小兴安岭北部地区主要阔叶树种一元材积表的编制

吴 瑶，张怡春，秦凯伦

(1.黑龙江省林业科学研究所，黑龙江 哈尔滨 150081；2.东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

小兴安岭北部地区主要阔叶树种一元材积表的编制

吴 瑶1，张怡春1，秦凯伦2

(1.黑龙江省林业科学研究所，黑龙江 哈尔滨 150081；2.东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

对小兴安岭北部地区优势阔叶树种如柞树、白桦、黑桦胸径及树高数据进行整理分析，应用Excel建立不同树种胸径和树高的散点图，运用SPSS软件中的非线性回归功能对各树种数据进行拟合，得到最优方程，藉此建立了几种主要阔叶树种的一元材积表。

阔叶树种；一元材积表；一元材积方程；小兴安岭北部地区

立木材积表是森林经营和森林调查中不可缺少的常用数表之一。目前广泛采用的立木材积表有一元立木材积表和二元立木材积表。一元立木材积表的控制因子只有胸径，适用于区域小的范围；二元立木材积表的控制因子有胸径和树高，可适用于大区域的地区。立木材积表是根据立木材积与胸径、树高和干形三要素之间的相关关系而编制的，载有各种大小树干平均单株材积的数表。根据胸径1个因子编制的材积表叫一元材积表；根据胸径与树高2个因子编制的材积表叫二元材积表；根据胸径、树高与干形编制的材积表叫三元材积表。其中，一、二元材积表在我国林业生产、调查规划、科研中被广泛应用。目前我国材积表的编制工作已经走向正规化、系统化和科学化。本研究以小兴安岭北部地区的优势树种数据为基础，编制了小兴安岭北部地区柞树、白桦和黑桦的一元材积表，为森林资源一、二、三类调查、森林资产评估、抵押、拍卖等提供森林蓄积量计算依据；为各种毁林案件的侦查及量刑提供量化依据。编制小兴安岭地区的立木材积表，对于进一步推动黑龙江省森林产业化发展，提高区域经济综合实力具有重要意义。

一元材积表最早由法国格纳得(Gurnand A,1878)提出,继由瑞士拜奥利(Biolley H.E,1921)发展应用。与二元材积表相比，一元材积表只需测定胸径一个因子，不必测定树高，故应用简便。一元材积表的编制有2种方法：1)直接编制法；2)由二元材积表导算法。本研究采用直接编制法,根据材积与直径的关系编制一元材积表。

1 研究区域概况

小兴安岭地区繁衍生长着红松等许多珍贵树木，成为国家重点用材林基地。这里有世界面积最大的红松原始林，还有落叶松、云杉、冷杉、桦、锻、榆、杨等110余种森林群落，被誉为“红松故乡”。小兴安岭地区是我国重要的水源涵养林用材基地，为维护黑龙江省乃至我国东北地区生态环境和生态平衡，促进区域经济、社会、生态的发展发挥了巨大作用。

2 数据分析与处理

对优势树种数据库进行整理分析，运用Excel建立不同树种胸径和树高的散点图。建立柞树(图1)、白桦(图2)和黑桦(图3)的胸径树高散点图。通过散点图可以看出，小兴安岭北部地区优势树种建模样本数据柞树、白桦和黑桦基本上不存在异常数据，对优势木数据树种进行划分，以划分树种之后的优势木数据为基础进行一元材积表的编制。

图1 柞树胸径和树高散点Fig.1 Scatter plot of diameter at breast height and tree height of oak tree

3 选择材积公式

林木因子(材积、直径、树高等)之间存在着一定的关系，这种关系可以用数学关系(模型)来描述，因此选择合适的材积方程(数学模型)对材积表的编制十分重要。本研究选择了常用的5种一元材积方程(表1)，分别对不同树种建立一元材积方程，然后比较其建模精度，在5种模型中选择精度最高的一元材积方程编制一元材积表。

图2 白桦胸径和树高散点Fig.2 Scatter plot of diameter at breast height and tree height of white birch

图3 黑桦胸径和树高散点Fig.3 Scatter plot of diameter at breast height and tree height of black birch

表1 一元材积方程列表

4 编制一元材积表

首先，应用SPSS 16.0软件对优势树种柞树、白桦和黑桦进行一元材积表的编制。

表2为运用SPSS软件中的非线性回归对柞树数据进行拟合的结果。可以看出，方程3的决定系数达到了1.000，因此选择方程3作为柞树的一元材积方程(公式1)，其参数各统计量见表3。

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

(1)

表2 柞树一元材积方程拟合结果

表3 柞树一元材积方程参数统计

表4为运用SPSS软件中的非线性回归对白桦数据进行拟合的结果。可以看出，方程3的决定系数达到了1.000，因此选择方程3作为白桦的一元材积方程(公式2)，其参数各统计量见表5。

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

(2)

表4 白桦一元材积方程拟合结果

表6为运用SPSS软件中的非线性回归对黑桦数据进行拟合的结果。可以看出，同样是方程3的决定系数达到了1.000，因此选择方程3作为黑桦的一元材积方程(公式3)，其参数各统计量见表7。

表5 白桦一元材积方程参数统计

表6 黑桦一元材积方程拟合结果

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

(3)

表7 黑桦一元材积方程参数统计

从以上分析结果可以看出，小兴安岭北部地区的优势树种的最优拟合方程均为V=a+bD+cD2，说明在小兴安岭北部地区的阔叶次生林中，各主要树种的优势树种都以此公式为最优。

5 编制结果

根据以上5种一元材积方程(表1)分别对不同树种建立一元材积方程，然后比较其建模精度，在5种模型中选择精度最高的一元材积方程编制一元材积表。最后，得到不同树种的一元材积方程(表8)。

表8 主要优势树种一元材积方程

根据表8的一元材积方程，按胸径分别编制柞树、白桦和黑桦的一元材积表(表9～表11)。

表9 柞树一元材积表

表10 白桦一元材积表

表11 黑桦一元材积表

6 结论与讨论

本研究编制的一元材积表为小兴安岭地区阔叶次生林典型树种的经营管理工作提供了理论依据，具有指导意义；为森林资源一、二、三类调查，森林资产评估、抵押、拍卖等提供森林蓄积量计算依据；为各种毁林案件的侦查及量刑提供量化依据。编制小兴安岭地区的立木材积表，对于进一步推动森林产业化发展，提高区域经济综合实力具有重要意义。

[1] CAO Q V. Predictions of individual tree and whole stand attributes for loblolly pine plantations[J]. Forest Ecology and Management, 2006, 236(2):342-347.

[2] ZHAO D, BRUCE B, MACHELLE W. Individual tree diameter growth and mortality models for bottomland mixed species hardwood stands in the lower Mississippi alluvial valley[J].Forest Ecology and Management, 2004, 199(2): 307-322.

[3] SULLIVAN A.D， Clutter J L. A simultaneous growth and yield model for Loblolly Pine[J]. For. Sci， 1972, 18: 76-86.

[4] RYAN K C, PETERSON D L, REINHARDT E D. Modeling long-term fire-caused mortality of Douglas-fir[J]. For Sci, 1988：34 (l): 190-199.

[5] WILLAM R W. A basal area increment model for individual conifers in the Northern Rocky Mountains[J]. Forest Science, 36(40): 1077-1104.

[6] 励龙昌. 以潜能函数建立单木生长模型[J]. 东北林业大学学报, 1990, 18(4)：22-28.

[7] 谢守鑫. 华北落叶松人工林单木模型的研究[D]. 北京: 北京林业大学, 1994.

[8] 张弘. 杉木人工林单木模型的研究[D]. 北京: 北京林业大学, 1995.

[9] 孟宪宇. 闽北杉木人工林单木模型[J]. 北京林业大学学报, 1996, 18(2): 1-7.

[10] 陈东升. 落叶松人工林大中径材优化经营模式的研究[D].哈尔滨：东北林业大学，2010.

[11] 雷相东, 常敏, 陆元昌，等. 长白落叶松单木生长可视化系统设计与实现[J].计算机工程与应用, 2006(17): 180-183.

[12] 葛宏立, 孟宪宇, 唐小明. 应用于森林资源连续清查的生长模型系统[J]. 林业科学研究, 2004, 17(4): 413-419.

[13] 王文斗，李凤日，那冬晨，等 . 辽东栎单木生长模型的研究[J]. 林业科技，2005，30( 2) : 11-13.

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.

项目来源：杂种落叶松用材林定向培育技术研究(sgzjY2014002).

吴 瑶(1982-)，女，黑龙江大庆人，博士，助理研究员.从事森林可持续经营研究.

秦凯伦(1980-)，男，助教，博士.从事森林可持续经营及森林防火方面研究.

S717；S758.1

A

1671-3168(2017)01-0007-04