多级分层抽样法在飞播造林成苗成效调查中的应用*

张 斌,王锁怀

(陕西省林业调查规划院,西安 710082)

飞播造林是陕西省最重要的造林方式之一,在陕西省荒山绿化和生态环境建设中发挥着巨大的作用。飞播成苗成效调查,对于飞播造林的设计、施工、质量监督、效果评价等都起着十分重要的作用。

以往,飞播造林成苗成效调查主要采取成数抽样的方法,但近年来,随着飞播造林列入天保等重点工程之后,播区地面处理、人工补植补播等措施的力度不断加大,而采取这些措施的地块具有块状、分布不均匀的特点,因此,采取成数抽样的调查方法很难将播区的飞播造林成苗成效情况完全真实、客观地反映出来。为使调查结果更加客观、合理地反映播区成苗成效的真实情况,有必要对调查方法进行进一步的研究。本文提出的多级分层抽样的调查方法,便是解决这一问题的有效途径。

1 多级分层抽样法在飞播造林成苗成效调查中的应用

1.1 影响播区成苗成效的因素

飞播造林成苗成效调查是以播区为单位进行的。影响播区成苗成效的因素主要有地类、地面处理、补植补播等。

1.2 多级分层抽样的设计

1.2.1 多级分层抽样的设计 在成苗成效调查中,为合理地反映出不同地类、植被处理、补植补播对播区成苗成效的影响,就有必要进行多级分层抽样的合理设计。

以播区为单位,一级分层,先将播区分为宜播面积和非宜播面积两层;二级分层,是在宜林地面积中,又按地类分为荒山荒地、灌丛地、疏林地、低质低效林地等四层;三级分层,是在各宜林地类中,按是否植被处理分二到三层;四级分层,是在三级层位上,又按是否进行补植补播再分二层。分级分层如图1。

图1 播区分级分层图

1.2.2 权的确定 各级层位相对于上一级层位的权的确定——相对权就是以上级层位面积为分母,以本级层位面积为分子,其比做为本级层位相对于上一级层位的权。

同一级层位各相对权的和为1。

各层级位相对于播区的权确定——联合权应用联合概率的概念,某一级层位的联合权,等于该级层位向上直接的逐级连线上各级层位相对权的乘积。

1.2.3 样方(样圆)大小、样本数量及分布

(1)样方(圆)大小的确定:按照《飞播造林技术规程》(GB/T15162-2005)规定,成苗调查样方大小为2m2;成效调查样圆为10 m2。

(2)总体容量:以播区为总体,总体容量等于播区面积除以样方(圆)面积。

有眼光，有魄力，身为企业的掌舵人，杨宗祥看到国内化肥销售已近饱和，而彼时国家政策鼓励企业节能减排和走出去，再一次抓住政策的东风，他在生产中引进先进技术，推行节能减排清洁生产，转变生产方式，加强技术改造，降低能耗，减少污染。在生产上大量引进国内外先进工艺、技术和设备，使产品的质量、数量及各项指标在同行业中处于领先地位。

(3)样本容量:播区样本容量,应等于播区总体容量的5%[1]。

(4)各级层位的样本容量:应等于本层位面积除以相应样方(圆)面积得到值的5%。

(5)网状均匀布样或随机抽样布样。

1.2.4 成苗成效调查目参数的确定 分层抽样的成苗成效调查目的参数主要有两个,一个是有苗面积占本级位样本总面积的比(即成数);另一个是单位样地的有苗(有效)平均株数。

(1)末级位目的参数的求算

末级层位有苗(效)面积成数就等于该级层位有苗(有效)样方(圆)数除以本级层位样本容量。

末级层位有苗(有效)样地苗木平均株数就等于该级层位单位样方有苗株数的简单平均值。

这里的相对含义,是指本级层位相对于上一级层位。

相对有苗(效)面积成数=∑PiXi

相对单位样方(圆)有苗(效)株数=∑PiYi

这里Pi—相对权,Xi—本级层位的有苗(效)面积成数,Yi—本级层位的单位样方(圆)有苗(效)株数。

(3)播区目的参数的求算

飞播区目的参数是指本级层位相对于播区宜林地级层位的相对目的参数。

宜林地有苗(效)面积成数=∑Pi X i

宜林地单位样方(圆)有苗(效)株数 =∑PiYi

这里Pi—最低级层位相对于宜林地层位的联合概率,Xi、Yi含义同上。

1.2.5 成苗成效调查的精度评定

(1)实抽样本的分布、标准误差及区间估计

①有苗(效)面积成数的分布、标准误差及区间估计:实抽样本常常是末级层位的样本。针对一组样本,求有苗(效)面积成数,实际上是一个二项分布问题。

设该层位有苗(效)面积成数为Pe,样本容量为n,标准误差为s,则有:

当样本容量n足够大时,二项分布趋近于正态分布[2]。

这样,按正态分布,设显著性系数a=0.05,则ta/2=1.96。那么,针对该层位有苗(效)面积成数Pe,就有(Pe-ta/2 S,Pe+ta/2 S)区间估计。

②单位样方(圆)有苗(效)株数的分布、标准误差及区间估计:一般地,末级层位的一组样本,单位样方(圆)有苗(效)株数的分布,服从正态分布。设单位样方(圆)有苗(效)株数的平均值为Y0,各样方(圆)有苗(效)株数为Yi,Pi为相对权,样本容量为n,标准误差为 S,则有:

同理,设显著性系数 a=0.05,则 ta/2=1.96。针对该层位单位样方(圆)有苗(效)株数Y0,就有(Y0-ta/2 S,Y0+ta/2 S)区间估计。

(2)精度评定

①播区成苗成效目的参数的中误差:在求得末级层位成苗成效目的参数及其中误差的基础上,进一步推算播区宜林地层位的成苗成效目的参数的中误差,表达式为:

这里Pi—最低级层位相对于宜林地层位的联合概率,Mi—末级层位抽样中误差。

②播区成苗成效目的参数的允许误差:一般播区宜林地成苗成效目的参数的允许误差,是以两倍的播区宜林地成苗成效目的参数的标准误差,作为播区宜林地成苗成效目的参数的允许误差,记作M允。

③播区成苗成效目的参数的相对误差播区宜林地成苗成效目的参数的相对误差,等于播区宜林地成苗成效目的参数的允许误差除以播区宜林地成苗成效目的参数。

2 应用说明

2.1 应用条件和范围

该方法适用所有播区的成苗成效调查,特别是对于播区地类相对复杂,播区成苗成效呈多元分布,即播区成苗成效呈块状、区域分布的播区的成苗成效调查,效果显著。

做为播区成苗调查,其分级分层,按分级图,只到第三级为止,即分到植被处理层位;做为播区成效调查,要分到第四级,即补植补播层位。

2.2 播区调查基础数据必须正确可靠

播区设计的基础数据,是成苗成效调查的基本依据,必须正确可靠。其中,播区宜林地面积、非宜林地面积,以及播区各地类面积,来源于播区作业图;播区各地类中植被处理的地块及面积,来源于播区地面处理设计图;播区补植补播的的地块及面积,来源于播区补植补播施工图。

2.3 研究和简化多级分层抽样法的应用,可有利于该法进一步推广应用

多级分层抽样法科学、结构合理、理论体系完整,但实际操作比较复杂。进一步地研究和简化该法的应用,有利于该法进一步推广和应用。

[1] 安徽省黄山林业学校.森林调查规划[M].中国林业出版社,1978:12.

[2] 王光锐,温小霓.概率论与数理统计[M].西安电子科技大学出版社,2001:5.