甘肅祁連山森林資源連續清查中祁連圓柏前后期胸徑關系的探究

劉子璽 劉新明

【摘要】：本文根據甘肅省民樂縣第八次和第九次森林資源連續清查中3個固定測樹樣地內的祁連圓柏為研究對象，通過前后兩期每木檢尺測量的胸徑數據為研究對象，通過SPSS 21.0軟件插入前后兩期胸徑散點圖，然后進行非線性回歸擬合度分析，結果表明后期胸徑與前期胸徑的擬合公式：二次模型為：D2016=0.177+1.108D2011-0.004D20112， 三次模型為：D2016=0.239-0.02D20112-0.000044D20113都能較好的反應祁連圓柏的胸徑的生長關系，從而為今后的祁連圓柏森林資源調查提供科學依據[1]。

【關鍵詞】：祁連圓柏胸徑數學模型

Abstract：In this paper， according to the eighth and ninth consecutive inventory of forest resources in Minle County， Gansu Province， three fixed tree-like areas of the eucalyptus cypress as the research object， through the front and rear two phases of each wood detector measurement of chest diameter data for the study object， through SPSS 21.0 software insertion before and after the two stages of chest diameter dispersion Point graph， and then nonlinear regression fit analysis， the results show that the post-thoracic diameter and the pre-thoracic diameter fitting formula： linear model D2016= 0.570 + 1.025D2011， secondary model is：D2016=0.652+1.01D20112，thethreemodels are： D2016=-0.127+1.202D20113 can better reflect the growth relationship of the chest diameter of the cypress， thus providing a scientific basis for the future survey of the forest resources of the cypress.

Keywords： Price crassifolia ;DBH;treehight

近年來，在各類森林資源調查工作過程中，胸徑是樹木的重要因子之一，胸徑的測量相對比較容易，誤差也相對較小，但在實際的森林資源數據更新過程中，野外調查工作量大，耗時、費力、開支較大且效率低。為了在以后的森林資源調查過程中做到科學快速的估算出祁連圓柏的前后期胸徑的變化規律，根據甘肅省第八次和第九次森林資源連續清查中的3個測樹樣地內的祁連圓柏胸徑大小為研究對象，對前后兩期的胸徑關系數據進行統計分析，得出后期胸徑與前期胸徑的模型，為以后的各類森林資源年度更新工作打下堅實的理論基礎。

一、基本情況

民樂縣境內祁連山保護區總面積31470公頃，其中林地面積17812.83公頃、非林地面積13657.17公頃。林地面積中，有林地6321.79公頃、疏林地406.06公頃、灌木林地10748.04公頃、未成林造林地87.64公頃、苗圃地8.89公頃、無立木林地0.75公頃、宜林地239.66公頃。所轄林區中大部分森林為中幼齡林，森林主要是以青海云杉、祁連圓柏等喬木和高山柳、錦雞兒、金露梅、銀露梅、小檗等灌木林為主的天然水源涵養林，人工林主要以青海云杉、華北落葉松為主，活立木總蓄積量64萬立方米，森林覆蓋率49.3%。林區內有野生動物54種，其中國家重點保護野生動物16種。

二、調查方法

本次調查以森林資源連續清查中固定樣地內的祁連圓柏為調查目標，現地調查的固定樣地根據前期樣地位置和復位記錄描述（或已經采集的GPS坐標），采用GPS導航、引點定位和向導帶路等多種方法找到固定樣地，并采集樣地西南角的GPS坐標值。樣地定位后，首先要利用保存的標志對周界進行復位，并按固定標志設置要求，修復和補設有關標志，樣地位置和樣地周界原則必須與前期保持一致。樣地復位后，按照固定樣地調查要求進行調查，并對樣木進行復位。通過圍尺對樣地內的胸徑≥5cm的祁連圓柏測量兩次胸徑取平均值為胸徑的大小（單位為cm，保留1位小數），將每株樹木的調查情況記錄在調查表中，本次共調查祁連圓柏198株。

三、數據處理

將測量后的前后期胸徑的數據錄入SPSS 21.0軟件中，然后選擇圖形—圖表構建程序—插入散點圖/點圖，從而得到如下圖所示的前后期胸徑曲線圖。為了使前后期胸徑的關系更符合實際情況，對異常10個樣本數據（其中4個為后期胸徑等于前期胸徑，9個為本期新進階的樣木）進行刪除，實際樣本數為185個，然后重新生成散點圖。如下圖所示：

根據前后期胸徑曲線圖可知圖形符合線性分布，選擇分析—回歸—曲線估計，選擇因變量為前期胸徑D2011，變量為D2016，在模型上選擇別選擇線性、二次項、復合、增長、對數、立方、S、指數分布、冪、Logistic這十個模型從而得到如下圖的模型匯總參數估計值。

四、數據分析

根據各模型匯總和參數估計值、前后期胸徑模型示意圖，對后期胸徑與前期胸徑的非線性模型進行擬合研究，決定系數R2是一個回歸方程與樣本觀測值的擬合集成度的相對指標，反映了因變量的變異中能用自變量解釋的比例，越大說明模型達到的預估效果越好，當Sig<0.01時達到極其顯著水平，由此選取R2最大的值為擬合方最佳擬合方程[2]，所以以下兩個模型都能夠較好的反映后期胸徑與前期胸徑的關系的模型公式：

二次模型為：D2016=0.177+1.108D2011-0.004D20112，R2=0.989;

三次模型為：D2016=0.239-0.02D20112-0.000044D20113，R2=0.989;

五、結論

通過比較發現，二次、三次的回歸模型相比其它的模型相關性極顯著，決定系數R2的大小和相關性F來評價模型的擬合效果，因三次回歸模型R2=二次增長模型R2>線性模型R2>冪回歸模型R2>對數回歸模型R2>S回歸模型R2>指數回歸模型R2>增長回歸模型R2>復合模型R2Logistic回歸模型R2>倒數回歸模型，相關性最好的F值分別：為7870.534、5218.439，所以選取兩個模型，分別為二次、三次。二次和三次模型如下圖所示。

六、討論

1、應用本方法在研究前后期胸徑關系的過程中，相對簡單，容易操作，也可用于其它樹種的研究。

2、本次調研研究中胸徑的間隔期為5年的胸徑生長量，除以5后得到5年的胸徑平均生長量，這將在以后的森林資源更新過程中已知前期胸徑就可以輕松得到后期胸徑，可減輕調查工作量、效率高、數據有一定的精度，為以后的祁連圓柏的調查研究提供一定的理論基礎。

3、本次調查過程中沒有考慮隨著祁連圓柏胸徑的不斷生長，達到峰值時胸徑的變化將不適用本次的研究成果。

4、2021年將進行森林資源的第十次調查，可以將第十次調查的數據結果以驗證模型的效果。

參考文獻：

[1]魏京.林木胸徑與樹高關系研究.湖北民族學院學報（自然科學版）.第2期.190-190。

[2]龐素文，王延紅，于洪亮，王軍繁.吉林省林木種質資源普查標準地設置與調查.林業勘查設計.2012年第2期.43-43。