森林撫育間伐施工技能評估技術(shù)研究

劉淑斌+程順+張巖+張菲+付立華

摘 要：該文介紹了新研究的一種可評估森林撫育間伐施工技能、不破壞林分、能多次重復(fù)利用、逐步分析并提高個(gè)人施工操作能力的森林經(jīng)營技術(shù)。

關(guān)鍵詞：森林撫育間伐；施工技能；評估技術(shù)；研究

中圖分類號 S753.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）05-0093-03

陸地生態(tài)系統(tǒng)主體是森林，森林的好壞、多少直接關(guān)系每個(gè)國家的生態(tài)安全。森林經(jīng)營效果直接關(guān)系森林質(zhì)量。與森林經(jīng)營效果相關(guān)的因素中，人是最主要的因素。大量的先進(jìn)技術(shù)、科技理念均由人來操作和控制完成。森林經(jīng)營中，森林撫育是一項(xiàng)工作量最大、時(shí)間最長、執(zhí)行人員最多也最復(fù)雜的技術(shù)措施，往往也由于人的因素尤其在技術(shù)水平的巨大差異導(dǎo)致經(jīng)營效果不盡人意，生態(tài)效能千差萬別。因此，研究一種可評估撫育間伐施工技能、不破壞林分、能多次重復(fù)利用、逐步分析并提高個(gè)人施工操作能力的森林經(jīng)營技術(shù)，并為林業(yè)生產(chǎn)采用先進(jìn)理念和技術(shù)訓(xùn)練提供平臺，顯得極為迫切。

1 建立評估指標(biāo)體系

考慮到全國各地森林類型多樣、各具特點(diǎn)，難以形成固定統(tǒng)一的評估指標(biāo)體系，因此，將評估指標(biāo)體系分為具有共同特點(diǎn)的基本評估指標(biāo)和地方特點(diǎn)的增設(shè)評估指標(biāo)兩部分?；驹u估指標(biāo)設(shè)一級指標(biāo)類別4個(gè)、二級指標(biāo)11個(gè)，為固定形式；增設(shè)評估指標(biāo)則由評估方根據(jù)具體實(shí)際來研究設(shè)定，為不固定形式。一級指標(biāo)類別不進(jìn)行統(tǒng)計(jì)或計(jì)算，為結(jié)構(gòu)控制、保留木質(zhì)量控制、采伐精度控制、信息對稱。二級指標(biāo)進(jìn)行精度、誤差或完成率計(jì)算，為樹種組成誤差、目標(biāo)樹準(zhǔn)確率、必伐木準(zhǔn)確率、伐后胸徑誤差、伐后密度誤差、均勻度控制、株數(shù)強(qiáng)度誤差、蓄積強(qiáng)度誤差、林窗控制、采伐一致性、保留一致性。

2 確定評估指標(biāo)計(jì)算公式

以林學(xué)理論、實(shí)踐總結(jié)、經(jīng)營需求等為依據(jù)，結(jié)合二級指標(biāo)內(nèi)容設(shè)計(jì)各項(xiàng)評估指標(biāo)的計(jì)算公式，是實(shí)現(xiàn)量化評估指標(biāo)的數(shù)學(xué)方法與解決途徑。

以可實(shí)現(xiàn)、能采集參數(shù)、盡量采取客觀評價(jià)和結(jié)果評價(jià)為要求，建立符合林學(xué)規(guī)律、盡量反映被評估人員技術(shù)細(xì)節(jié)的基本評估指標(biāo)計(jì)算公式，為固定形式，所需參數(shù)通過設(shè)置檢測現(xiàn)場、進(jìn)行撫育間伐設(shè)計(jì)、施工模擬、評估計(jì)算等步驟獲得評估指標(biāo)計(jì)算公式的相應(yīng)參數(shù)。

增設(shè)評估指標(biāo)計(jì)算公式則要根據(jù)林學(xué)規(guī)律、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)踐操作總結(jié)等研究確定，必須經(jīng)過多次測試、修正確實(shí)滿足評估要求后才能應(yīng)用，為不固定形式，所需參數(shù)則需通過另行研究確定的采集參數(shù)技術(shù)辦法來具體解決。

3 采集評估指標(biāo)計(jì)算公式參數(shù)

3.1 設(shè)置檢測現(xiàn)場 從基本條件、形狀及大小、每木定位和分區(qū)、每木測量、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等五方面具體控制。

3.1.1 基本條件 地形變化較小，坡向、坡度基本一致，測量、行走、觀察方便。具有一定區(qū)域代表性，與當(dāng)?shù)刂饕慕?jīng)營類型相一致。

3.1.2 形狀及大小 以矩形為宜，面積為40×50m2。坡地則依據(jù)坡度進(jìn)行換算?？梢暀z測現(xiàn)場情況、設(shè)計(jì)采伐要求、被評估人員條件適當(dāng)調(diào)整場地面積。

3.1.3 每木定位 將樣地均勻分區(qū)，每區(qū)內(nèi)樹木隨機(jī)編碼，橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)定位。至少分成20個(gè)均勻小區(qū)，每小區(qū)面積不大于10m×10m。

3.1.4 每木測量 每木檢尺，記錄樹木種類、胸徑等林分調(diào)查因子，內(nèi)容可依據(jù)評估要求適當(dāng)增減。

3.1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 根據(jù)每木測量數(shù)據(jù)，計(jì)算檢測現(xiàn)場樹種組成、平均胸徑、密度、立木蓄積等伐前林分狀況綜合因子。

3.2 撫育間伐設(shè)計(jì) 從設(shè)計(jì)原則、檢測用時(shí)、技術(shù)控制、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、編制說明和數(shù)表等五方面具體控制。

3.2.1 設(shè)計(jì)原則 堅(jiān)持分類經(jīng)營、信息對稱原則。

3.2.2 檢測用時(shí) 純林時(shí)間控制在25min內(nèi)，混交林控制在30min內(nèi)。

3.2.3 技術(shù)控制 按照樹種組成、目標(biāo)樹選擇、必伐木選擇、其它采伐木選擇、均勻度控制、林窗控制、采伐木株數(shù)強(qiáng)度、采伐蓄積強(qiáng)度、伐后胸徑、伐后密度、信息對稱等主要技術(shù)要素，結(jié)合目標(biāo)樹經(jīng)營、常規(guī)人工林撫育等兩種不同經(jīng)營技術(shù)體系要求，分別起源，詳細(xì)進(jìn)行各個(gè)評估指標(biāo)技術(shù)控制。

3.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 根據(jù)每木測量數(shù)據(jù)及目標(biāo)樹選擇、必伐木選擇、采伐木選擇、林窗統(tǒng)計(jì)，計(jì)算檢測現(xiàn)場設(shè)計(jì)采伐后的樹種組成、目標(biāo)樹數(shù)量、必伐木數(shù)量、平均胸徑、保留木密度、保留木分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)差、采伐木株數(shù)強(qiáng)度、采伐木蓄積強(qiáng)度、自然林窗數(shù)量等評估指標(biāo)參數(shù)值。

3.2.5 編制說明和數(shù)表 根據(jù)設(shè)計(jì)采伐參考的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、森林培育目標(biāo)和技術(shù)考慮編制設(shè)計(jì)采伐說明書，說明林分概況、培育目標(biāo)、采伐方式及目標(biāo)樹、必伐木、采伐木選擇原則，明確檢測現(xiàn)場模擬采伐后應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)值數(shù)量。編制立木材積表、評分標(biāo)準(zhǔn)表、立木代碼表、答題表等相關(guān)文件供模擬采伐使用。

技術(shù)控制是關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，涉及到對評估對象在評估指標(biāo)方面的科學(xué)評價(jià)程度。具體難度主要參照實(shí)踐總結(jié)，難度應(yīng)適中，過大、過小均不宜。

3.3 施工模擬 模擬準(zhǔn)備是作為評估方應(yīng)進(jìn)行的文件準(zhǔn)備和信息提供。施工模擬則是對評估對象在檢測現(xiàn)場科學(xué)合理安排施工模擬的時(shí)間、步驟和方法。

3.3.1 模擬準(zhǔn)備 統(tǒng)計(jì)樹木編碼，排序、制表、打印。將設(shè)計(jì)采伐說明書、各種用表、檢測限時(shí)、注意事項(xiàng)等檢測信息告知被評估人員。

3.3.2 模擬采伐 按照規(guī)定的時(shí)間和設(shè)計(jì)采伐信息，被評估人員選擇目標(biāo)樹對象、采伐木對象，并完成增設(shè)評估指標(biāo)內(nèi)容，在樹木編碼表上找到對應(yīng)編碼標(biāo)記確認(rèn)或填寫相應(yīng)數(shù)值，再經(jīng)評估指標(biāo)實(shí)現(xiàn)程度估算并調(diào)整采伐木對象后，完成模擬采伐。

3.4 評估計(jì)算 包括計(jì)算評估指標(biāo)值、數(shù)量評分、誤差分析等三方面。

基于施工模擬結(jié)果和撫育間伐設(shè)計(jì)值計(jì)算出各評估指標(biāo)值。基于既定經(jīng)營作業(yè)體系、撫育間伐類型選擇施工技能評分標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行量化評分。將模擬結(jié)果進(jìn)一步分析，以提高實(shí)踐操作能力。

4 實(shí)踐驗(yàn)證分析

4.1 開展試驗(yàn)驗(yàn)證 歷經(jīng)的4次試驗(yàn)驗(yàn)證：第一次驗(yàn)證。在河北省塞罕壩機(jī)械林場總場建設(shè)驗(yàn)證場地，參加隨機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證人員為下屬基層林場林業(yè)生產(chǎn)一線職工，驗(yàn)證體系為傳統(tǒng)森林經(jīng)營體系，評估指標(biāo)為基本評估指標(biāo)體系二級指標(biāo)，包括樹種組成誤差、目標(biāo)樹準(zhǔn)確率、必伐木準(zhǔn)確率、伐后胸徑誤差、伐后密度誤差、均勻度控制、株數(shù)強(qiáng)度誤差、蓄積強(qiáng)度誤差、采伐一致性、保留一致性等。第二次驗(yàn)證。驗(yàn)證場地、驗(yàn)證體系、評估指標(biāo)同第一次，參加隨機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證人員為河北省隆化林管局林業(yè)生產(chǎn)一線職工。第三次驗(yàn)證。在黑龍江省賓縣萬人歡林場建設(shè)驗(yàn)證場地，驗(yàn)證體系、評估指標(biāo)同第一次，參加隨機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證人員為賓縣林業(yè)局國有林場生產(chǎn)一線職工。第四次驗(yàn)證。在黑龍江省賓縣萬人歡林場建設(shè)驗(yàn)證場地，參加驗(yàn)證人員為2015年全國林業(yè)行業(yè)國有林場職業(yè)技能競賽參賽者，驗(yàn)證體系為目標(biāo)樹經(jīng)營體系，評估指標(biāo)為基本評估指標(biāo)體系二級指標(biāo)，包括樹種組成誤差、目標(biāo)樹準(zhǔn)確率、必伐木（干擾木）準(zhǔn)確率、伐后胸徑誤差、伐后密度誤差、均勻度控制、株數(shù)強(qiáng)度誤差、蓄積強(qiáng)度誤差、采伐一致性、保留一致性等。具體驗(yàn)證結(jié)果見表1。

4.2 試驗(yàn)驗(yàn)證分析 以人工林撫育作業(yè)法為代表的傳統(tǒng)森林經(jīng)營體系驗(yàn)證中，評估指標(biāo)包含基本評估指標(biāo)體系10項(xiàng)二級指標(biāo)，綜合平均值達(dá)到67.12，標(biāo)準(zhǔn)差為13.49，差距已經(jīng)拉開，最高分值達(dá)到90.5。以目標(biāo)樹經(jīng)營作業(yè)法為代表的目標(biāo)樹經(jīng)營體系驗(yàn)證中，評估指標(biāo)相同，綜合平均值43.8，低于傳統(tǒng)森林經(jīng)營體系；標(biāo)準(zhǔn)差為15.28，差距高于傳統(tǒng)森林經(jīng)營體系；最高分值86.7，低于傳統(tǒng)森林經(jīng)營體系。

分析兩種經(jīng)營體系得分差距，一方面是以人工林撫育作業(yè)法為代表的傳統(tǒng)森林經(jīng)營體系在國有林場基層一線長期灌輸、得到良好執(zhí)行，總體分值較高，以目標(biāo)樹經(jīng)營作業(yè)法為代表的目標(biāo)樹經(jīng)營體系屬于現(xiàn)時(shí)期先進(jìn)理念和技術(shù)，基層人員接觸、理解、接受的既少又差，總體分值低、差距大，屬于正常現(xiàn)象；另一方面，參加傳統(tǒng)森林經(jīng)營體系驗(yàn)證人員均在當(dāng)?shù)貙?shí)操現(xiàn)場，而參加目標(biāo)樹經(jīng)營體系卻在異地實(shí)操現(xiàn)場，這是影響試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果的系統(tǒng)誤差。

總的來看，以10項(xiàng)二級評估指標(biāo)為主的基本評估指標(biāo)體系、計(jì)算公式可用、可操作，林窗控制等二級評估指標(biāo)屬于后設(shè)置的主觀評估性指標(biāo)，雖沒有來得及檢測，現(xiàn)實(shí)中也可操作、實(shí)現(xiàn)。

5 預(yù)期效果

本研究充分考慮到撫育間伐評估工作的科學(xué)性、可操作性、實(shí)用性和可靠性，不強(qiáng)求全國一致性，主要提供撫育間伐技能評估時(shí)的技術(shù)構(gòu)思、實(shí)施步驟、關(guān)鍵細(xì)節(jié)。此項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用，旨在統(tǒng)一理論認(rèn)識、規(guī)范技術(shù)操作，將對規(guī)范全國撫育間伐施工技能評估工作起到重要作用，進(jìn)而在提高務(wù)林人技能、提升森林質(zhì)量、增強(qiáng)森林效益方面發(fā)揮積極作用。

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（責(zé)編：吳祚云）