林业勘察设计（福建）２０１１年第１期 在生长量和收获量预估工作中，可变密度收获表既没有标准林分的，又可以反映各种密度水平的收获 量，在预估不同密度条件下林分生长动态时，其实用价值远大于固定密度的标准收获表、经验收获表。可 变密度收获表在实际应用时，关键是林分密度动态，即如何确定各年龄阶段的密度。对于马尾松人工林， 福建省已制定了多个森林经营类型，并在生产上应用多年。本次编制的是可变密度收获表，将其分为主林 木、副林木和主副林木合计三大部分，其中各年龄阶段的密度采用的是森林经营类型表的密度，便于实际 应用。 利用大量的伐倒木实际造材数据建立单木货币纯收人模型编制林分货币收获表，避免了林分各材种 出材率确定的难题，能够客观公正地反映林分的货币收获量，在森林资源资产评估实践中有实用价值。但 应注意，各地的木材价格、生产成本等技术指标是有区别的，实际应用时需对收获表上的货币收获量进行 调整。 参考文献 ［１］ 江希钿，兰金德．杉木人工林可变密度收获表的编制［Ｊ］．福建林学院学报，１９９７，１７（１）：８４—８７． ［２］ 骆期邦，曾伟生，贺东北．林业数表模型理论、方法与实践［Ｍ］．湖南科学技术出版社，２００１． ［３］ 江希钿，罗明永．地位指数多形曲线的优化及与同形曲线的比较［Ｊ］．福建林学院学报，１９９６，１６（２）： １３０—１３４． ［４］ 孟宪宇主编．测树学［Ｍ］．北京：中国林业出版社，１９９６． ［５］ 倪长健，丁晶，李祚泳．免疫进化算法及其在暴雨强度公式参数优化中的应用［Ｊ］．长江科学院院 报，２００２，１９（６）：５９—６１． ［６］ 倪长健，丁晶，李祚泳．免疫进化算法［Ｊ］．西南交通大学学报，２００３，３８（１）：８７—９１． 马尾松成熟林单木生物量模型研究 胡集瑞’ 黄日奎 曾怀东 李佩瑛王志香 （福建省漳平五一国有林场福建漳平３６４４００） 摘要基于福建省漳平市马尾松人工成熟林标准地调查和生物量测定，应用几种常用的 单木生物量估测方程，建立马尾松各组份生物量模型，并对模型进行拟合优度与误差分析，从中 选用最优估测模型。为科学经营马尾松人工林，最大限度提高经济效益提供理论依据。 关键词 生物量数学模型 马尾松成熟林 中图分类号￥７９１．２４８ 文献标识码Ａ 生物量是一个有机体或群落在一定时间内积累的有机质总量。森林生物量是森林生态系统中最基本 的数量特征，它反映了森林与环境在物质循环和能量流动上的复杂关系，表明了森林经营水平和开发利用 价值。因此生物量数据是研究许多林业问题和生态问题的基础。由于森林生物量测定非常困难，而且耗 时耗费用，目前世界上流行的方法是生物量模型估计方法，该方法是利用林木易测因子，建立一组数学表 达式以反映树木各组分干重与测树因子之间内在的关系，来推算难以测定的林木生物量，从而减少测定生 物量的外业工作。马尾松是我国南方最主要的造林树种之一，它生长快、适应性强、全树综合利用程度高、 纤维优良，在我国林业建设上具有十分重要的地位。过去对马尾松生物量的研究多局限于测定方法和不 作者简介：胡集瑞（１９６３一），男，福建永定人，高级工程师，主要从事营造林与育种工作。 ・９・ 林业勘察设计（福建）２０１１年第１期 同年龄、不同立地、不同密度的对比分析，而且大多处于中幼林阶段，部分为近熟林，对马尾松成熟林生物 量以及成熟林单木生物量模型的研究报导较少，为此，以福建省漳平五一国有林场马尾松人工成熟林为研 究对象，构建马尾松人工成熟林单木的各组分生物量模型，为科学经营马尾松人工林，最大限度提高经济 效益提供理论依据。 ｌ试验地概况 研究地点是福建省漳平五一国有林场梅水坑经营区，地理坐标为１１７。３５Ｅ，２５。１５Ｎ，地处福建省西南 部，九龙江北溪上游，戴云山、玳瑁山、博平岭三大山脉结合部，中亚热带南缘，气候温暖湿润，光照充足，四 季分明，年平均气温２０．３￣Ｃ，年平均降雨量１ ５０９ｍｍ，年平均蒸发量１ １６９ｍｍ，平均相对湿度８０％，无霜期 ３００ｄ。 ２标准地设置与生物量测定 ２０１０年在３ｌ～３９年生马尾松人工成熟林中（集约马尾松中径材），设置标准地６块，面积为２０ｍ× ３０ｍ。在标准地内进行每木检尺，调查胸径（Ｄ）、树高（日）、枝下高（ ）、冠幅（ ）等因子，用福建省马尾松 人工林二元立木材积表公式计算立木材积（ ）。 生物量测定。依径阶中值和径阶平均高为标准，在标准地周边的全林范围内每个径阶选１—２株径阶 平均标准木，伐倒后进行树干解析和生物量测定，共测定３ｌ株。地上部份生物量测定采用分层切割法，分 别测定树干、木材（去皮树干）、树皮、树枝、树叶鲜重。地下部分生物量测定采用全挖法测定根系鲜重。 分别取样品带回实验室测定含水率，然后换算成干重。 ３生物量估测方程的建立 ３．１ 自变量的设定与选取 关于立木生物量模型的建立，模型自变量可选用不同的变量。如：胸径、树高、胸径的平方与树高的乘 积、冠长冠幅、冠表面积、树冠体积、立木材积等等。但是在实际工作中，林分的胸径、树高是最主要且较容 易测定的测树因子，本研究就是以胸径、树高作为基本因子，以Ｄ、Ｄ 日、 作为自变量估算马尾松人工成熟 林的各组分生物量。 ３．２模型类型 国内外学者提出不同形式的线性模型，幂函数模型、多项式模型估测林木生物量。本文根据前人研究 结果，选取Ｗ＝口（Ｄ Ｈ） 、Ｗ＝ａＤ 、Ｗ＝ａｂ。、Ｗ＝ｎ 、Ｗ＝ａｂ 等５种方程式进行拟合，式中： 为各组分生 物量、Ｄ为胸径、日为树高、 为材积。 ３．３模型的检验 进行回归显著性检验，利用Ｆ值、残差平方和（Ｑ）以及相关系数（Ｒ）来比较各模型的拟合优度，从中 选取最佳模型。 为了真实反映单株生物量估测值和实际值之间的差异情况，最后采用以下３个指标对模型进行检验。 ｖ一 ０ 总相对误差：ＲＳ＝竺 Ｙｉ １ ×１００％ ， 一口、 平均相对误差：ＡＶＧＳ＝ ∑Ｉ，正 、 ，，ｌ×１００％ ｆ ， Ｉ ． ．Ｉ 平均相对误差绝对值：ＲＭＡ： ∑｝／７ｌ ｌ×１００％ Ｙｉ ｌ ， 式中：ｙ 为实测值， 为值测值， 为样本数。 ４结果与分析 用实测数据和选取的方程式拟合马尾松人工成熟林单木生物量模型并对各模型进行回归显著性检 验，各组分生物量模型参数、拟合优度及回归显著性检验结果（Ｆ值）见表１。 ４．１ 不同组分生物量模型拟合结果分析 从表１看，全树重、树根、树干这３个组分的生物量模型拟合效果良好，相关系数０．９４～０．９８，残差平 ．１０・ 林业勘察设计（福建）２０１１年第１期 方和０．３０—１．１５。Ｆ值９１．３１—４０４．４２。树枝、树叶这２个组分的生物量模型拟合效果相对差一些，尽管也 达到回归极显著水平，但相关系数较小（０．７５～０．８４），残差平方和较大（１１．３６一ｌ６．４５），Ｆ值也较小 （２６．７３—４５．９４）。 全树重、树根、树干生物量模型拟合优度高；树枝、树叶生物量模型拟合优度相对较差，这与前人的研 究结果一致。这是因为树木树冠部份的生物量受树冠形状、大小、饱满程度和树木长势影响很大，而这些 因素随气候、环境不同有很大变化，因此造成树冠部份的生物量变动范围很大。同时，在生物量外业调查 中，树枝和树叶部份数据采集采用的是抽样方法，由于抽样误差的存在，也使数据变动范围增大，影响了拟 合精度和估测效果。 表ｌ 马尾松成熟林各组分生物量模型 ４．２不同方程对拟合效果的影响 不同方程对全树重、根系、树干这３个组份的生物量模型拟合效果有较大影响，从拟合优度综合分析 看， ＝ａ（Ｏ 日）‘的拟合效果最好， ＝口 的拟合效果也较好， ＝ 和 ＝ａｂ。的拟合效果较差， ＝ ａＤ 居中。树枝、树叶这２个组份的生物量模型，不同方程的拟合效果较为一致，从拟合优度综合分析看， ＝ａＯ 方程略好一些。 ４．３最优方程 利用相关系数和残差平方和作为模型的拟合优度指标，以相关系数最大、残差平方和最小为标准，从 各模型中选取最优方程。 全树生物量最优方程： ＝Ｏ．０３９５（Ｄ２Ｈ） 螂 ・１ １・ 林业勘察设计（福建）２Ｏｌ１年第１期 根系生物量最优方程：Ｗ＝４．４４ （Ｄ 日） 粥兜 树干生物量最优方程：Ｗ＝０．０２４９（Ｄ 日） 蚴 树枝生物量最优方程：Ｗ＝１．３１埘Ｄ３． 树叶生物量最优方程：Ｗ＝５．０７ Ｄ 阳 ４．４误差检验结果分析 限于篇幅和方便误差检验结果分析，文中仅列出以全树重生物量模型为例的误差检验结果。 总相对误差分析：总相对误差反映了所有样木的生物量实测总值与相应的生物量模型估计总值之间 的相对误差，表示检验总体的误差大小，其值以接近０为佳。从该评价指标看，各模型对样本生物量估计 的总相对误差均在±１．７％以内，说明各模型的拟合效果良好。其中（３）式接近０为最佳，其余各式相近。 平均相对误差分析：平均相对误差反映了每株样木的生物量实测值与相应的生物量模型估计值的相 对误差平均水平，表示该模型估计生物量是否存在整体偏大或偏小的系统误差，其值以接近０为佳。从该 评价指标看，各模型对样本生物量估计的平均相对误差均在±３．２０％以内，说明各模型的拟合效果良好， 其中（１）式的平均相对误差最小，只有一１．１５％，（４）式与（１）式相近，（３）式的平均相对误差最大， 达一３．２０％。 平均相对误差绝对值分析：平均相对误差绝对值表示每株样木的生物量实测值与相应的生物量模型 估计值的相对误差绝对值的平均数，它排除了不同样木之间正负误差的相互抵消。从该评价指标看，（１） 式和（４）式的平均相对误差绝对值分别为７．５１％和７．８０％，拟合效果良好；（３）式和（５）式的平均相对误 差绝对值分别为２１．７７％和２０．Ｉ８％，拟合效果较差；（２）式居中。 综合分析：（１）式虽然总相对误差最大，但其值只有１．６４％，并且与（２）、（４）、（５）式相近，同时（１）式 的平均相对误差和平均相对误差绝对值均最小，拟合效果最佳；（４）式的总相对误差居中，平均相对误差 和平均相对误差绝对值均居次小位置，拟合效果次优；同理，（３）式和（５）式拟合效果较差，（２）式拟合效果 居中。从表ｌ和表２看，误差检验指标（除总相对误差较为一致外）与拟合优度指标在各模型之间的变化 规律是一致的，用拟合优度指标选出的最优估测模型拟合效果良好，无系统偏差。 表２马尾松成熟林生物量模型误差情况 ５小结与讨论 ． 总体上看，全树重、树根、树干生物量模型拟合效果优于树枝、树叶生物量模型的拟合效果。要想提高 树枝、树叶的拟合精度需要加大样本单元数。以相关系数和残差平方和作为拟合优度指标，以相关系数最 大、残差平方和最小为标准，从各模型中选取最优方程是合适的。经检验，最优方程拟合效果良好，误差 小，无系统偏差。 本文应用的材积是材积表公式计算的理论材积。从理论上看，用材积表公式计算的理论材积作为自 变量估测生物量的效果要比区分求积法求得的实际材积的估测效果要差一些。 参考文献 ［１］ 吴守蓉．马尾松林生物量及其结构的研究［Ｊ］．福建省林业科技，１９９９，（１），１８－２１． ［２］贾炜玮．樟子松人工林单木生物量模型研究［Ｊ］．林业科技情报，２００８，（２）ｔｌ一２． ［３］王震．浙江舟山地区马尾松地上生物量模型研究［Ｊ］．林业调查规划，２００６，（５）：１０３—１０５． ［４］ 丁贵杰．马尾松人工林生物量及生产力变化规律研究［Ｊ］．林业科学研究，２００１，（１）：５４—６０． ・１２・
