吉林省立木材積出材率表編制技術方案的研究

張金剛，朱秉軍

(集安市臺上鎮綜合服務中心，吉林 集安 134200)

立木材積表和材種出材率表是量測森林資源數量和質量的度量衡，使用精確的度量衡對森林資源調查、森林資源采伐限額管理、森林資源檔案管理、控制森林資源消耗和提高森林資源利用率等都具有重大意義[1-3]。吉林省各地均有對不同樹種立木材積的研究[4-6]，鮮有全省立木材積編制的相關文獻。2015年12月9日前，吉林省森工和地方使用的立木材積表還是1992年和2003年編制并啟用的，由于生境、林分狀況變化大等原因，致使其適用精度下降，立木材積和出材量之間的矛盾越來越突出，為確保林業數表的精度，適應林業發展的需要，急須開展編驗立木材積表和材種出材率表的工作。吉林省立木材積、出材率表的編制為吉林省各林業局立木材積、出材率的計算提供可靠的依據。

1 樣木的選取單位、要求與數量

采用隨機和機械抽取編驗樣木，量測樣木的根徑、胸徑、樹高，再造原條、原木(各材種)，以樣木為主要依據編制各樹種(組)徑階一元立木材積表、出材率表和根徑材積表。為避免木材浪費，先在2014年冬明春伐區內選取樣木，然后在明冬后春伐區內選取，不足部分在伐區外選取。充分利用1992年以來的編表樣木資料，各縣(市、局)的伐倒木資料，凡符合本次編表要求的，在內業編制過程中均可利用。

1.1 樣木選取單位

吉林省共55個地方局和18個森工局，根據森林資源分布、立地條件和林分狀況等結合行政區域，將吉林省劃分8個編制單位(表1)。

表1 吉林省各編表單位

1.2 樣木選取的要求

編表樣木和檢驗樣木應根據現實林分分布、資源數量等狀況，相對均勻分布于編表區域和不同的立地條件(坡向、坡位、坡度、海拔、土壤類型和土壤厚度等)、經營措施、林齡(齡級)、樹高級和郁閉度等級內。

編表樣木和檢驗樣木選定必須根據現實林分分布、資源數量等狀況，采集樣木要均勻分布于編表區域；所采樣木必須是以該樹種為優勢樹種的純林或混交林；所采集樣木必須分布在不同立地條件中，如不同海拔、坡向、坡位和坡度等；所采集樣木必須分布在不同的森林類型中，同時應充分考慮林齡、郁閉度等級、樹高級和經營措施等因素；樣木必須是生長正常、無斷梢、無分叉、無病蟲危害的有代表性的林木；所選樣木與林緣的距離應大于樣木所在小班平均高；根據不同徑階的高徑比情況，確保同一徑階樣本單元數量按不同樹高級均衡分配；進入鄉(鎮)、林場后，要及時了解今冬明春伐區(包括低改、撫育)的安排和分布，在有代表性的伐區內選擇樣木。

1.2.1 樹種組的劃分

根據吉林省的森林結構和各樹種的生長規律及生物學特征，劃分吉林省樹種(組)(表2)。

表2 吉林省樹種(組)劃分

1.2.2 量測比例的確定

1)合并的縣(市、區)量測比例的確定。合并的縣(市、區)各樹種、各徑階選取的樣木株數，根據各縣(市、區)樹種(組)蓄積所占比例情況確定。三北地區人工楊樹各縣(市、區)選取的樣木株數要平均分配。

2)量測樹種比例的確定。為了使編表數據符合實際，以樹種組編制的表，要按各縣(市、區)的最新各樹種組成樹種蓄積表計算各樹種所占該樹種組比重作為選取樣木計劃，具體實施時要按樣木在常見分布的林分類型中選取樣木。

1.2.3 各樹種(組)選取徑階的確定

天然針葉(Ⅰ、Ⅱ)、天然闊葉(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)要求從4 cm選到60 cm；天然闊葉Ⅵ要求從4 cm選到50 cm；人工針葉(Ⅰ、Ⅱ)、人工落葉松從4 cm選到40 cm；人工楊樹要求從4 cm選到60 cm。以輪尺為準一律從3.0 cm起測，徑階的確定同二類調查規程。

1.2.4 各徑階選取樣木樹高的確定

所選的樣木好、中、差都要有樣木分布(每個徑階的樹高分布要近似呈正態分布)。

2 樣木數量

每個收集單位各樹種(組)各徑階應保證25株，其中：15株用于編表(新采集樣木10株，符合條件的過往資料5株)，10株用于驗表(新采集樣木5株，符合條件的過往資料5株)。編表與驗證的樣木要在不同的村(林班)選取，并分別記錄。其中：天然針葉(Ⅰ、Ⅱ)大于50 cm的大徑木每個徑階不應少于5株；天然闊葉(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)大于50 cm的大徑木每個徑階不應少于5株；天然闊葉Ⅵ大于40 cm的大徑木每個徑階不應少于5株；人工針葉(Ⅰ、Ⅱ)、人工落葉松大于30 cm的大徑木每個徑階不應少于5株；人工楊樹大于50 cm的大徑木每個徑階不應少于5株；天然超過60 cm、人工超過40 cm的樹木盡量選取。

3 外業實施步驟

當樣木選定后，按下列工序進行工作。

1)樣木伐倒前應編號，要嚴格控制胸高位置(用1.3 m桿標定)，用粉筆或木材蠟筆畫出胸高位置(標定的標志要大于1/2胸圍長)，用輪尺、圍尺分別量測胸徑。用輪尺量測時，樹干不規則的樣木需取不同方向的平均值(輪尺與圍尺的直徑值不要強求一致，各自量多少記多少)。

2)伐木要嚴格控制伐根高，盡量在第一水根處采伐，原則上不得超過胸徑的1/3。另外，要注意樹倒方向，保證作業人員的安全。

3)樣木伐倒后，把枝丫材全部砍掉。以選取樣本所處的地理位置填寫。以鄉(鎮)、林場為單位統一編號。選取樣木樹種的名稱以二類調查細則確定的樹種記錄，人工樹種在前面加“人”字。

4)用皮尺量伐倒木長，另外加伐根高度為樹高值或用皮尺1.3 m處對準伐倒木的胸高標志后向上量測樹高。用鋼卷尺量取伐根2個方向(橢圓長、短軸)的平均值(帶皮)。在1/2樹高處量測，即(量測伐倒木長度+伐根高)/2的直徑。查伐根年輪，以1 a為單位記錄(心腐時可目測)。

5)量測第一水根至上鋸口的高度即伐根高。從伐倒木上鋸口量至樹梢，量測時如果發生斷梢等現象，需要復原后量測。在區分段中央直徑處用砍刀砍出缺口實測各段樹皮厚度(用鋼卷尺量測)，用輪尺量測各段的帶皮、去皮中央直徑。量測記載帶皮、去皮梢頭木底徑，在區分段欄最后記載。量測、記錄梢頭木長度，2 m區分段的一般不應大于3 m，1 m區分段的不應大于2 m。

6)量取原條長度，要以整米數量測、記載，從根端鋸口上查口起量至梢部，拉長一條直線為原條長度(沿樹干量測)。對于樹干摔斷的伐倒木，應分段檢量(為半原條)，長度不足2 m的不予檢量。量取原條中央直徑。

4 內業材料整理與計算

4.1 外業材料完整程度檢查

以收集編表樣木區域為單位，分別樹種(組)、徑階檢查樹種、徑階分布，看有無缺漏；在樹種(組)、徑階分布不漏的情況下，再檢查取樣是否合理，當發現缺漏或不合理時，應補充收集材料，以保證材料完整可靠。

外業期間，每天野外量測結束后，需整理當天量測的樣木數，并累計各樹種各徑階的樣木株數(包括統計同一徑階在樹高上的分布株數)，以便次日有計劃地選取樣木，每個樹種(組)各徑階的樣木數不超過計劃株數+3株。

4.2 樣木各因子計算

4.2.1 立木材積計算

利用圓柱體公式計算各段的材積，梢頭材積用圓錐體公式計算，區分段材積之和加上梢頭材積即立木材積。

4.2.2 原條材積(V)計算

V=(π/4)D2L(1/10 000)

式中：D為原條中央直徑；

L為原條長度。

4.2.3 原木材積計算

1)小頭直徑6～12 cm

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

2)小頭直徑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為檢尺徑；

L為材長。

4.3 一元立木材積表與出材率表的編制

4.3.1 一元立木材積表的編制

對各收集樣本單位的各樹種(組)建立樹高與直徑的回歸方程，根據H=a+bD+cD2或H=a+b/(D+k)等公式，求出樹高參數a、b、c或a、b、k，并計算方差，比較方差的大小，方差小者為選用的回歸方程，最后利用確定的方程式及參數計算出各編表單位的各樹種(組)、各徑階平均樹高估計值。 對收集樣本編表單位的樹高式進行方差檢驗，差異不顯著的可合并進行編表。根據本省不同樹種(組)二元材積公式V=aDbHc，把各徑階的直徑和樹高代入二元表經驗方程；計算出各徑階平均單株材積并導出各樹種(組)一元立木材積表。

4.3.2 原條出材率表的編制

按原條出材率=原條材積/立木材積逐棵求出原條出材率Pv。再用Pv=a+bD+cD2或Pv=aDb公式求出各樹種(組)、各徑階的原條出材率。

4.3.3 原木出材率表的編制

編制方法原則上同原條出材率。

4.3.4 根徑材積表的編制

利用根徑與胸徑的回歸關系導算根徑材積表。

5 立木材積表、材種出材率表和根徑材積表的檢驗與鑒定

為對材積表和材種出材率表進行檢驗，在收集的各樹種(組)每個徑階25株樣本中，抽出10株構成一套檢驗樣本，用以檢驗導算出的一元立木材積表、材種出材率表和根徑材積表。 若系統誤差在±3%以內，則所編的各種表可以使用，否則需查明原因進行修正。檢驗后的各種表應由吉林省林業廳組織鑒定，鑒定合格后正式頒發使用。