小興安嶺北部地區(qū)主要闊葉樹種一元材積表的編制

吳 瑤，張怡春，秦凱倫

(1.黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，黑龍江 哈爾濱 150081；2.東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040)

小興安嶺北部地區(qū)主要闊葉樹種一元材積表的編制

吳 瑤1，張怡春1，秦凱倫2

(1.黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，黑龍江 哈爾濱 150081；2.東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040)

對(duì)小興安嶺北部地區(qū)優(yōu)勢(shì)闊葉樹種如柞樹、白樺、黑樺胸徑及樹高數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，應(yīng)用Excel建立不同樹種胸徑和樹高的散點(diǎn)圖，運(yùn)用SPSS軟件中的非線性回歸功能對(duì)各樹種數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到最優(yōu)方程，藉此建立了幾種主要闊葉樹種的一元材積表。

闊葉樹種；一元材積表；一元材積方程；小興安嶺北部地區(qū)

立木材積表是森林經(jīng)營(yíng)和森林調(diào)查中不可缺少的常用數(shù)表之一。目前廣泛采用的立木材積表有一元立木材積表和二元立木材積表。一元立木材積表的控制因子只有胸徑，適用于區(qū)域小的范圍；二元立木材積表的控制因子有胸徑和樹高，可適用于大區(qū)域的地區(qū)。立木材積表是根據(jù)立木材積與胸徑、樹高和干形三要素之間的相關(guān)關(guān)系而編制的，載有各種大小樹干平均單株材積的數(shù)表。根據(jù)胸徑1個(gè)因子編制的材積表叫一元材積表；根據(jù)胸徑與樹高2個(gè)因子編制的材積表叫二元材積表；根據(jù)胸徑、樹高與干形編制的材積表叫三元材積表。其中，一、二元材積表在我國(guó)林業(yè)生產(chǎn)、調(diào)查規(guī)劃、科研中被廣泛應(yīng)用。目前我國(guó)材積表的編制工作已經(jīng)走向正規(guī)化、系統(tǒng)化和科學(xué)化。本研究以小興安嶺北部地區(qū)的優(yōu)勢(shì)樹種數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，編制了小興安嶺北部地區(qū)柞樹、白樺和黑樺的一元材積表，為森林資源一、二、三類調(diào)查、森林資產(chǎn)評(píng)估、抵押、拍賣等提供森林蓄積量計(jì)算依據(jù)；為各種毀林案件的偵查及量刑提供量化依據(jù)。編制小興安嶺地區(qū)的立木材積表，對(duì)于進(jìn)一步推動(dòng)黑龍江省森林產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，提高區(qū)域經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力具有重要意義。

一元材積表最早由法國(guó)格納得(Gurnand A,1878)提出,繼由瑞士拜奧利(Biolley H.E,1921)發(fā)展應(yīng)用。與二元材積表相比，一元材積表只需測(cè)定胸徑一個(gè)因子，不必測(cè)定樹高，故應(yīng)用簡(jiǎn)便。一元材積表的編制有2種方法：1)直接編制法；2)由二元材積表導(dǎo)算法。本研究采用直接編制法,根據(jù)材積與直徑的關(guān)系編制一元材積表。

1 研究區(qū)域概況

小興安嶺地區(qū)繁衍生長(zhǎng)著紅松等許多珍貴樹木，成為國(guó)家重點(diǎn)用材林基地。這里有世界面積最大的紅松原始林，還有落葉松、云杉、冷杉、樺、鍛、榆、楊等110余種森林群落，被譽(yù)為“紅松故鄉(xiāng)”。小興安嶺地區(qū)是我國(guó)重要的水源涵養(yǎng)林用材基地，為維護(hù)黑龍江省乃至我國(guó)東北地區(qū)生態(tài)環(huán)境和生態(tài)平衡，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)的發(fā)展發(fā)揮了巨大作用。

2 數(shù)據(jù)分析與處理

對(duì)優(yōu)勢(shì)樹種數(shù)據(jù)庫進(jìn)行整理分析，運(yùn)用Excel建立不同樹種胸徑和樹高的散點(diǎn)圖。建立柞樹(圖1)、白樺(圖2)和黑樺(圖3)的胸徑樹高散點(diǎn)圖。通過散點(diǎn)圖可以看出，小興安嶺北部地區(qū)優(yōu)勢(shì)樹種建模樣本數(shù)據(jù)柞樹、白樺和黑樺基本上不存在異常數(shù)據(jù)，對(duì)優(yōu)勢(shì)木數(shù)據(jù)樹種進(jìn)行劃分，以劃分樹種之后的優(yōu)勢(shì)木數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行一元材積表的編制。

圖1 柞樹胸徑和樹高散點(diǎn)Fig.1 Scatter plot of diameter at breast height and tree height of oak tree

3 選擇材積公式

林木因子(材積、直徑、樹高等)之間存在著一定的關(guān)系，這種關(guān)系可以用數(shù)學(xué)關(guān)系(模型)來描述，因此選擇合適的材積方程(數(shù)學(xué)模型)對(duì)材積表的編制十分重要。本研究選擇了常用的5種一元材積方程(表1)，分別對(duì)不同樹種建立一元材積方程，然后比較其建模精度，在5種模型中選擇精度最高的一元材積方程編制一元材積表。

圖2 白樺胸徑和樹高散點(diǎn)Fig.2 Scatter plot of diameter at breast height and tree height of white birch

圖3 黑樺胸徑和樹高散點(diǎn)Fig.3 Scatter plot of diameter at breast height and tree height of black birch

表1 一元材積方程列表

4 編制一元材積表

首先，應(yīng)用SPSS 16.0軟件對(duì)優(yōu)勢(shì)樹種柞樹、白樺和黑樺進(jìn)行一元材積表的編制。

表2為運(yùn)用SPSS軟件中的非線性回歸對(duì)柞樹數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合的結(jié)果。可以看出，方程3的決定系數(shù)達(dá)到了1.000，因此選擇方程3作為柞樹的一元材積方程(公式1)，其參數(shù)各統(tǒng)計(jì)量見表3。

V=-1.299E-7+D-(2.19E-10)D2

(1)

表2 柞樹一元材積方程擬合結(jié)果

表3 柞樹一元材積方程參數(shù)統(tǒng)計(jì)

表4為運(yùn)用SPSS軟件中的非線性回歸對(duì)白樺數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合的結(jié)果?？梢钥闯?，方程3的決定系數(shù)達(dá)到了1.000，因此選擇方程3作為白樺的一元材積方程(公式2)，其參數(shù)各統(tǒng)計(jì)量見表5。

V=3.095E-8+D-(4.31E-11)D2

(2)

表4 白樺一元材積方程擬合結(jié)果

表6為運(yùn)用SPSS軟件中的非線性回歸對(duì)黑樺數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合的結(jié)果?？梢钥闯?，同樣是方程3的決定系數(shù)達(dá)到了1.000，因此選擇方程3作為黑樺的一元材積方程(公式3)，其參數(shù)各統(tǒng)計(jì)量見表7。

表5 白樺一元材積方程參數(shù)統(tǒng)計(jì)

表6 黑樺一元材積方程擬合結(jié)果

V=-1.236E-7+D-(2.62E-10)D2

(3)

表7 黑樺一元材積方程參數(shù)統(tǒng)計(jì)

從以上分析結(jié)果可以看出，小興安嶺北部地區(qū)的優(yōu)勢(shì)樹種的最優(yōu)擬合方程均為V=a+bD+cD2，說明在小興安嶺北部地區(qū)的闊葉次生林中，各主要樹種的優(yōu)勢(shì)樹種都以此公式為最優(yōu)。

5 編制結(jié)果

根據(jù)以上5種一元材積方程(表1)分別對(duì)不同樹種建立一元材積方程，然后比較其建模精度，在5種模型中選擇精度最高的一元材積方程編制一元材積表。最后，得到不同樹種的一元材積方程(表8)。

表8 主要優(yōu)勢(shì)樹種一元材積方程

根據(jù)表8的一元材積方程，按胸徑分別編制柞樹、白樺和黑樺的一元材積表(表9～表11)。

表9 柞樹一元材積表

表10 白樺一元材積表

表11 黑樺一元材積表

6 結(jié)論與討論

本研究編制的一元材積表為小興安嶺地區(qū)闊葉次生林典型樹種的經(jīng)營(yíng)管理工作提供了理論依據(jù)，具有指導(dǎo)意義；為森林資源一、二、三類調(diào)查，森林資產(chǎn)評(píng)估、抵押、拍賣等提供森林蓄積量計(jì)算依據(jù)；為各種毀林案件的偵查及量刑提供量化依據(jù)。編制小興安嶺地區(qū)的立木材積表，對(duì)于進(jìn)一步推動(dòng)森林產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，提高區(qū)域經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力具有重要意義。

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Compilation of One-way Volume Table of Hardwood Species in Northern Xiaohingganling Mountains

WU Yao1, ZHANG Yichun1, QIN Kailun2

(1. Forestry Science Research Institute of Heilongjiang Province, Harbin 150081, China; 2. Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

Based on the data of DBH and tree height of broad-leaf tree species, oak, white birch, black birch in Xiaohingganling Mountains, this paper compiled the scatter plot of the DBH and tree height of different species by using Excel. This study also fit the data of each tree species using nonlinear regression of SPSS software, then obtained the optimal equation, whereby established the unitary volume table of hardwood species in northern Xiaohingganling mountains.

broad-leaf species; unitary volume table; unitary volume equation; Northern Xiaohingganling Mountains

10.3969/j.issn.1671-3168.2017.01.002

2017-01-06.

項(xiàng)目來源：雜種落葉松用材林定向培育技術(shù)研究(sgzjY2014002).

吳 瑤(1982-)，女，黑龍江大慶人，博士，助理研究員.從事森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)研究.

秦凱倫(1980-)，男，助教，博士.從事森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)及森林防火方面研究.

S717；S758.1

A

1671-3168(2017)01-0007-04