立木商品材出材量表的編制及應(yīng)用探討

喬建勇，張 博，郭朝陽(yáng)

（石家莊市林業(yè)局，河北 石家莊 050051）

林木出材量調(diào)查是林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。特別是隨著集體林權(quán)制度改革的不斷深入，林業(yè)產(chǎn)權(quán)交易日趨多元化，森林資源資產(chǎn)評(píng)估、林木產(chǎn)權(quán)流轉(zhuǎn)、林權(quán)抵押貸款、林木采伐工程拍買承包等活動(dòng)逐漸增多，都需要精確確定木材的產(chǎn)量和市場(chǎng)價(jià)值，林木出材量調(diào)查甚至比傳統(tǒng)的林木蓄積量調(diào)查更為重要。理論上林木出材量調(diào)查方法主要有樣地伐倒木實(shí)際造材法、直接量測(cè)上部直徑計(jì)算材積法、材種出材率調(diào)查法等。這些方法或因?yàn)楣ぷ髁刻?，或因?yàn)檫m應(yīng)性不強(qiáng)等原因，生產(chǎn)中普及率并不高。實(shí)際生產(chǎn)中主要還是靠調(diào)查人員經(jīng)驗(yàn)估算為主，林木出材量調(diào)查還處于粗放估計(jì)階段。采用立木商品材出材量表調(diào)查林木出材量是以胸徑和規(guī)格材高度兩個(gè)因子確定規(guī)格材出材量，用總體出材率和規(guī)格材出材率的差值確定剩余非規(guī)格材（除規(guī)格材以外可用于加工、出售的非規(guī)格材、薪材，以下通稱非規(guī)格材）出材量的方法。與材種出材率表法相比，本方法建立在樣地每木調(diào)查的基礎(chǔ)上，具有操作簡(jiǎn)便，使用靈活，針對(duì)性強(qiáng)等特點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 編表材料的選擇和處理

（1）材料選自承德及石家莊市常見的楊樹、刺槐、山楊、樺樹、柞樹、落葉松、油松、側(cè)柏等樹種，胸徑范圍5～30cm，立地質(zhì)量、密度中等，干形相對(duì)通直的樹木，共計(jì)240株樹木組成編表樣本。

（2）按照實(shí)際生產(chǎn)需求進(jìn)行伐倒造材，分別量測(cè)干高1.3m帶皮直徑，樹木總高度、規(guī)格材高度。并按照干高0.5、1.5、2.5……處，分別量測(cè)帶皮直徑、去皮直徑。小頭4cm以上，長(zhǎng)度1m以上側(cè)枝中徑。

（3）按照1m區(qū)分段，分別編制干高1、2、3……帶皮、去皮累積材積表。其中帶皮材積包括干基至樹梢全部帶皮主干材積（不含側(cè)枝），去皮材積包括干基至小頭直徑4cm（含側(cè)枝）全部去皮材積。

1.2 模型選擇和擬合

本次編制工作采取規(guī)格材、總材積量（含非規(guī)格材、薪材和側(cè)枝材）、林木蓄積一套樣本資料，單獨(dú)建模、分別編表的方法。SPSS軟件進(jìn)行模型擬合。

2 結(jié)果與分析

2.1 立木材種出材量

選用符合規(guī)格材標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)分段量測(cè)記錄資料，組成帶皮胸徑、干高、上部直徑（去皮）相關(guān)資料，建立規(guī)格材材種出材量樣本資料。根據(jù)模型篩選，在相同干高的情況下，胸徑與上部直徑基本呈直線關(guān)系；在相同胸徑的情況下，上部直徑與干高基本呈三次多項(xiàng)式曲線關(guān)系。綜合分析建立如下胸徑一干高—上部直徑數(shù)學(xué)模型：

式中：Dn—n米處去皮直徑；

D—帶皮胸徑；

L—材種高度；

a、b、c1、c2、c3、d1、d2、d3為參數(shù)。

模型擬合結(jié)果見表1。

按照上述模型分別預(yù)測(cè)的上部直徑，釆取1m區(qū)分段材積求積方法，建立胸徑一干高材積出材量表。

除分樹種編制材種出材量表外，還不分樹種編制了通用表（表2）。通用表主要用于其它樹種產(chǎn)材量調(diào)查。同時(shí)，在混交林調(diào)查時(shí)，使用通用表可簡(jiǎn)化外業(yè)調(diào)查記錄、計(jì)算程序。

2.2 總產(chǎn)材量

分別小頭直徑4cm（薪材以上）、8cm（鋸材以上）計(jì)算總產(chǎn)材量。

分別建立小頭直徑4、8cm胸徑一累積材積樣本資料，采用如下模型對(duì)樣本資料進(jìn)行回歸預(yù)測(cè)：

式中：V4—小頭直徑4cm以上累積材積（含側(cè)枝，不含樹皮材積）；

表1 主要樹種胸徑-上部直徑模型參數(shù)

表2 通用立木商品材出材量

V8—小頭直徑8cm以上累積材積（含側(cè)枝，不含去樹皮材積）；

D—胸徑；

a、b1、b2、b3為參數(shù)

模型擬合結(jié)果見表3。

2.3 林木蓄積量

選用主干（不含側(cè)枝）區(qū)分段帶皮直徑量測(cè)資料，組成胸徑一林木蓄積樣本資料，采用如下模型對(duì)樣本資料進(jìn)行回歸預(yù)測(cè)：

式中：M—立木蓄積（含梢頭、樹皮，不含側(cè)枝的區(qū)分段累積材積）

D—胸徑

a、b—參數(shù)

模擬擬合結(jié)果見表4。

3 材種出材量表的應(yīng)用

3.1 樣地調(diào)查

3.1.1 表格設(shè)置

分野外調(diào)查記錄表和內(nèi)業(yè)計(jì)算表。野外調(diào)查記錄表內(nèi)容包括徑階，分樹種胸徑檢尺記錄，材種高度記錄等欄目；內(nèi)業(yè)計(jì)算表包括徑階、分樹種檢尺株樹、蓄積，材種株樹、材積，非規(guī)格材、薪材株樹、材積等欄目。

3.1.2 外業(yè)調(diào)查

采用樣地調(diào)查法，樣地內(nèi)每木調(diào)查記錄胸徑、規(guī)格材材種高度兩個(gè)因子。

胸徑調(diào)查。按照常規(guī)樣地調(diào)查方法進(jìn)行。

材種高度的調(diào)查。根據(jù)本區(qū)域現(xiàn)有樹種和規(guī)格，一般樹木規(guī)格材材種高度不超過8m，天然林不超過6m，2～4m居多。造材長(zhǎng)度一般為2、4m等雙米整數(shù)。因此僅通過目估即可準(zhǔn)確估算材種高度，方便快捷，幾乎不額外增加工作量。需要精確到米以下，或林木徑級(jí)較大、材種高度較高時(shí)，可借助滑桿、塔尺或?qū)I(yè)測(cè)高儀器量測(cè)。

表3 主要樹種總產(chǎn)材量模型參數(shù)

表4 主要樹種一元立木材積（蓄積）模型參數(shù)

3.1.3 外業(yè)記錄

對(duì)應(yīng)相應(yīng)的胸徑徑階和材種高度用“正”字號(hào)表示。材種高度的填寫可用數(shù)字表示，如2、4、8m等。如果某株樹木規(guī)格材高度為 6m，分 2、4m 兩段，可用（2+4）或（4+2）表示，以示于整段6m規(guī)格的區(qū)別；如果某株樹木規(guī)格材高度為6m，下部2m為廢材，上部4m可用，可記錄為-（2+4），計(jì)算時(shí)通過查表，用同徑級(jí)6m段減去2m段材積即可。

3.2 內(nèi)業(yè)計(jì)算

3.2.1 規(guī)格材出材量計(jì)算

對(duì)應(yīng)胸徑、材種高度查《立木商品材出材量表》，分別計(jì)算各材種材積。

3.2.2 非規(guī)格材和薪材產(chǎn)材量的計(jì)算

（1）小頭直徑8cm以上非規(guī)格材出材量=小頭直徑8cm以上總出材量-規(guī)格材出材量

這部分木材一般作為鋸材加工原料或薪材。根據(jù)地域不同，不能利用的不統(tǒng)計(jì)在商品材出材量。

（2）小頭直徑4～8cm非規(guī)格材出材量=小頭直徑4cm以上總產(chǎn)材量-小頭直徑8cm以上非規(guī)格材出材量-規(guī)格材出材量

這部分木材一般為木片原料、薪材。根據(jù)地域不同，不能利用的不記入商品材產(chǎn)材量。注：如果蓄積量調(diào)查采用二元材積調(diào)查，或不同地區(qū)一元立木材積表與本表所用蓄積表有差異，要首先用蓄積量分別乘于相應(yīng)出材率計(jì)算總材積量，再用上述方法分別計(jì)算相應(yīng)出材量。

4 問題探討

（1）不同地域木材利用率不同。在人造板發(fā)達(dá)地區(qū)，甚至樹皮和樹根都被完全利用；而在偏遠(yuǎn)的山區(qū)，受人力資源、交通運(yùn)輸成本和人們?nèi)疾窳?xí)慣的影響，一些較大規(guī)格的枝柴、廢材都被遺棄在山上。因此木材產(chǎn)材量調(diào)查應(yīng)該體現(xiàn)因地制宜的特點(diǎn)。

目前較為精密實(shí)用的出材量調(diào)查方法主要是材種出材率表法，相關(guān)研究也比較多。方法又分為一元材種出材率表法和二元材種出材率表法。一元材種出材率表具有應(yīng)用簡(jiǎn)單，不需要額外增加野外調(diào)查工作量，適宜于大面積二類調(diào)查。對(duì)于不同地域間因用材高度、木材缺陷造成的產(chǎn)材量差異針對(duì)性不強(qiáng)；二元材種出材率表增加了樹高因子的測(cè)量，提高了不同地域因用材高度不同造成的材種出材量差異，但也沒有解決因木材缺陷造成的產(chǎn)材量差異。同時(shí)由于增加了樹高的測(cè)量，明顯增加了調(diào)查工作量，比借助儀器直接測(cè)量上部直徑節(jié)省不了多少工作量。同時(shí)，受工作量限制，如果選取樣本數(shù)量不足，也會(huì)造成一定的偏差。

采用立木商品材出材量表法調(diào)查林木產(chǎn)材量具有如下優(yōu)點(diǎn)：一是使用相對(duì)簡(jiǎn)單靈活，野外調(diào)查只是在原有胸徑檢尺的基礎(chǔ)上，增加規(guī)格材材高的預(yù)測(cè)，一般采用目測(cè)方法，不需要增加特別大的工作量；二是在樣地調(diào)查過程中，全面調(diào)查每株樣木的規(guī)格材高度、木材缺陷，有效避免了不同地域因用材高度、木材缺陷造成產(chǎn)材量差異；三是隨著市場(chǎng)對(duì)木材需求的多樣化，一些客戶可能需要特種規(guī)格木材產(chǎn)量預(yù)測(cè)，使用本表可一定程度上滿足客戶定制規(guī)格的材種出材量調(diào)查。

（2）相對(duì)于林木上部直徑和基徑，胸徑是林木干形更為穩(wěn)定的部位，立木檢尺更方便。采用胸徑和材高估算林木材積理論上應(yīng)比小頭直徑更接近于木材實(shí)際材積。因此，在編制原木材積表和立木材積表時(shí)，利用同一批樣本資料分別編制原木材積表、立木材積表（蓄積）、材種出材量表，可最大程度上保證表的一致性。

（3）在實(shí)際林分中，樹木主林冠上部主干受側(cè)枝量和側(cè)枝大小影響，上部直徑變動(dòng)較大，有的甚至有兩主干、主干不明顯等現(xiàn)象，對(duì)規(guī)格材材種出材量預(yù)測(cè)產(chǎn)生較大影響。但在實(shí)際造材時(shí)，主林冠上部因枝杈造成疤節(jié)缺陷等多種原因一般不造規(guī)格材。

雖然主林冠上部規(guī)格材種數(shù)量預(yù)測(cè)變動(dòng)較大，但包括枝杈材在內(nèi)的總材積量相對(duì)穩(wěn)定。采取總材積量（或出材率）減去規(guī)格材材種出量（或出材率）的方法計(jì)算剩余的材積（非規(guī)格材材積），可保障精度要求。

（4）枝杈材是樹木材積的重要組成部分，根據(jù)資料研究，樺樹、櫟類側(cè)枝材積約占樹木主干材積的24%左右，云杉22%左右，并且隨著胸徑的增加而增大，變化幅度在14%～30%之間。但多數(shù)側(cè)枝因短小和缺陷大，實(shí)際上被利用的比例并不大，因此傳統(tǒng)的立木材積估算一般不包括枝杈材。考慮到生產(chǎn)實(shí)際有一定需求，本次編表將小頭直徑4cm以上，可利用的枝杈材納入編表范圍，與傳統(tǒng)方法相比，總出材率相對(duì)偏高。