杜玖英

（績溪縣林業(yè)局，安徽宣城 245300）

濕地松胸徑與地徑關(guān)系的研究

杜玖英

（績溪縣林業(yè)局，安徽宣城 245300）

本文利用138株濕地松的地徑、胸徑資料建立了濕地松胸徑與地徑的關(guān)系模型，結(jié)果表明：濕地松胸徑與地徑的關(guān)系可采用直線方程進(jìn)行模擬；在此基礎(chǔ)上，可以通過測定濕地松地徑換算成胸徑，從而達(dá)到估算林木材積的目的，為林政資源管理及林業(yè)執(zhí)法機(jī)關(guān)的執(zhí)法提供理論依據(jù)，具有十分重要的生產(chǎn)實(shí)踐意義。

濕地松；地徑—胸徑關(guān)系模型；林政管理

目前，在林業(yè)生產(chǎn)上使用的立木材積表主要有一元材積表和二元材積表，它們是通過測定林木的胸徑來推算立木材積的。然而，在林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營和林政資源管理過程中進(jìn)行森林資源災(zāi)害損失評(píng)估及林業(yè)執(zhí)法機(jī)關(guān)亂砍濫伐案件和林權(quán)糾紛處理中，經(jīng)常要對(duì)受災(zāi)及被伐木材積作出估計(jì)，但此時(shí)由于林木已不復(fù)存在，難以進(jìn)行胸徑測定，也就無法用立木材積表測定被伐木的材積。在這種情況下，由于能測定的因子只有地徑（地面以上距地面5 cm處的直徑）[1]，因此可以通過研究地徑與胸徑的關(guān)系，通過對(duì)地徑的測定來間接推算胸徑，達(dá)到利用立木材積表估算受災(zāi)及被伐木材積的目的。目前國內(nèi)有一些這方面的研究[2-9]，如1991年至1993年，盧昌泰等研究了涼山州鹽源縣云南松和成都市都江堰杉木、柳杉、水杉地徑與胸徑的關(guān)系，編制了小區(qū)域參考應(yīng)用的相應(yīng)樹種的地徑一元材積表等。近年來安徽省濕地松發(fā)展較快，已經(jīng)成為江淮之間、皖南地區(qū)丘陵岡地主要造林樹種?？兿h有大量的濕地松，因此研究濕地松地徑與胸徑關(guān)系，可以為全縣的林政資源管理及林業(yè)執(zhí)法機(jī)關(guān)的執(zhí)法提供理論依據(jù)，具有十分重要的生產(chǎn)實(shí)踐意義。

1 研究地概況

績溪縣位于安徽省東南部，地處118°20′～118°55′E，29°57′～30°20′N之間，是一個(gè)含中山的低山丘陵縣。境內(nèi)山巒起伏，河谷深切，地形地貌復(fù)雜，整個(gè)地勢由東北向西傾斜，千米以上高峰達(dá)46座，最高峰清涼峰海拔1 787.4 m?？h境內(nèi)基巖以花崗巖、石灰?guī)r、閃長巖、砂礫巖為主，地帶性土壤為紅壤，土壤垂直帶譜明顯。績溪縣屬中亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫15.9℃，最熱月（7月）平均氣溫27.4℃，極端最高溫度41.5℃；最冷月（l月）平均氣溫3.4℃，極端最低氣溫-13.2℃，年積溫（≥10℃）為4 979.4℃，年日照時(shí)數(shù)1 926.4 h左右，無霜期240 d；年降雨量最多為2 308.2 mm，最少年為1 001.8 mm，降雨年內(nèi)分配不均，主要分布在4～7月份，降雨量占全年的40%～60%；全縣植物種類繁多，有各類樹種540多種，野生植物資源1 000多種，地帶性植被為常綠與落葉闊葉混交林帶，但由于人為破壞等原因，原始林已不復(fù)存在，現(xiàn)存的都是人工林和天然次生林，主要造林樹種有杉木、馬尾松、濕地松、火炬松、楓香、毛竹等，天然林主要組成樹種有苦櫧、甜櫧、青岡櫟、麻櫟、楓香等。

2 材料與方法

2.1 資料來源

作者于2007年至2013年6年間，從績溪縣不同地區(qū)不同立地條件的人工濕地松林分內(nèi)隨機(jī)選取138株濕地松林木，其地徑在7.3～50.2 cm，胸徑在5.5～41.1 cm，樹齡在8～35年。

2.2 數(shù)據(jù)采集方法

對(duì)選中的林木用直徑卷尺按技術(shù)要求分別量測地徑d0.05及胸徑d1.3。

2.3 數(shù)據(jù)處理

將138株濕地松的地徑及對(duì)應(yīng)的胸徑值輸入Excel電子表格中，按地徑的徑階計(jì)算各徑階的胸徑平均值及其標(biāo)準(zhǔn)差，按照胸徑平均值±3倍標(biāo)準(zhǔn)差，將錯(cuò)誤或異常數(shù)據(jù)剔除。經(jīng)計(jì)算，本次未發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤或異常數(shù)據(jù)。

2.4 選擇初始模型

將經(jīng)處理后剩下的數(shù)據(jù)，以地徑為橫坐標(biāo)，胸徑為縱坐標(biāo)繪制散點(diǎn)圖，如圖1所示。

圖1 濕地松地徑與胸徑關(guān)系散點(diǎn)圖

由圖1可看出，濕地松地徑與胸徑的散點(diǎn)圖趨勢較接近于直線，根據(jù)散點(diǎn)圖情況選擇以下方程作為模擬濕地松地徑與胸徑關(guān)系的初始模型：

其中：Y為胸徑，x為地徑，a、b、c為方程系數(shù)。

在DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[10]下求解各初始方程參數(shù)，并根據(jù)數(shù)字模型確定原則選取最佳模型作為模擬濕地松地徑與胸徑關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。

2.5 數(shù)學(xué)模型的評(píng)價(jià)[11]

2.5.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

（1）離差平方和SSR：

式中：Yi為第i株樣木的胸徑實(shí)際值，Yi第i株樣木胸徑估計(jì)值，n為樣木數(shù)。

（2）相關(guān)系數(shù)R：

（3）總相對(duì)誤差RS：

（4）相對(duì)誤差平均值REA：

（5）相對(duì)誤差絕對(duì)值平均值REAA：

（6）殘差（SR）圖：

以自變量為橫軸、殘差為縱軸建立直角坐標(biāo)系，繪制殘差分布圖。殘差計(jì)算如下：

（7）數(shù)學(xué)模型行為分析：最小與最大徑階模型估計(jì)值與實(shí)測值的差異及其變化趨勢。

2.5.2 數(shù)學(xué)模型有效性

當(dāng)RS小于3%且大于-3%時(shí)，數(shù)學(xué)模型有效，否則應(yīng)舍棄，或重新構(gòu)建模型，直至滿足RS小于3%且大于-3%的要求。

2.5.3 數(shù)學(xué)模型確定原則

——離差平方和??；

——相關(guān)系數(shù)大；

——總相對(duì)誤差?。?/p>

——相對(duì)誤差平均值?。?/p>

——相對(duì)誤差絕對(duì)值平均值??；

——?dú)埐顖D以橫軸為中心分布均勻；

——在數(shù)學(xué)模型行為分析中，估計(jì)值與實(shí)際值的差異不因因變量變小而增大，也不因因變量增大而增大。

——當(dāng)上述各指標(biāo)不一致時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮相對(duì)誤差絕對(duì)值平均值、總相對(duì)誤差、殘差圖指標(biāo)并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)后確定。

根據(jù)以上指標(biāo)體系從初選模型中選擇最優(yōu)方程作為最終模型。

3 結(jié)果與分析

3.1 模型參數(shù)的求解及最佳模型的確定

利用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)求解以上各模型參數(shù)，結(jié)果如表1所示。由表1可以看出，模擬地徑與胸徑關(guān)系的3個(gè)方程的相關(guān)系數(shù)均在0.98以上，且其回歸顯著性檢驗(yàn)的F值均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其臨界值F0.05（n1，n2）=3.84，其顯著水平P=0.000 1＜0.01，為極顯著水平，說明以上各模型關(guān)系均極顯著；3個(gè)方程的RS值均小于3%且大于-3%，因此所有模型均有效。3個(gè)方程中，模型（1）的REAA值、RS值最小，各模型殘差圖均以橫軸為中心均勻分布（見圖2），且由表1可以看出，方程（2）的指數(shù)項(xiàng)接近于1，方程（3）的平方項(xiàng)的系數(shù)極小，說明這2個(gè)方程也接近于直線方程，所以綜合考慮選擇模型（1）作為模擬績溪縣濕地松地徑—胸徑關(guān)系的最佳模型，其方程見表1。

圖2 濕地松地徑與胸徑關(guān)系殘差圖

表1 模型回歸參數(shù)及評(píng)價(jià)指標(biāo)表

3.2 地徑-胸徑及材積查算表

分別將不同的地徑值帶入上述地徑和胸徑關(guān)系最佳模型（1）中，可以換算出相應(yīng)的胸徑值，然后在1985年版的《林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)常用手冊(cè)》[12]上查出相應(yīng)胸徑的宣城地區(qū)松樹一元材積表上的材積值，即為與此地徑值相對(duì)應(yīng)的材積值，見表2。

表2 濕地松地徑—胸徑及材積查算表

4 結(jié)論與討論

（1）可以采用直線方程模擬績溪縣濕地松地徑與胸徑之間的關(guān)系，方程為：Y=0.159 3+0.797 4x，其相關(guān)性顯著，具有較強(qiáng)的適用性。

（2）利用上述模型可以通過測量濕地松地徑換算出胸徑，進(jìn)而利用立木材積表查算出被伐木的材積，為全縣的林政資源管理及林業(yè)執(zhí)法提供理論依據(jù)。

（3）由于目前安徽省還沒有編制濕地松立木材積表，因此本文所提供的濕地松地徑材積表是利用了1985年版的《林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)常用手冊(cè)》上的松樹的立木材積表，但由于當(dāng)前安徽省在計(jì)算濕地松材積時(shí)使用的就是此松樹的立木材積表，因此本文所編制的地徑材積表對(duì)于績溪縣當(dāng)前的林政資源管理及林業(yè)執(zhí)法依然具有十分重要的實(shí)踐意義；在安徽省編制了濕地松的立木材積表后，就必須對(duì)現(xiàn)有地徑材積表進(jìn)行修訂，方法如上所述。

[1]國家林業(yè)局.地徑立木材積表編制技術(shù)規(guī)程（征求意見稿）[S].

[2]李德民，劉子鳳.油松人工林林木地徑與胸徑關(guān)系的研究[J].遼寧林業(yè)科技，1989（3）：25-26.

[3]盧昌泰，譚經(jīng)正，馮永林.都江堰杉木、柳杉、水杉地徑一元材積表的編制[J].中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃.1994（2）：6-9.

[4]劉健，陳平留，陳昌雄.閩北主要用材樹種胸徑與去皮地徑關(guān)系的研究[J].福建林學(xué)院學(xué)報(bào)，1996，16（1）：45-48.

[5]劉漢奎，于清娟，孫玉梅，等.刺槐人工林林木地徑與胸徑關(guān)系的分析[J].防護(hù)林科技，2007（S1）：26-27.

[6]黎良財(cái)，鄧?yán)?柳州市馬尾松地徑一元材積表的編制[J].林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2011，36（1）：1-3.

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[8]曾偉生.利用誤差變量聯(lián)立方程組建立南方杉木一元立木材積模型和胸徑地徑回歸模型[J].中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2012，31（4）：1-4.

[9]SHEN Shi-yong，ZHANG Cai-xia，LU Ni，AI Yu.Relativity of Ground Diameter，DBH，Tree Height&Volume of Poplar in Yuyang District of Yulin City[J].2012:2-6.

[10]唐啟義，馮明光.實(shí)用統(tǒng)計(jì)分析及其DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M].科學(xué)出版社，2002.

[11]國家林業(yè)局.一元立木材積表編制技術(shù)規(guī)程（征求意見稿）[S].

[12]安徽省林業(yè)勘察設(shè)計(jì)院.林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)常用手冊(cè)[M]. 1985.

（責(zé)任編輯：楊婷婷）

Study on the Relationship between the DBH and Basal Diameter of Pinos e;;opttii

DU Jiuying
（Forestry Bureau of Jixi County，Huangshan 245300，Anhui，China）

In this paper the DBH and basal diameter data of 138 Pinus elliottii trees were used to establish the relational model between the DBH and basal diameter of Pinus elliottii in Jixi County.The results showed that the relationship between the DBH and basal diameter could be modeled with the linear equation and based on this，the DBH could be converted with the basal diameter measured to achieve the aim of estimating the timber volume and provide theoretical basis for the forestry administration，forestresourcemanagementandlawenforcementbyforestrylawenforcementagencies，beingofgreat significance in production practice.

Pinus elliottii；Relational model between the DBH and basal diameter；Forest administration

S758.62

A

2095-0152（2014）03-0029-04

2014-05-19

2014-05-23

杜玖英（1977-），女，林業(yè)工程師，主要從事林業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail:ahjxhjz@163.com