株数)、郁闭度(冠层投影覆盖率)和疏密度(现实蓄积与标准蓄积比)。郁闭度经营标准要求不低于0.6,超过0.9需实施间伐,而疏密度分级采用十分制,0.8-1.0为高密度林分。日本学者吉良龙夫提出个体材积与株数密度的幂函数关系(W=KN-ᵝ),揭示了密度对单木生长的抑制作用。
标准地每木检尺法要求设置0.06-0.10公顷样地,实测所有胸径≥5cm林木的株数与冠幅。航空象片测定采用放大4倍的立体镜,在1:10000航片上划定0.25公顷圆形模板计数树冠数量。赖内克密度指数公式中,参数a、b根据树种调整,如北美黄杉取-1.605和1.605。
华北松栎混交林经营中,通过三次疏伐将初植密度从387株/亩降至目标密度,使胸径年均生长量提升0.21cm。帽儿山水曲柳试验表明,密度由2 500株/公顷降至2 200株/公顷,可使生长指数提升21.89%。抚育间伐技术规范要求,当郁闭度>0.9或疏密度>1.0时,实施强度20-30%的机械疏伐。
昌华景区天然林(1050株/hm2)较人工林(771株/hm2)表现出更优的空间利用结构,其平均胸径达18.7cm,超出人工林23.8%。3∶3落叶松-水曲柳混交林在2 500株/公顷密度下,空间利用率指数达87.6,较纯林提升25.77个百分点。北京山区油松林经营数据显示,目标树密度8株/亩可使林分蓄积年均增长0.85m3/hm2。