森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)的經(jīng)驗收獲表編制及應(yīng)用

蔣麗秀，溫小榮，陳玉體，鄭 勇，謝小杰

(南京林業(yè)大學(xué) 森林資源與環(huán)境學(xué)院，南京 210037)

在林分生長過程中，各測樹因子會隨年齡發(fā)生一定的變化，為掌握森林生長變化規(guī)律，對森林資源檔案進行更新，有效方法則是研制林分收獲表。經(jīng)驗收獲表是以現(xiàn)實林分為對象，以平均密度林分為基礎(chǔ)編制的一種收獲表。該表能充分反映出編表地區(qū)相應(yīng)樹種林分蓄積及測樹因子隨年齡變化的具體情況[1-3]。而使用森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)來研制經(jīng)驗收獲表，不僅可以充分利用數(shù)據(jù)資源，同時也解決了林木資產(chǎn)評估對生長過程表的需要[4]。因此，本文以杉木人工純林為研究對象，采用浙江省縉云縣2009年森林資源二類調(diào)查小班數(shù)據(jù)來進行編表，并對所編經(jīng)驗收獲表在林木資產(chǎn)評估中的應(yīng)用進行了探討。

1 研究地概況

縉云縣位于浙江省南部腹地、麗水市東北部，地處北緯28°25′～28°57′，東經(jīng)119°52′～120°25′之間；地貌類型多為山地、丘陵；全縣基本屬亞熱帶氣候，四季分明，溫暖濕潤，日照充足；年平均降水量1 437 mm，無霜期245 d；土壤類型主要以紅壤、黃壤、巖性土、潮土和水稻土為主；縉云縣屬于我國東部濕潤林區(qū)，其常綠闊葉林主要樹種為甜楮(Castanopsiseyrei)、木荷(SchimasuperbaGardnetChamp)、苦楮(Castanopsissclerophylla)等；常綠和落葉闊葉混交林樹種主要為化香樹(PaltycarystrobilaceaSieb.etZucc.)、光皮樺(Betulaluminifera)和青岡樹(Cyclobalanopsisglauca(Thunb.)Oerst.)；針葉樹種有黃山松(PinustaiwanensisHayata)、馬尾松(Pinusmassonian)、杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook.)、柳杉(Cryptomeriafortunei)等。其中，杉木和馬尾松占全縣森林面積的95%以上。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)收集及預(yù)處理

(1)

式中：Si為第i齡級林分因子標(biāo)準(zhǔn)差；Yij為第i齡級中第j株樹的林分因子(j=1，2，3…，)；ni為第i齡級株數(shù)或者樣地數(shù)。

2.2 編表方程選擇

經(jīng)驗收獲表的編制方法主要有圖解法、數(shù)式法以及2種方法相結(jié)合使用。由于早期計算方法落后，一般使用圖解法，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，數(shù)式法逐漸成為了主流。此法關(guān)鍵是選用適當(dāng)?shù)纳L方程來建立林分各測樹因子的生長模型，以此來模擬林分生長過程[6]。為便于計算機模擬，本文采用數(shù)式法來進行編表。并提供5種生長理論方程為本次林分生長候選模型。首先，將參與建模數(shù)據(jù)隨機分成編表(230個小班)和檢驗(80個小班)兩部分。將編表小班相應(yīng)數(shù)據(jù)帶入各式進行擬合處理，以相關(guān)指數(shù)(R)最大、回歸剩余標(biāo)準(zhǔn)差(SSE)最小為原則選出最優(yōu)模型。根據(jù)表1結(jié)果顯示，本次建模中Logistic方程在胸徑、樹高及蓄積3個因子擬合效果最好。

表1 各林分因子生長模型擬合結(jié)果

2.3 立地質(zhì)量的評定

立地指數(shù)是依據(jù)基準(zhǔn)年齡時優(yōu)勢木高的絕對值來評定林地生產(chǎn)力的指標(biāo)。反映了同一樹種在不同立地條件下林分優(yōu)勢木高的生長情況，故其林分調(diào)查因子主要為年齡和立地質(zhì)量相關(guān)的函數(shù)[7]。本文采用立地指數(shù)曲線模型，求得結(jié)果見公式(2)。

(2)

式中：HT為優(yōu)勢木平均高；SI為立地指數(shù)；t為林分實際年齡；t1(20 a)為林分的標(biāo)準(zhǔn)年齡。

3 模型的擬合和分析

3.1 胸徑、樹高及材積模型

胸徑和樹高是森林調(diào)查中最基本的因子，是確定林分產(chǎn)量的重要依據(jù)[8]。在方程中y分別設(shè)為胸徑、樹高和材積，t為林分年齡，a，b為待定參數(shù)，而a是一個與立地指數(shù)相關(guān)的參數(shù)，設(shè)a=b1SIb2。采用DPS多元非線性麥夸特迭代擬合技術(shù)，求得各參數(shù)后代入方程結(jié)果見公式(3)至公式(5)。

(3)

(4)

(5)

3.2 單位蓄積模型

林分蓄積是森林調(diào)查和林木資源資產(chǎn)評估中最重要的因子，也是森林生長和收獲預(yù)估的主要對象[9]。故在編表時，蓄積量模型的建立至關(guān)重要。采用Logistic方程擬合蓄積模型，求得結(jié)果見公式(6)。

(6)

3.3 單位面積株數(shù)及斷面積

單位面積株數(shù)對林分產(chǎn)量的高低有直接影響。故林木株數(shù)也是編表的重要因素[10]。單位面積株數(shù)N(株/hm2)和斷面積G(m2)可通過單位面積蓄積M(m3/hm2)、單株平均材積V(m3/株)和林分平均胸徑D(cm)計算而得，計算公式如公式(7)和公式(8)。

(7)

(8)

3.4 蓄積平均生長量、連年生長量和生長率

確定各年齡林分蓄積之后，按公式(9)～(11)求出杉木人工林每公頃蓄積量的平均生長量、連年生長量及生長率。以立地指數(shù)SI=10為例，將各年齡擬合方程求得結(jié)果編制成表即為縉云縣杉木人工林經(jīng)驗收獲表，計算結(jié)果見表2。

(9)

(10)

(11)

式中：t為年齡；n為間隔期；。Mt和Mt-n分別為t年時蓄積和n年前的蓄積量。

表2 杉木人工林經(jīng)驗收獲表(SI=10 m)

4 結(jié)果分析

4.1 實用性檢驗

表3 經(jīng)驗收表蓄積量精度檢驗表

4.2 經(jīng)驗收獲表應(yīng)用

經(jīng)驗收獲表為制定杉木人工林經(jīng)營周期提供了依據(jù)。由表2可知，蓄積平均生長量隨著年齡不斷增加，在20 a達到最大值。說明杉木人工林在地位指數(shù)SI=10 m時數(shù)量成熟齡為20 a。一般而言，林分蓄積在數(shù)量成熟齡后幾年再進行采伐不會影響蓄積收獲，但能很好地改善木材材質(zhì)。從表2中可以看出杉木在20～26 a年平均生長量下降不大，隨后則減少較明顯。因此，按數(shù)量成熟齡來確定杉木經(jīng)營周期，其適宜主伐年齡為26 a。

經(jīng)驗收獲表也可以預(yù)估林分伐期蓄積收獲，對林木資產(chǎn)評估具有十分重要的意義。林木資產(chǎn)評估是根據(jù)森林資產(chǎn)實際情況、市場動態(tài)資料以及對現(xiàn)在和未來多因素分析的基礎(chǔ)上，對林木資產(chǎn)進行市場價值估算[11-12]。通過該方法可了解森林經(jīng)營效果，推動森林資產(chǎn)合理流動和優(yōu)化配置，達到可持續(xù)利用的目的。舉例說明：有一片杉木人工林，地位指數(shù)10 m，年齡16 a，公頃蓄積93.749 m3/hm2，26 a時主伐，期間不間伐。對該林分進行資產(chǎn)評估。由于該林分為杉木中齡林，宜采用收益現(xiàn)值法來進行評估。計算公式見(12)。

(12)

式中：En為林木資產(chǎn)評估值；K為調(diào)整系數(shù)；Au為標(biāo)準(zhǔn)林分U年主伐時的純收入；Da和Db為標(biāo)準(zhǔn)林分第a、b年間伐純收入；Ci為第i年的營林成本；U為經(jīng)營期；n為林分年齡，p為利率。

經(jīng)調(diào)查，麗水市杉木相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)如下：出材率，規(guī)格材50%，非規(guī)格材15%；市場價，規(guī)格材900元/m3，非規(guī)格材600元/m3；成本，管護費每年750元/hm2，采伐集材成本230元/m3；稅費，森林植物檢疫費為調(diào)運木材統(tǒng)一計征價的2‰；伐區(qū)設(shè)計費、木材(出材)10元/m3；銷售、管理費為銷售收入的5%。通過16 a年現(xiàn)實蓄積與經(jīng)驗收獲表上查得的相應(yīng)蓄積值來計算修正系數(shù)得K=1.029 6，采用公式(12)計算得出該杉木林資產(chǎn)評估值為22 908.5元/hm2。

5 結(jié)論與討論

采用5種生長理論方程對林分樹高、胸徑和蓄積進行擬合，結(jié)果顯示Logistic方程擬合所得的相關(guān)指數(shù)(R)最大、回歸剩余標(biāo)準(zhǔn)差(SSE)最小，即擬合效果最好。說明該模型比較符合縉云縣杉木林分生長狀況。在建模時，各林分因子擬合結(jié)果中的R值均大于0.9，表明各因子擬合方程中實際數(shù)據(jù)與預(yù)測數(shù)據(jù)之間的相關(guān)程度較高，方程具有較好的擬合優(yōu)度。對編制所得的經(jīng)驗收獲表進行適用性檢驗在誤差范圍內(nèi)，可應(yīng)用于本縣杉木人工林收獲預(yù)估，但其它地方不一定適用，因此，在使用前必須先經(jīng)過適用性檢驗才能進行生產(chǎn)應(yīng)用。在用材林林木資產(chǎn)評估中，應(yīng)用收獲現(xiàn)值法對中齡林進行林木資產(chǎn)評估，其關(guān)鍵在于主伐時的產(chǎn)量預(yù)估，行之有效的方法則是編制經(jīng)驗收獲表。

通過地位指數(shù)分別編制經(jīng)驗收獲表，比較符合森林資源調(diào)查和實際經(jīng)營情況，也便于生產(chǎn)應(yīng)用。而運用森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)進行編表不僅在理論上可行，同時也能滿足林分因子預(yù)估精度要求，再者，森林生長狀況會隨著時間不斷發(fā)生變化，使用新一輪二類調(diào)查數(shù)據(jù)檢驗經(jīng)驗收獲表的精度，在保證其適用性同時，不僅充分運用了森林調(diào)查資源，大大減少了在單獨調(diào)查中物資消耗，也為縉云縣杉木人工林的長期經(jīng)營決策提供了保證。

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