湿地松胸径与地径关系的研究

杜玖英

（绩溪县林业局，安徽宣城 245300）

湿地松胸径与地径关系的研究

杜玖英

（绩溪县林业局，安徽宣城 245300）

本文利用138株湿地松的地径、胸径资料建立了湿地松胸径与地径的关系模型，结果表明：湿地松胸径与地径的关系可采用直线方程进行模拟；在此基础上，可以通过测定湿地松地径换算成胸径，从而达到估算林木材积的目的，为林政资源管理及林业执法机关的执法提供理论依据，具有十分重要的生产实践意义。

湿地松；地径—胸径关系模型；林政管理

目前，在林业生产上使用的立木材积表主要有一元材积表和二元材积表，它们是通过测定林木的胸径来推算立木材积的。然而，在林业生产经营和林政资源管理过程中进行森林资源灾害损失评估及林业执法机关乱砍滥伐案件和林权纠纷处理中，经常要对受灾及被伐木材积作出估计，但此时由于林木已不复存在，难以进行胸径测定，也就无法用立木材积表测定被伐木的材积。在这种情况下，由于能测定的因子只有地径（地面以上距地面5 cm处的直径）[1]，因此可以通过研究地径与胸径的关系，通过对地径的测定来间接推算胸径，达到利用立木材积表估算受灾及被伐木材积的目的。目前国内有一些这方面的研究[2-9]，如1991年至1993年，卢昌泰等研究了凉山州盐源县云南松和成都市都江堰杉木、柳杉、水杉地径与胸径的关系，编制了小区域参考应用的相应树种的地径一元材积表等。近年来安徽省湿地松发展较快，已经成为江淮之间、皖南地区丘陵冈地主要造林树种。绩溪县有大量的湿地松，因此研究湿地松地径与胸径关系，可以为全县的林政资源管理及林业执法机关的执法提供理论依据，具有十分重要的生产实践意义。

1 研究地概况

绩溪县位于安徽省东南部，地处118°20′～118°55′E，29°57′～30°20′N之间，是一个含中山的低山丘陵县。境内山峦起伏，河谷深切，地形地貌复杂，整个地势由东北向西倾斜，千米以上高峰达46座，最高峰清凉峰海拔1 787.4 m。县境内基岩以花岗岩、石灰岩、闪长岩、砂砾岩为主，地带性土壤为红壤，土壤垂直带谱明显。绩溪县属中亚热带季风性湿润气候区，年平均气温15.9℃，最热月（7月）平均气温27.4℃，极端最高温度41.5℃；最冷月（l月）平均气温3.4℃，极端最低气温-13.2℃，年积温（≥10℃）为4 979.4℃，年日照时数1 926.4 h左右，无霜期240 d；年降雨量最多为2 308.2 mm，最少年为1 001.8 mm，降雨年内分配不均，主要分布在4～7月份，降雨量占全年的40%～60%；全县植物种类繁多，有各类树种540多种，野生植物资源1 000多种，地带性植被为常绿与落叶阔叶混交林带，但由于人为破坏等原因，原始林已不复存在，现存的都是人工林和天然次生林，主要造林树种有杉木、马尾松、湿地松、火炬松、枫香、毛竹等，天然林主要组成树种有苦槠、甜槠、青冈栎、麻栎、枫香等。

2 材料与方法

2.1 资料来源

作者于2007年至2013年6年间，从绩溪县不同地区不同立地条件的人工湿地松林分内随机选取138株湿地松林木，其地径在7.3～50.2 cm，胸径在5.5～41.1 cm，树龄在8～35年。

2.2 数据采集方法

对选中的林木用直径卷尺按技术要求分别量测地径d0.05及胸径d1.3。

2.3 数据处理

将138株湿地松的地径及对应的胸径值输入Excel电子表格中，按地径的径阶计算各径阶的胸径平均值及其标准差，按照胸径平均值±3倍标准差，将错误或异常数据剔除。经计算，本次未发现有错误或异常数据。

2.4 选择初始模型

将经处理后剩下的数据，以地径为横坐标，胸径为纵坐标绘制散点图，如图1所示。

图1 湿地松地径与胸径关系散点图

由图1可看出，湿地松地径与胸径的散点图趋势较接近于直线，根据散点图情况选择以下方程作为模拟湿地松地径与胸径关系的初始模型：

其中：Y为胸径，x为地径，a、b、c为方程系数。

在DPS数据处理系统[10]下求解各初始方程参数，并根据数字模型确定原则选取最佳模型作为模拟湿地松地径与胸径关系的数学模型。

2.5 数学模型的评价[11]

2.5.1 评价指标

（1）离差平方和SSR：

式中：Yi为第i株样木的胸径实际值，Yi第i株样木胸径估计值，n为样木数。

（2）相关系数R：

（3）总相对误差RS：

（4）相对误差平均值REA：

（5）相对误差绝对值平均值REAA：

（6）残差（SR）图：

以自变量为横轴、残差为纵轴建立直角坐标系，绘制残差分布图。残差计算如下：

（7）数学模型行为分析：最小与最大径阶模型估计值与实测值的差异及其变化趋势。

2.5.2 数学模型有效性

当RS小于3%且大于-3%时，数学模型有效，否则应舍弃，或重新构建模型，直至满足RS小于3%且大于-3%的要求。

2.5.3 数学模型确定原则

——离差平方和小；

——相关系数大；

——总相对误差小；

——相对误差平均值小；

——相对误差绝对值平均值小；

——残差图以横轴为中心分布均匀；

——在数学模型行为分析中，估计值与实际值的差异不因因变量变小而增大，也不因因变量增大而增大。

——当上述各指标不一致时，应优先考虑相对误差绝对值平均值、总相对误差、残差图指标并进行综合评价后确定。

根据以上指标体系从初选模型中选择最优方程作为最终模型。

3 结果与分析

3.1 模型参数的求解及最佳模型的确定

利用DPS数据处理系统求解以上各模型参数，结果如表1所示。由表1可以看出，模拟地径与胸径关系的3个方程的相关系数均在0.98以上，且其回归显著性检验的F值均远远大于其临界值F0.05（n1，n2）=3.84，其显著水平P=0.000 1＜0.01，为极显著水平，说明以上各模型关系均极显著；3个方程的RS值均小于3%且大于-3%，因此所有模型均有效。3个方程中，模型（1）的REAA值、RS值最小，各模型残差图均以横轴为中心均匀分布（见图2），且由表1可以看出，方程（2）的指数项接近于1，方程（3）的平方项的系数极小，说明这2个方程也接近于直线方程，所以综合考虑选择模型（1）作为模拟绩溪县湿地松地径—胸径关系的最佳模型，其方程见表1。

图2 湿地松地径与胸径关系残差图

表1 模型回归参数及评价指标表

3.2 地径-胸径及材积查算表

分别将不同的地径值带入上述地径和胸径关系最佳模型（1）中，可以换算出相应的胸径值，然后在1985年版的《林业调查设计常用手册》[12]上查出相应胸径的宣城地区松树一元材积表上的材积值，即为与此地径值相对应的材积值，见表2。

表2 湿地松地径—胸径及材积查算表

4 结论与讨论

（1）可以采用直线方程模拟绩溪县湿地松地径与胸径之间的关系，方程为：Y=0.159 3+0.797 4x，其相关性显著，具有较强的适用性。

（2）利用上述模型可以通过测量湿地松地径换算出胸径，进而利用立木材积表查算出被伐木的材积，为全县的林政资源管理及林业执法提供理论依据。

（3）由于目前安徽省还没有编制湿地松立木材积表，因此本文所提供的湿地松地径材积表是利用了1985年版的《林业调查设计常用手册》上的松树的立木材积表，但由于当前安徽省在计算湿地松材积时使用的就是此松树的立木材积表，因此本文所编制的地径材积表对于绩溪县当前的林政资源管理及林业执法依然具有十分重要的实践意义；在安徽省编制了湿地松的立木材积表后，就必须对现有地径材积表进行修订，方法如上所述。

[1]国家林业局.地径立木材积表编制技术规程（征求意见稿）[S].

[2]李德民，刘子凤.油松人工林林木地径与胸径关系的研究[J].辽宁林业科技，1989（3）：25-26.

[3]卢昌泰，谭经正，冯永林.都江堰杉木、柳杉、水杉地径一元材积表的编制[J].中南林业调查规划.1994（2）：6-9.

[4]刘健，陈平留，陈昌雄.闽北主要用材树种胸径与去皮地径关系的研究[J].福建林学院学报，1996，16（1）：45-48.

[5]刘汉奎，于清娟，孙玉梅，等.刺槐人工林林木地径与胸径关系的分析[J].防护林科技，2007（S1）：26-27.

[6]黎良财，邓利.柳州市马尾松地径一元材积表的编制[J].林业调查规划，2011，36（1）：1-3.

[7]申世永，张彩霞，吕妮，等.榆林市榆阳区杨树地径、胸径、树高、材积相关性研究[J].防护林科技，2012（1）：48-49.

[8]曾伟生.利用误差变量联立方程组建立南方杉木一元立木材积模型和胸径地径回归模型[J].中南林业调查规划，2012，31（4）：1-4.

[9]SHEN Shi-yong，ZHANG Cai-xia，LU Ni，AI Yu.Relativity of Ground Diameter，DBH，Tree Height&Volume of Poplar in Yuyang District of Yulin City[J].2012:2-6.

[10]唐启义，冯明光.实用统计分析及其DPS数据处理系统[M].科学出版社，2002.

[11]国家林业局.一元立木材积表编制技术规程（征求意见稿）[S].

[12]安徽省林业勘察设计院.林业调查设计常用手册[M]. 1985.

（责任编辑：杨婷婷）

Study on the Relationship between the DBH and Basal Diameter of Pinos e;;opttii

DU Jiuying
（Forestry Bureau of Jixi County，Huangshan 245300，Anhui，China）

In this paper the DBH and basal diameter data of 138 Pinus elliottii trees were used to establish the relational model between the DBH and basal diameter of Pinus elliottii in Jixi County.The results showed that the relationship between the DBH and basal diameter could be modeled with the linear equation and based on this，the DBH could be converted with the basal diameter measured to achieve the aim of estimating the timber volume and provide theoretical basis for the forestry administration，forestresourcemanagementandlawenforcementbyforestrylawenforcementagencies，beingofgreat significance in production practice.

Pinus elliottii；Relational model between the DBH and basal diameter；Forest administration

S758.62

A

2095-0152（2014）03-0029-04

2014-05-19

2014-05-23

杜玖英（1977-），女，林业工程师，主要从事林业技术推广工作。E-mail:ahjxhjz@163.com