黑龍江省小興安嶺北坡林分生長率模型的建立

鄭春華，高振寰，楊勝濤

（1.黑龍江省林業(yè)監(jiān)測(cè)規(guī)劃院，黑龍江 哈爾濱150080；2.黑龍江省林業(yè)廳，黑龍江 哈爾濱150090）

掌握正確的森林生長規(guī)律是森林資源科學(xué)管理的基礎(chǔ)。各林分和樹種的生長率是林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的重要定量指標(biāo)，是編制林業(yè)規(guī)劃、經(jīng)營方案，確定采伐限額，實(shí)行森林集約經(jīng)營的重要依據(jù)。本次編表采用黑龍江省小興安嶺北坡的白樺林、柞樹林、黑樺林、軟闊葉混交林等主要林分類型樣地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，探索林分生長率表的編制方法。

1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的來源

林分生長率表編表數(shù)據(jù)和檢驗(yàn)數(shù)據(jù)均來源于1997年、2006年、2007年、2009年、2010年、2011年的森林資源縣級(jí)監(jiān)測(cè)樣地?cái)?shù)據(jù)和國家重點(diǎn)生態(tài)公益林監(jiān)測(cè)樣地的復(fù)位樣地?cái)?shù)據(jù)。各林分生長率表編表檢驗(yàn)數(shù)據(jù)來源于2012年國家重點(diǎn)生態(tài)公益林監(jiān)測(cè)樣地的復(fù)位樣地?cái)?shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)的收集和整理

通過定量與定性相結(jié)合的綜合分析方法，剔除了樣地變化較大、樣木生長不正常、外業(yè)測(cè)定有誤的數(shù)據(jù)。對(duì)整理后的數(shù)據(jù)錄入微機(jī)，建立編制生長率表數(shù)據(jù)庫，作為編表工作的基礎(chǔ)。

2.1 收集數(shù)據(jù)

為了編制黑龍江省小興安嶺北坡主要林分生長率表，將小興安嶺北坡森林資源監(jiān)測(cè)樣地進(jìn)行了整理，并重新計(jì)算了復(fù)位的有林地樣地蓄積量和各株樣木的材積，并分別計(jì)算出了各樣地的生長率和各樣木生長率。其中復(fù)位樣地3 327塊，年復(fù)位樣木120 890株。見表1。

表1 林分生長率表樣本數(shù)量統(tǒng)計(jì) 個(gè)

2.2 數(shù)據(jù)整理

將上述不同優(yōu)勢(shì)樹種（組）分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后，建立不同優(yōu)勢(shì)樹種（組）各林分年齡所對(duì)應(yīng)的生長率的數(shù)據(jù)庫，然后分別計(jì)算出各個(gè)林分年齡的平均生長率和標(biāo)準(zhǔn)差，以2倍標(biāo)準(zhǔn)差為臨界值，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，剔除異常數(shù)據(jù)。同時(shí)將數(shù)據(jù)庫隨機(jī)分成兩組獨(dú)立樣本：編表樣本和檢驗(yàn)樣本。

經(jīng)檢驗(yàn)各樹種的編表數(shù)據(jù)和驗(yàn)表數(shù)據(jù)各年齡株數(shù)的分布近似正態(tài)分布，符合編表要求。見表2。

表2 編表數(shù)據(jù)和驗(yàn)表數(shù)據(jù)年齡階段分布 個(gè)

3 林分生長率表編制

3.1 林分生長率表編制的方法

3.1.1 相關(guān)計(jì)算公式

林分總生長率公式：PZ＝（Vb－Va＋M0＋C）×2／［（Vb＋Va）×N］×100

林分凈生長率公式：Pj＝ （Vb－Va＋C）×2／［（Vb＋Va）×N］×100

式中，Pz—林分總生長率（%）；Pj—林分凈生長率（%）；Va—林分期初蓄積（m3）；Vb—林分期末蓄積（m3）；M0— 林分枯損蓄積（m3）；C—林分采伐蓄積（m3）；N—間隔期。

3.1.2 林分年齡的確定 根據(jù)生長率的計(jì)算公式，其生長率是指林分從N年至N＋A年之間的生長率，所以，將生長率所對(duì)應(yīng)的年齡確定為復(fù)位樣地間隔期中間年齡。

3.1.3 林分齡組的劃分 將林分年齡加上1／2間隔期作劃分林分齡組的年齡，按照黑龍江省重點(diǎn)公益林監(jiān)測(cè)操作細(xì)則齡組劃分標(biāo)準(zhǔn)確定齡組。

3.2 方程擬合結(jié)果及參數(shù)檢驗(yàn)

根據(jù)各樣地林齡和生長率的散點(diǎn)圖，結(jié)合國內(nèi)外的編表經(jīng)驗(yàn)，確定y＝a＋blnx為林分總生長率和凈生長率的回歸方程式，應(yīng)用SPSS14.0軟件對(duì)其進(jìn)行擬合，得出其回歸模型的參數(shù)進(jìn)而得出回歸模型。根據(jù)回歸模型計(jì)算出該林分各整數(shù)年齡的理論生長率，然后根據(jù)林分齡組劃分標(biāo)準(zhǔn)，通過加權(quán)平均的方法計(jì)算出各齡組的生長率。

對(duì)方程y＝a＋blnx（y—林分生長率，x—林分年齡），在估計(jì)數(shù)學(xué)模型參數(shù)的同時(shí)，在α＝0.05的顯著水平下，理論t值為1.96。spss14.0求出了該數(shù)學(xué)模型的各種擬合統(tǒng)計(jì)量：剩余離差平方和（RSS）、相關(guān)系數(shù)（r2），回歸顯著性檢驗(yàn)（F檢驗(yàn)）結(jié)果及偏回歸系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)（t檢驗(yàn)）結(jié)果等的相關(guān)指標(biāo)值。見表3。

表3 林分生長率回歸方程參數(shù)及參數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果

由表3可以看出，兩個(gè)參數(shù)t檢驗(yàn)結(jié)果均差異顯著，表明回歸模型相關(guān)顯著。

3.3 林分生長率回歸模型的精度

采用獨(dú)立檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)小興安嶺北坡林分生長率模型進(jìn)行了誤差、預(yù)估精度分析。包括：平均誤差、平均絕對(duì)誤差、平均相對(duì)誤差、平均絕對(duì)相對(duì)誤差、系統(tǒng)誤差、精度。見表4。

表4 林分生長率模型檢驗(yàn)結(jié)果

從表4的模型誤差分析結(jié)果及預(yù)估精度來看，無論是平均誤差、絕對(duì)平均誤差和系統(tǒng)誤差還是預(yù)估精度，兩者相差無幾。系統(tǒng)誤差小于±5%，模型預(yù)估精度不低于95%。這表明所建模型滿足精度要求，可以在生產(chǎn)中推廣使用。

［1］白云慶，郝文康.測(cè)樹學(xué)［M］.哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，1997

［2］陳華豪，丁恩統(tǒng).林業(yè)應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)［M］.大連：大連海運(yùn)學(xué)院出版社，1988