将乐县杉木人工林去皮胸径与带皮胸径的关系

李 芳

(福建金森林业股份有限公司，福建 将乐 353300)

将乐县杉木人工林去皮胸径与带皮胸径的关系

李 芳

(福建金森林业股份有限公司，福建 将乐 353300)

为估算杉木人工林胸高处去皮直径及树皮厚度等指标，利用将乐县39株杉木解析木数据，对带皮胸径与去皮胸径之间相关模型进行研究。结果表明：杉木去皮胸径(Dib)与带皮胸径(Dob)的关系方程为Dib=0.9369Dob，从而间接推导出树皮厚度(Bt)方程Bt=0.0631D；杉木树皮直径调整因子K=1.067。这些数据的获得将为植被模拟系统的推广及相关模型的优化奠定良好基础。

杉木；树皮；FVS；胸径；模型

随着林业信息化进程的不断深入，运用各种模型对森林调查因子进行监测与评价已经得到公认，但仅仅停留在模型的研究和改进上还是不够的，模型与计算机系统的结合不仅能提高模型的计算速率，而且能将多种模型同步融合，大大提高了模型的使用频率和综合效益，得出大量适用于实际营林生产的成果，为森林的可持续经营与管理发挥重要作用[1]。

在森林植被生长收获模拟系统中，使用最广泛的莫过于美国发明并推广良好的FVS(Forest vegetation simulator)，其强大的森林资源调查、分析功能，深受林业主管部门、企业、私营业主等的好评[2]。为优化CFFE—FVS，使其适于评价分析中国杉木人工林的生长与收获，有必要优化FVS直径生长模型中只估测去皮胸径生长量的模型参数的问题，降低或消除向上推导杉木树皮生长量0～6%的预估误差。为提高FVS估算精度，郭孝玉等[3]对东北地区长白落叶松的带皮与去皮胸径的关系进行研究，马丰丰[4]对北京地区油松、侧柏林分的带皮与去皮胸径进行研究。但就杉木的带皮与去皮胸径的关系研究还比较少见，尤其是对于第2代、第3代杉木人工林的树皮厚度关系研究更少。

随着人工杉木林培育技术的发展，其树皮结构与天然林有很大区别，为获取杉木人工林去皮胸径生长量模型换算系数，根据换算系数求算带皮胸径生长量值，确保杉木人工林胸径、材积等指标在FVS中使用的准确性，从而实现杉木人工林生长模型中由带皮计算结果转化到软件系统中去皮因子的优化，降低转化过程中的误差。因此，本文就不同胸径大小的杉木人工林在胸高位置的树皮厚度展开研究，以期为相关生长模型在模拟系统中的使用提供参数。

1 研究区概况

将乐县位于福建省西北部，三明市北部，闽江支流金溪中下游，东临顺昌县，西界泰宁县，南接明溪县，北连邵武市，东南与沙县毗邻。地理坐标界于东经117°05′—117°40′、北纬26°26′—27°04′。东西宽59 km，南北长71 km。境内水系发达，河网密布，河道比大，切割深河床窄，源短流急，具有山溪性河流特点。属中亚热带季风气候，具有春早、夏长、秋迟、冬短、夏季炎热、冬无严寒，有明显雨季，潮湿多云雾，风小多静风的特点，有利林木生长。全县植物种类达1000多种，经过鉴定的野生植物种类已达127科539种。

2 研究方法

本文使用39株杉木解析木1.3 m处带皮直径(Diameter at breast height outside bark，Dob)和去皮直径(Diameter at breast height inside bark，Dib)。通过内业计算1.3 m处圆盘的带皮和去皮的东西、南北垂直方向直径的算术平均值，用带皮直径减去去皮直径，然后再除以2，即计算得出胸高位置的树皮厚度值。带皮直径与去皮直径的比值为树皮直径调整因子(Bark diameter adjustment factor，K)。根据杉木人工林1.3 m处带皮直径与去皮直径的测量值的相关关系，利用Excel软件建立两者的生长模型，然后再通过分析，推导出杉木的树皮调整直径因子值、树皮生长量和树木断面积比的公式[5]。

表1 39株解析木统计分析

3 结果与分析

图1 杉木人工林带皮与去皮直径关系图

3.1 带皮胸径与去皮胸径关系

根据表1中39株解析木数据中胸径高处带皮直径和去皮直径值，利用Excel 软件对数据进行拟合，拟合结果见图1、表2。杉木去皮胸径与带皮胸径的关系方程为：

Dib=0.9369Dob

(1)

从表1可知，不含常量的决定系数在0.99以上，说明不使用常量拟合的方程精度很高，为了计算的简洁，同时保持与前人研究截距为0的模型相匹配，因此使用无截距模型进行相关参数的推导[2]。

3.2 树干带皮和去皮断面积比

树干1.3 m处带皮断面积除以1.3 m处去皮断面积得到树木断面积比值(Basal area ratio，Bar)，根据断面积定义和计算公式S=πR2，可以推导出：

表2 杉木模型不含常量拟合结果

(2)

由于本文用解析木计算分析带皮与去皮因子的相关关系，因此，数据中均测量生长量。经计算得到杉木人工林的断面积比计算值为Bar=1.178，标准差计算值为0.102，根据比值，可以求算杉木1.3 m处树皮断面积生长量占木材断面积生长量的比例是17.8%，占总断面积生长量的比例是15.11%，这么大的比率累积起来的结果就非常庞大，因此研究树皮生长量在模拟树木生长模拟中具有重要意义，如果忽略对树皮生长量的估算，在FVS等植被模拟系统中，将对预估值产生较大偏差[6]。

3.3 树皮生长量

树皮的生长量是为估算不同胸径大小杉木树皮的生长变化情况而建立的，该指标对于直径生长方程的分析精度至关重要，文献中对胸高处树皮生长量的测量大多不是直接测定，而是通过t年前带皮直径与树皮厚度关系反演出来的[4]。

因为去皮直径的变化过程与树皮的厚度没有关系，因此Dib0=Dib1-2W1(方程中Dib0为t年前1.3 m处的去皮直径；Dib1为1.3 m处现在的去皮直径；W1为t年木材半径的生长量)。

由方程(1)式Dib=0.9369Dob可知，t年之前1.3 m处的去皮直径Dib0=0.9369Dob0，1.3 m处现在的去皮直径Dib1=0.9369Dob1，因此0.9369Dib0=0.9369Dob1-2W1，两边同时除以0.9369，得出[2]：

Dib0=Dob1-2.135W1

(3)

然后用(3)式推算出树皮t年生长量。

3.4 树皮调整因子

在植被模拟系统中，只对木材直径的生长量进行预测，而不估算带皮直径，这与现实中的木材生长量是建立在带皮直径的基础上相差较大，如果忽视树皮的量，会对统计结果造成严重预估偏差，因此前人大多采用树皮厚度调整因子K值来估算1.3 m处带皮直径的预测值[4]。

树皮厚度(Bark thickness，Bt)估算模型的参数是剔除去皮直径的间接估计值，也就是abt=1-a，即abt=1-0.9369=0.0631，从而得出树皮的厚度Bt=0.0631D，其中D为总胸径生长量。因此，K=1/(1-0.0631)，根据D=KW，得到D=1.067W。

通过对39株杉木解析木去皮胸径值与实际值进行检验，平均估计误差计算值为1.71%，因此K=1.067可以作为杉木树皮调整因子[2]，这一重要参数用于植被模拟系统对去皮胸径和去皮胸径生长量的预测值估计[4]。

4 结论与讨论

采用一元线性方程对福建杉木去皮与带皮胸径关系进行拟合，得出杉木带皮与去皮胸径的关系式Dib=0.9369Dob，间接推导出杉木t年前的带皮胸径的计算模型Dib0=Dob1-2.135W1，树皮厚度调整因子K=1.067，为实现杉木直径生长模型的优化提供可靠参数。

经计算得出杉木的断面积比计算值Bar=1.178，标准差计算值是0.102，因此可以推断杉木树皮断面积生长量占木材断面积生长量的比例是17.8%，占总断面积生长量的比例15.11%[2]。从这个比值来看，研究树皮厚度指标在预估直径生长量的重要意义[4]。

这些模型的建立和因子参数的取得，将为植被模拟系统在区域推广奠定基础，为直径生长模型的优化提供了基础性数据，如果忽略对树皮生长量的预估，在FVS等植被模拟系统中，将对预估值产生较大的误差，影响森林资源的精确监测。

[1]Crookston N L，Dixon G E.The forest vegetation simulator：A review of its structure，content，and applications[J].Computers and Electronics in Agriculture，2005，49(1)：60-80.

[2]马丰丰.基于FVS的北京地区侧柏人工林单木模型优化及应用[D].北京：北京林业大学，2008.

[3]郭孝玉，孙玉军，马炜，等.适于FVS的长白落叶松树皮因子[J].东北林业大学学报，2011，39(10)：28-31.

[4]马丰丰，贾黎明.北京地区侧柏、油松带皮胸径与去皮胸径的关系[J].浙江林学院学报，2009，26(1)：13-16.

[5]孟宪宇.测树学[M].3版.北京：中国林业出版社，2006.

[6]Finch T L.Effect of bark growth in measurement of periodic growth of individual trees[R].Missoula Mont：USDA Forest Service，North Rocky Mt，1948：3.

The Diameter Inside and Outside Bark at Breast Height for Chinese Fir

LI Fang

(FujianJinsenForestryCo.，Ltd.，Jiangle353300，Fujian，China)

In order to estimate the diameter inside and outside bark at breast height for Chinese fir.Linear model was used to analysis the relationship between inside and outside diameter at breast height.The data of 39 Cunninghamia lanceolata(lamb.) Hook trees come from Jiangle county，Fujian Province.Results showed that the relationship of inside bark (Dib) diameters at breast height and outside bark (Dob) diameters at breast height wasDib=0.9369Dob，the diameter adjusted bark coefficientK=1.067，the model ofBt=0.0631Dobtained indirectly from the thickness of the bark.These functions indicated that the models were stable for diameter growth model optimization of Chinese fir in Fujian Province.

Chinese fir；bark；forest vegetation simulate；diameter at breast height；model

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.04.027

2014-11-29；

2015-01-06

李芳(1972—)，男，福建政和人，福建金森林业股份有限公司工程师，从事营林生产管理工作。E-mail：lifangstudy@outlook.com。

S758.5

A

1002-7351(2015)04-0125-03