吉林省立木材积出材率表编制技术方案的研究

张金刚，朱秉军

(集安市台上镇综合服务中心，吉林 集安 134200)

立木材积表和材种出材率表是量测森林资源数量和质量的度量衡，使用精确的度量衡对森林资源调查、森林资源采伐限额管理、森林资源档案管理、控制森林资源消耗和提高森林资源利用率等都具有重大意义[1-3]。吉林省各地均有对不同树种立木材积的研究[4-6]，鲜有全省立木材积编制的相关文献。2015年12月9日前，吉林省森工和地方使用的立木材积表还是1992年和2003年编制并启用的，由于生境、林分状况变化大等原因，致使其适用精度下降，立木材积和出材量之间的矛盾越来越突出，为确保林业数表的精度，适应林业发展的需要，急须开展编验立木材积表和材种出材率表的工作。吉林省立木材积、出材率表的编制为吉林省各林业局立木材积、出材率的计算提供可靠的依据。

1 样木的选取单位、要求与数量

采用随机和机械抽取编验样木，量测样木的根径、胸径、树高，再造原条、原木(各材种)，以样木为主要依据编制各树种(组)径阶一元立木材积表、出材率表和根径材积表。为避免木材浪费，先在2014年冬明春伐区内选取样木，然后在明冬后春伐区内选取，不足部分在伐区外选取。充分利用1992年以来的编表样木资料，各县(市、局)的伐倒木资料，凡符合本次编表要求的，在内业编制过程中均可利用。

1.1 样木选取单位

吉林省共55个地方局和18个森工局，根据森林资源分布、立地条件和林分状况等结合行政区域，将吉林省划分8个编制单位(表1)。

表1 吉林省各编表单位

1.2 样木选取的要求

编表样木和检验样木应根据现实林分分布、资源数量等状况，相对均匀分布于编表区域和不同的立地条件(坡向、坡位、坡度、海拔、土壤类型和土壤厚度等)、经营措施、林龄(龄级)、树高级和郁闭度等级内。

编表样木和检验样木选定必须根据现实林分分布、资源数量等状况，采集样木要均匀分布于编表区域；所采样木必须是以该树种为优势树种的纯林或混交林；所采集样木必须分布在不同立地条件中，如不同海拔、坡向、坡位和坡度等；所采集样木必须分布在不同的森林类型中，同时应充分考虑林龄、郁闭度等级、树高级和经营措施等因素；样木必须是生长正常、无断梢、无分叉、无病虫危害的有代表性的林木；所选样木与林缘的距离应大于样木所在小班平均高；根据不同径阶的高径比情况，确保同一径阶样本单元数量按不同树高级均衡分配；进入乡(镇)、林场后，要及时了解今冬明春伐区(包括低改、抚育)的安排和分布，在有代表性的伐区内选择样木。

1.2.1 树种组的划分

根据吉林省的森林结构和各树种的生长规律及生物学特征，划分吉林省树种(组)(表2)。

表2 吉林省树种(组)划分

1.2.2 量测比例的确定

1)合并的县(市、区)量测比例的确定。合并的县(市、区)各树种、各径阶选取的样木株数，根据各县(市、区)树种(组)蓄积所占比例情况确定。三北地区人工杨树各县(市、区)选取的样木株数要平均分配。

2)量测树种比例的确定。为了使编表数据符合实际，以树种组编制的表，要按各县(市、区)的最新各树种组成树种蓄积表计算各树种所占该树种组比重作为选取样木计划，具体实施时要按样木在常见分布的林分类型中选取样木。

1.2.3 各树种(组)选取径阶的确定

天然针叶(Ⅰ、Ⅱ)、天然阔叶(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)要求从4 cm选到60 cm；天然阔叶Ⅵ要求从4 cm选到50 cm；人工针叶(Ⅰ、Ⅱ)、人工落叶松从4 cm选到40 cm；人工杨树要求从4 cm选到60 cm。以轮尺为准一律从3.0 cm起测，径阶的确定同二类调查规程。

1.2.4 各径阶选取样木树高的确定

所选的样木好、中、差都要有样木分布(每个径阶的树高分布要近似呈正态分布)。

2 样木数量

每个收集单位各树种(组)各径阶应保证25株，其中：15株用于编表(新采集样木10株，符合条件的过往资料5株)，10株用于验表(新采集样木5株，符合条件的过往资料5株)。编表与验证的样木要在不同的村(林班)选取，并分别记录。其中：天然针叶(Ⅰ、Ⅱ)大于50 cm的大径木每个径阶不应少于5株；天然阔叶(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)大于50 cm的大径木每个径阶不应少于5株；天然阔叶Ⅵ大于40 cm的大径木每个径阶不应少于5株；人工针叶(Ⅰ、Ⅱ)、人工落叶松大于30 cm的大径木每个径阶不应少于5株；人工杨树大于50 cm的大径木每个径阶不应少于5株；天然超过60 cm、人工超过40 cm的树木尽量选取。

3 外业实施步骤

当样木选定后，按下列工序进行工作。

1)样木伐倒前应编号，要严格控制胸高位置(用1.3 m杆标定)，用粉笔或木材蜡笔画出胸高位置(标定的标志要大于1/2胸围长)，用轮尺、围尺分别量测胸径。用轮尺量测时，树干不规则的样木需取不同方向的平均值(轮尺与围尺的直径值不要强求一致，各自量多少记多少)。

2)伐木要严格控制伐根高，尽量在第一水根处采伐，原则上不得超过胸径的1/3。另外，要注意树倒方向，保证作业人员的安全。

3)样木伐倒后，把枝丫材全部砍掉。以选取样本所处的地理位置填写。以乡(镇)、林场为单位统一编号。选取样木树种的名称以二类调查细则确定的树种记录，人工树种在前面加“人”字。

4)用皮尺量伐倒木长，另外加伐根高度为树高值或用皮尺1.3 m处对准伐倒木的胸高标志后向上量测树高。用钢卷尺量取伐根2个方向(椭圆长、短轴)的平均值(带皮)。在1/2树高处量测，即(量测伐倒木长度+伐根高)/2的直径。查伐根年轮，以1 a为单位记录(心腐时可目测)。

5)量测第一水根至上锯口的高度即伐根高。从伐倒木上锯口量至树梢，量测时如果发生断梢等现象，需要复原后量测。在区分段中央直径处用砍刀砍出缺口实测各段树皮厚度(用钢卷尺量测)，用轮尺量测各段的带皮、去皮中央直径。量测记载带皮、去皮梢头木底径，在区分段栏最后记载。量测、记录梢头木长度，2 m区分段的一般不应大于3 m，1 m区分段的不应大于2 m。

6)量取原条长度，要以整米数量测、记载，从根端锯口上查口起量至梢部，拉长一条直线为原条长度(沿树干量测)。对于树干摔断的伐倒木，应分段检量(为半原条)，长度不足2 m的不予检量。量取原条中央直径。

4 内业材料整理与计算

4.1 外业材料完整程度检查

以收集编表样木区域为单位，分别树种(组)、径阶检查树种、径阶分布，看有无缺漏；在树种(组)、径阶分布不漏的情况下，再检查取样是否合理，当发现缺漏或不合理时，应补充收集材料，以保证材料完整可靠。

外业期间，每天野外量测结束后，需整理当天量测的样木数，并累计各树种各径阶的样木株数(包括统计同一径阶在树高上的分布株数)，以便次日有计划地选取样木，每个树种(组)各径阶的样木数不超过计划株数+3株。

4.2 样木各因子计算

4.2.1 立木材积计算

利用圆柱体公式计算各段的材积，梢头材积用圆锥体公式计算，区分段材积之和加上梢头材积即立木材积。

4.2.2 原条材积(V)计算

V=(π/4)D2L(1/10 000)

式中：D为原条中央直径；

L为原条长度。

4.2.3 原木材积计算

1)小头直径6～12 cm

V=0.785 4L(D+0.45L+0.2)2/10 000

2)小头直径14 cm以上

V=0.785 4L(D+0.5L+0.005L2+0.000 125L

(14-L)2(D-10))2/10 000

式中：D为检尺径；

L为材长。

4.3 一元立木材积表与出材率表的编制

4.3.1 一元立木材积表的编制

对各收集样本单位的各树种(组)建立树高与直径的回归方程，根据H=a+bD+cD2或H=a+b/(D+k)等公式，求出树高参数a、b、c或a、b、k，并计算方差，比较方差的大小，方差小者为选用的回归方程，最后利用确定的方程式及参数计算出各编表单位的各树种(组)、各径阶平均树高估计值。 对收集样本编表单位的树高式进行方差检验，差异不显著的可合并进行编表。根据本省不同树种(组)二元材积公式V=aDbHc，把各径阶的直径和树高代入二元表经验方程；计算出各径阶平均单株材积并导出各树种(组)一元立木材积表。

4.3.2 原条出材率表的编制

按原条出材率=原条材积/立木材积逐棵求出原条出材率Pv。再用Pv=a+bD+cD2或Pv=aDb公式求出各树种(组)、各径阶的原条出材率。

4.3.3 原木出材率表的编制

编制方法原则上同原条出材率。

4.3.4 根径材积表的编制

利用根径与胸径的回归关系导算根径材积表。

5 立木材积表、材种出材率表和根径材积表的检验与鉴定

为对材积表和材种出材率表进行检验，在收集的各树种(组)每个径阶25株样本中，抽出10株构成一套检验样本，用以检验导算出的一元立木材积表、材种出材率表和根径材积表。 若系统误差在±3%以内，则所编的各种表可以使用，否则需查明原因进行修正。检验后的各种表应由吉林省林业厅组织鉴定，鉴定合格后正式颁发使用。