三峽庫區常見樹種一元立木材積表的編制

王安　王松　文士發　王毅　張新　曹祖榮　張杰　趙軍

摘要：林業案件查處過程中，濫伐或盜伐的林木無法測定樹木胸徑，通常是根據經驗直接估計樹木胸徑后查閱《一元立木材積表》算出材積。如何利用樹木地徑科學地計算胸徑和材積，本研究選擇了馬尾松、杉木、柏木、麻櫟4個常見樹種，通過實地隨機抽樣測量、數據分析、建模估算、分析匯總、實地驗證，在三峽庫區秭歸縣分析得出各樹種地徑與胸徑的關系，編制出4個樹種地徑一元立木材積表，并在Excel中編制程序代入相關數據，制作出了地徑一元立木材積計算表，選擇樹種后輸入該樹種的地徑數值即得該樹木的胸徑和材積，實現了在辦案過程中科學、快速、準確地測算立木材積的目標。

關鍵詞：地徑；一元立木材積表；常見樹種；三峽庫區

中圖分類號：S758.2文獻標識碼：A文章編號：1004-3020（2023）03-0021-06

Compilation of a One-dimensional Timber Volume Table of Common Tree Species in Three Gorges Reservoir Area

Wang An Wang Song Wen Shifa Wang Yi Zhang Xin Cao Zurong Zhang Jie Zhao Jun

（1.Zigui Forestry BureauZigui443600;2.National Jiulingtou Forest Farm Protection Center of ZiguiZigui443604;

3.Xietan Forestry Station in ZiguiZigui443608;4.Shuitianba Forestry Station in ZiguiZigui443605;

5.Moping Forestry Station in ZiguiZigui443615;6.Jiuwanxi Forestry Station in ZiguiZigui 443623）

Abstract：In the process of investigating and handling forestry cases，trees that were cut indiscriminately or illegally，so the DBH（diameter at breast height） of the trees could not be measured.Usually，the volume was calculated by directly estimating the DBH of the trees based on experience and consulting the one-dimensional Timber Volume Table.How to scientifically calculate the DBH and volume by using the ground diameter of trees.In this study，four tree species of Pinus massoniana，Cunninghamia lanceolata，Cupressus funebris and Quercus acutissima commonly seen in Three Gorges Reservoir Area were selected to analyze the relationship between ground diameter and DBH of each tree species through field random sampling measurement，data analysis，modeling estimation，analysis summary and field verification in Zigui County，in Three Gorges Reservoir area，and a one-dimensional volume table for the ground diameter of each tree species was prepared，In addition，the program was compiled in Excel to substitute relevant data，and a calculation table of standing volume of one yuan of ground diameter was made.After selecting tree species，the DBH and volume of the tree species were obtained by inputting the ground diameter value of the tree species，which realized the goal of scientific，rapid and accurate calculation of standing volume in the process of handling the case.

Key words：ground diameter；one-dimensional timber volume table；common tree species；Three Gorges Reservoir area

在查處各種濫伐或盜伐林木的林業案件中，作出處罰決定前有一個重要的證據采集，就是當事人濫伐或盜伐林木的材積的測算。林木蓄積的大小是案件定性和罰款金額的唯一依據。在林業行政或刑事案件查處過程中，林木材積通常是用一元立木材積計算（林木1.3 m處的胸徑［1］）。濫伐或盜伐林木都被當事人運出現場，只有伐樁存在，無法測定林木胸徑。常用的解決方式有兩種：一種是經驗豐富的執法人員直接估算立木胸徑再通過《湖北省一元立木材積表》［2］計算材積，此方法隨意性較大，精度很難保證，影響了執法的公正性；另一種是在相同立地條件下尋找一定數量與被采伐樹木相同樹種、相同地徑的樣木，通過測量樣木的胸徑來確定被伐樹木的胸徑，再計算被伐樹木的立木材積。此方法工作量大、過程繁瑣，在實際執法中難以推行。因此，通過伐樁直徑直接估算胸徑，存在著很大的隨意性，很不科學。

據統計，截至2010年，湖北省內對樹木地徑計算材積方程的研究僅限于潛江市楊金德對平原地區濕地松Pinus elliottii、水杉Metasequoia glyptrobides、池杉Taxodium ascendens、加拿大楊Populus×canadensis等4個樹種的地徑與材積關系的研究［3］，而山區縣市尚未開展這方面的研究。山區與平原的立地條件存在很大的差異，不同樹種的干形和生長勢在不同立地條件下也有很大的差別。因此，對樹木地徑材積方程的系數進行適當地調整，才能測算出更準確的立木材積數據。四川省楊春齊、朱志芳等曾用柏木地樁與胸徑按徑階建立了單株材積數字模型［4］，但本研究認為實測的地徑和胸徑數值精確到0.1 cm進行計算分析才會更加精準。針對以上問題，本研究選擇了［5］馬尾松Pinus massoniana、杉木Cunninghamia Lanceolata、柏木Cupressus funebris、麻櫟Quercus acutissima 4個常見樹種在三峽庫區秭歸縣內在實地采集了大量樣本數據，通過數據分析、建模估算、分析匯總、實地驗證，分析得出各樹種地徑與胸徑的關系，編制了各樹種一元立木材積表，實現了辦案過程科學、快速、準確地測算立木材積的目標。同時，在氣候、立地條件及植被相似的三峽庫區興山縣和巴東縣對模型進行了實地驗證，驗證結果與秭歸縣實地驗證結果差異很小，三峽庫區其它相關地區可參考使用。

1研究區概況

秭歸縣地處鄂西，東經110°18′～111°0′，北緯30°38′～31°11′，海拔175～2 057 m。東與夷陵區交界，南與長陽土家族自治縣接壤，西與巴東縣相連，北與興山縣毗鄰，地跨長江西陵峽兩岸，位于三峽庫區壩上庫首。屬亞熱帶季風氣候區，年平均氣溫17～19 ℃，年平均降雨量1 493.2 mm，年平均無霜期為260 d。主要土壤類型有黃壤、黃棕壤、棕壤、石灰土、紫色土、潮土、水稻土等，在全國植被區劃中屬東部（濕潤）常綠闊葉林區域。境內林木種類繁多，具有南北交匯的特點，主要植被類型是：低山、半高山地區主要分布有亞熱帶針葉林、常綠闊葉林、落葉闊葉林與針闊混交林，為全縣樹種最豐富的地區。高山地區主要為落葉闊葉林、飛播針葉林。主要樹種有馬尾松、華山松Pinus armandii、油松Pinus tabuliformis、杉木、柏木、刺槐Robinia pseudoacacia、櫟類、柑橘Citrus reticulata、板栗Castanea mollissima、茶Camellia sinensis等。境內海拔1200 m以上，主要以油松、華山松、日本落葉松Larix kaempferi及天然落葉闊葉林為主；海拔800～1 200 m地帶，以天然馬尾松、櫟類、杉木、板栗、杜仲Eucommia ulmoides、茶葉為主；海拔800 m以下山區，以天然和人工馬尾松、柏木、刺槐、柑橘為主。

興山縣地處鄂西，長江西陵峽以北，地處秦巴大山區，東經110°25′～111°06′，北緯31°04′～31°34′之間。東臨宜昌、?？?，西與巴東毗鄰，南接秭歸，北抵神農架林區，海拔109.5～2 426.9 m，屬亞熱帶大陸性季風氣候，年平均氣溫在15.3 ℃左右，年平均無霜期217 d，年平均降水量為900～1 200 mm。有中亞熱帶常綠闊葉林和北亞熱帶常綠落葉闊葉混交林兩個林帶。海拔500 m以下為常綠闊葉林帶，代表樹種以樟科、殼斗科常綠闊葉樹種為主，海拔500～1 300 m為針葉、落葉闊葉混交林帶，代表樹種以馬尾松、杉木、櫟類等為主，海拔1 300 m以上為落葉闊葉林、針葉林帶，代表樹種以巴山松Pinus henryi、華山松、槲櫟Quercus aliena為主。

巴東縣地處鄂西南，長江三峽中段，東經110°04′～110°32′、北緯30°28′～31°28′。東連宜昌興山、秭歸、長陽，南接五峰、鶴峰，西交建始、重慶、巫山，北靠神農架林區。海拔66.8～3 005 mm，屬亞熱帶季風區，年平均溫度14～23 ℃，無霜期最長為311 d，最短173 d，年平均降水量為978.6 mm。森林植被分布情況與秭歸縣、興山縣相似。

2材料與方法

2.1材料

鋼圍尺、油漆、粉筆、1.3 m木棍、砍刀、記錄夾。

2.2樣地設置及樣木調查方法

林地抽樣調查選在湖北省宜昌市秭歸縣泄灘鄉、水田壩鄉、歸州鎮、磨坪鄉、梅家河鄉、九畹溪鎮、楊林橋鎮、屈原鎮的馬尾松、杉木、柏木、麻櫟等不同樹齡、坡度、海拔的天然林。2021年6～11月，在8個鄉鎮隨機選擇調查點35個，實測樣木13 200株（起測胸徑≥5 cm），馬尾松、杉木、柏木、麻櫟各3 300株。每株樣木用鋼圍尺實測地徑和胸徑（樹干1.3 m處），數值精確到0.1 cm作為樣本數據記錄于外業調查表。若樹干基部為畸型，則地徑測量部位提高至樹干正常部位，再向上量1.3 m處為胸徑測量部位；若樹干1.3 m處為畸型，則在畸型處上下10 cm部位測量兩處平均后的數值作為該樹木的胸徑。

2.3數據錄入與處理

2.3.1數據錄入

將外業調查表中的樣本逐一編號，在Excel中錄入各樣本的胸徑、地徑、地點、坡度、海拔，數值精度到0.1 cm。

2.3.2數據處理

將每個樹種實測株數的90％，既每個樹種隨機抽取3 000株作為建模樣本，并通過Excel數據分析功能進行地徑與胸徑相關性分析，建立地徑與胸徑線性回歸模型，同時計算各模型的回歸相關系數并進行統計假設檢驗［6］，編制地徑立木材積表。在剩余樣本中各隨機抽取210株作為驗證數據組，對模型進行檢驗。

3結果與分析

根據現有植物生理學理論研究［7］，樹木各器官之間在生長發育過程中具有相關性。同時從現實觀察研究發現，喬木樹主干成圓錐形狀，地徑與胸徑應該滿足一元的線性相關性。從統計數據的散點分布圖也可發現，無論是闊葉樹種，還是針葉樹種，地徑、胸徑呈現出明顯的線性相關性［8］，但不同樹種之間相關度略有差異，說明不同樹種的生物學特性與其生長勢有關聯，數據分析發現不同樹種擬合程度高由高到低為杉木、柏木、麻櫟、馬尾松。

3.1地徑與胸徑的相關性分析

根據對不同樹種林分的調查數據發現，不同樹種的地徑與胸徑的回歸關系都是趨向于線形（圖1）。

3.2地徑與胸徑的回歸關系分析

本研究對地徑與胸徑的回歸模型進行了分析。利用測量的數據，進行回歸計算，建立地徑與胸徑的關系式（表1）。

3.3地徑一元材積模型的驗證

3.3.1調查區對模型驗證

3.3.2興山縣、巴東縣對模型實地驗證

2022年6月14～17日項目組在秭歸縣相鄰的興山縣昭君鎮的青華村、陳家灣村、響龍村和巴東縣茶店子鎮的茶店子村對4個樹種的地徑一元材積模型進行了實地隨機驗證。驗證方法：每個樹種在兩地各隨機選擇30株實測地徑和胸徑，利用4個樹種的地徑一元材積模型計算的立木材積和胸徑與利用《湖北省一元立木材積表》計算的立木材積和實測胸徑相比較。經計算，4個樹種的平均胸徑絕對誤差在0.1～0.4 cm，相對誤差在0.6%～3.1%；材積絕對誤差在0.002 2～0.009 3 m3，相對誤差在0.7%～4.8%（表3、表4）。

通過表2～4和圖2可以看出，4個樹種在秭歸縣、興山縣、巴東縣三地實地驗證的胸徑誤差率均在±3%左右，材積誤差率在±5%以內，符合《森林資源規劃設計調查主要技術規定》第37條［9］和《國家森林資源連續清查技術規定》第七條［10］規定的調查允許誤差，可以證明本研究建立的4個樹種的地徑與胸徑關系式在三峽庫區相關山區縣市可以參考使用。

3.4編制地徑一元立木材積表

將4個樹種的地徑與胸徑關系式，導入《湖北省一元立木材積表》編制出了4個樹種的地徑一元立木材積表（表5～8）。

3.5編制地徑一元立木材積計算表

本研究根據以上完成的杉木、柏木、麻櫟、馬尾松地徑立木材積表的數據，錄入Excel形成地徑立木材積比對數據庫。通過Excel的行查詢、匹配函數等功能，寫入程序制作了地徑立木材積計算表。只需要在表格中選擇待測樹種、實測地徑，便可以快速計算出對應胸徑、立木材積（表9）。

4結論與討論

（1）本研究所編制的地徑一元材積表經樣本數據檢驗，系統誤差符合《森林資源規劃設計調查主要技術規定》和《國家森林資源連續清查技術規定》規定的質量檢驗要求及調查允許誤差范圍內，說明該地徑立木材積表可應用于立地條件相同的湖北省西部地區及三峽庫區山區縣市進行材積計算，提高林政執法計算材積的準確度，有助于案件定性準確，減少爭議，規避了執法人員的辦案風險。同時，對森林經營管理、森林資源調查、林業雪災調查、限額采伐管理等方面都有廣泛的推廣和應用價值。

（2）根據測算的地徑一元材積表，利用Excel行查詢、匹配函數等功能編制的地徑一元材積計算表，通過選擇樹種、輸入地徑，便可以快速測算出對應樹種的立木材積，提升了材積計算速度。

（3）克服了以往類似研究文獻中對地徑一元立木材積表按徑階計算編制的不足，用大量實測并精確到0.1 cm數據進行計算分析，與《湖北省一元立木材積表》相對應，提高了利用地徑測算立木材積的精度。

（4）通過對4個樹種的地徑與胸徑進行了一元線形回歸分析，與以往類似研究文獻相比缺少了地徑與樹高的關系分析。在實際工作中，樹高測量不是很準確，大多是估計值，且耗時間，因此基于地徑測算材積不建議考慮樹高因素。若考慮4個樹種在不同立地條件下，對海拔、坡度、土壤厚度等多個因子進行多元分析，計算的立木材積會更精確。

參考文獻

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［9］國家林業局.森林資源規劃設計調查主要技術規定［S］.2003：30.

［10］國家林業局.森林資源連續清查技術規定［S］.2014：4.

（編校：鄭京津）