關(guān)于采集二元立木材積模型建模樣本問題的探討

蘇振海

摘 要：該文主要就建立二元立木材積模型建中遇到的實際問題，分析了其產(chǎn)生的原因，并提出了解決辦法，以期為解決對此類問題提供參考。

關(guān)鍵詞：模型;樣本;采集

二元立木材積表是林業(yè)調(diào)查中最常用的數(shù)表，而且可由其推導衍生出其它一系列應用數(shù)表，如一元立木材積表、斷面積蓄積量標準表、出材率表等。因此，二元立木材積表的精度和可適用范圍直接關(guān)系到某一地區(qū)森林資源調(diào)查的整體準確性。二元立木材積模型的樣本采集直接關(guān)系到建模的質(zhì)量、搜集樣本的難度和采集成本。

1 樣本采集目標

無論是何種模型，其主要用途就是預測，通過預測進行評估、評價、調(diào)整，建模的目標也就是樣本采集的目標。建國初期，生產(chǎn)木材支援國家建設(shè)是建立材積模型的目標，而現(xiàn)在，建模的目標應以合理經(jīng)營森林，提高森林質(zhì)量，保護森林資源為目標。

2 樣本組織

樣本采集目標確定后，要合理組織樣本，首先考慮樣本結(jié)構(gòu)。就二元立木材積模型來說，最基礎(chǔ)的是胸徑和樹高的配置。根據(jù)相關(guān)研究，要滿足某一限定地區(qū)建模需要，應在胸徑和樹高分布范圍內(nèi)均勻取5個點（必須包括胸徑最小、最大值其余均勻分布）每個點取30個樣本[1]。每個點的樣本分布需按照徑高比均勻分布。影響徑高比的因素很多，如年齡、坡位、生長狀態(tài)、土壤條件、氣候條件等。土壤和氣候條件在某一區(qū)域?qū)淠靖尚斡绊戁呌谝恢拢赃|寧東部地區(qū)為例，大致可分為東北部、東部、東南部3個部分。不能簡單的認為150株樣木分布在此3個區(qū)域就能滿足建模要求，應以每個區(qū)域作為取樣單元，分別取150株合格樣木，分別建模并檢驗樣本和模型是否可以合并。也就是說，樣本總量應為：氣候小區(qū)×150+檢驗樣本量，以遼寧東部日本落葉松為例，合理樣本量應為600～700株。

3 樣本采集

樣本采集應本著1次采集，多次產(chǎn)出的標準。在1次采集過程中，更多的記錄林分信息，包括立地條件因子、林分屬性因子、經(jīng)營條件因子，樣木位置信息等，為將來推算衍生表、驗證模型精度、揭示變化規(guī)律作出準備。遼寧采取的辦法是在小班內(nèi)，按坡位設(shè)置2～3個樣地，每個樣地測標準木1～2株，并將其中1株進行樹干解析（僅在中、大徑階內(nèi)選取）。林分的選擇根據(jù)建模目的確定，在選擇時，小徑階選取幼齡林為主，標準木選擇平均木及干形良好的，可能要在撫育中要伐除的2、3級木，有利于滿足每年撫育的面積，避免因采伐蓄積估算偏大而造成撫育不能及時開展，同時為滿足徑高比的要求，選擇年齡稍大林分內(nèi)的被壓木;中間徑階的，選擇中齡林標準地內(nèi)平均木及優(yōu)勢木;大徑階的，在近、成、過熟林內(nèi)分別選取，以優(yōu)勢木為主，平均木次之，以達到控制采伐面積的目標。通過以上方法，以遼寧東部日本落葉松為例，新建模型與原有模型相比，總體估算值提高約15%（主要由測量位置、測量精度、樹種干形變化產(chǎn)生），小徑階（胸徑14以下）僅總體提高4%，不會對撫育限額使用造成影響。同時，有60株標準木同時有2套測量數(shù)據(jù)即標準木測量數(shù)據(jù)（十分法）和解析木測量數(shù)據(jù)，為后期分析林分及林木單株生長規(guī)律提供了完整的資料。

4 樣木權(quán)屬問題

權(quán)屬問題看似與樣木的屬性不直接相關(guān)，開始選擇樣木時僅考慮到林分郁閉度，而忽略了林分的經(jīng)營管理水平。遼寧省林權(quán)制度改革后，集體所有林分權(quán)屬劃歸農(nóng)民個人經(jīng)營，其對林分的經(jīng)營水平參差不齊，撫育時機和撫育強度選擇不好，造成與國有林場林分在經(jīng)營水平上存在較大差異。仍以日本落葉松為例，按照權(quán)屬分別建立山本式（V=c1Dc2Hc3）回歸模型進行回歸，得到以下結(jié)果（表1）。

由表1可知，回歸方程擬合性良好，用167株檢驗樣本進行對比檢驗，兩者估計總體偏差2%。由此表明，國有樣本整體較個人樣本可認為來自同一整體，可以合并樣本，但整體偏差出現(xiàn)一致性，國有約為+0.5，個人樣本為-1.5%。換言之，如果采樣全部采用國有林場樣本，采伐個人林木將過高估計2%，反之同理。研究其產(chǎn)生的原因，主要來自2個方面，一是國有林場經(jīng)營水平較高，樹木生長更接近其立地條件上自然屬性，個人林分經(jīng)營水平較低，林木生長受限，干形較差;二是國有林場地理位置多為深山，人為干擾較少，病蟲害不易發(fā)生且防治及時，有利于形成較大的徑高比，個人林分位置靠近城鎮(zhèn)村屯，人為干擾明顯，病蟲害防治知識不足，影響樹木正常生長。為減少因權(quán)屬不同產(chǎn)生的建模偏差，在組織樣本時應根據(jù)該區(qū)域林分權(quán)屬的分布進行合理調(diào)整。

5 大徑階樣本不足問題

在實際工作中筆者發(fā)現(xiàn)，由于之前的采伐利用，大徑階的樣地（樣木）的獲取十分困難，僅有的大徑階樣本基本分布在高遠山，工作難度和危險性大，而且這些高遠山，在遼寧基本位于各類保護區(qū)核心區(qū)，根本不能采伐。也不能采伐普通林分的霸王木、孤立木、林緣木，它們的生長過程與林分內(nèi)林木不同，不具有代表性。如果建模中沒有大徑階樣本又會使模型失真，對未來20年的使用造成影響。因此，筆者采用了以現(xiàn)有采集到的最大徑階樣本解析木為基礎(chǔ)，分析其樹高、胸徑生長規(guī)律，推測其下2個徑階的樹干曲線，并分部位取樣。經(jīng)試用效果良好。

6 討論

在實際工作中，采集樣本還會遇到許多其它問題，特別是地徑、根徑的測量，采用原有無論圍尺、卡尺、直尺其實都無法得到準確的直徑，是否可以使用先進的影像分析技術(shù)，通過采集照片用計算機分析得出結(jié)果，還需要進一步研究。

參考文獻

[1]駱期邦，曾生偉，賀東北.林業(yè)數(shù)表模型理論、方法與實踐[M].長沙：湖南科學技術(shù)出版社，2001.

（責編：王慧晴）