第5章林分蓄积量测定(精)

第5章 林分蓄积量测定

[本章提要]本章主要介绍采用标准木法、数表法测定林分蓄积的具体方法、步骤，以及一些数表的简要编制方法。另外，在本章中简要介绍了一种较好的3P 样木法，该方法仅供教学中参考。

林分中全部林木的材积称作林分蓄积量(Stand Volume)，简称蓄积(记作M)。在森林调

查和森林经营工作中，林分蓄积量常用单位面积蓄积(m 3／hm 2

)表示。

林分蓄积和单木材积一样，是由断面积、树高和形数三要素构成，因此，林分蓄积量的基本概念为D GH f 3.1M ＝。它又与单株木的材积有区别，因为林分是由树木的群体组成，它具有生长、积累过程。因此，受林木直径、树高、形数及株数等因子的制约，并受树种、年龄、立地条件和经营措施的直接影响而发生变化。 蓄积是鉴定森林数量的主要指标。单位面积蓄积的大小标志着林地生产力的高低及经营措施的效果。另外，在森林资源中，经济利用价值最大的仍是木材资源。因此，林分蓄积的测定是林分调查主要目的之一，它为森林经营和采伐利用提供重要的数量依据。 林分蓄积的测定方法很多，可概分为实测法与目测法两大类。实测法又可分为全林实测和局部实测。在实际工作中，全林实测法费时费工，仅在林分面积小的伐区调查和科学实验等特殊需要的情况下才采用。在营林工作中最常用的是局部实测法，即根据调查目的采用典型选样的标准砸进行实测，然后按面积比例扩大推算全林分的蓄积。对复层、混交、异龄林分，应分别林层、树种、年龄世代、起源，进行实测计算。对极端复杂的热带雨林的调查方法需根据要求而定。

实测确定林分蓄积的方法又可分为标准木法、数表法等，目测法可以用测树仪器和测树数表作辅助手段进行估算林分蓄积，或根据经验直接目测。

5.1 标准木法

用标准木测定林分蓄积，是以标准地内指定林木的平均材积为依据的。这种具有指定林木平均材积的树木称为标准木(mean tree)。而根据标准木的平均材积推算林分蓄积量的方法称为标准木法(method of mean tree)。这种方法在没有适用的调查数表或数表不能满足精度要求的条件下，它是一种简便易行的测定林分蓄积量的方法。 用标准木法推算林分蓄积时，除需认真量测面积和测树工作外，选测好标准木至关重要。 因此，在实际工作中依据林分平均直径(D g )、平均高(H D )且要求干形中等3个条件选取标准木，即标准木应具有林木材积三要素的平均标志值。其中要求干形中等最难掌握，因树干材积三要素是互不独立的，这就更增加了选定标准木的难度。基于调查目的和精度要求不同，标准木法可分为单级标准木和分级标准木两类。这两类方法的主要区别是标准木所代表的径阶范围及株数分配不同。一般说来，增加标准木的株数可提高蓄积测定精度，但若标准木选择不当，增加标准木株数也不一定能提高精度。

5.1.1 平均标准木法

平均标准木法又称单级法(胡伯尔，1825)，是不分级求标准木的方法，其步骤为： (1)测设标准地，并进行标准地调查。

(2)根据标准地每木检尺结果，计算出平均直径(D g )，并在树高曲线上查定林分平均高

(H D )。

(3)寻找1～3株与林分平均直径(D g )和平均高(H D )相接近(一般要求相差在±5％以下) 且干形中等的林木作为平均标准木，伐倒并用区分求积法测算其材积，或不伐倒而采用立木区分求积法计算材积。

(4)按(5—1)式求算标准地(或林分)蓄积，再按标准地(或林分)面积把蓄积换算为单位

面积蓄积(m 3／hm 2

)，算例见表5—1。

∑∑==n

i i

n

i i

g

G

v 1

1

M ＝ (5—1)

式中，n ——标准木株数；

i v 、i g ——第i 株标准木的材积及断面积； G 和M ——标准地或林分的总断面积与蓄积。

5.1.2 分级标准木法

为提高蓄积测算精度，可采用各种分级标准木法。先将标准地全部林木分为若干个径级(每个径级包括几个径阶)，在各级中按平均标准木法测算蓄积，而后叠加得总蓄积，算式为：

∑∑∑===⎥⎥⎥⎥⎦

⎤

⎢

⎢⎢⎢⎣⎡k i n j n j ij i ij i

i g G

v 11

1M ＝ (5—2)

式中：i n ——第i 级中标准木株数； K ——分级级数(1,2i =……，K )；

G i ——第i 级的断面积；

V ij 、g ij ——第i 级中第j 株标准木的材积及断面积。 分级法的种类很多，现介绍3种常用方法。

5.1.2.1 等株径级标准木法

由乌里希(Urich V ．，1881)首先提出，该法是将每木检尺结果依径阶顺序，将林木分为株数基本相等的3～5个径级，分别径级选标准木测算各径级材积，各径级材积叠加得标准地蓄积。具体测算方法见表5—2。

表5—2等株径级标准木法计算蓄积量

引自参考文献[11]。

5.1.2.2 等断面积径级标准木法

哈尔蒂希(Hartig R．，1868)首先提出，依径阶顺序，将林木分为断面积基本相等的3～5个径级，分别径级选标准木进行测算，算例见表5—3。

表5—3等断面积径级标准木法计算蓄积量

引目参考文献[11]。

5.1.2.3 径阶等比标准木法

德劳特(Draudt A ．，1860)提出用分别径阶按一定株数比例选测标准木的方法。其步骤是先确定标准木占林木总株数的百分比(一般取10％)；再根据每木检尺结果，按比例确定每个径阶应选的标准木株数(两端径阶株数较少，可合并到相邻径阶)；然后根据各径阶平均标准木的材积推算该径阶材积，最后各径阶材积相加得标准地总蓄积。

这种方法较前3种方法的工作量大，但精度较高。不仅能获得各径阶的材积，并能求出林分材种出材量，其算式与式(5—2)同，但式中的k 是径阶数。 若根据各径阶标准木材积与胸径或断面积相关关系，绘材积曲线或材积直线，则可按径阶查出各径阶单株平均材积。可按式(5—3)计算林分或标准地蓄积：

∑==+++k

i i i k k n V n V n V n V 1

2211M ＝ (5—3)

式中V i ——从材积曲线或材积直线上读出的第i 径阶单株材积； n i ——相应径阶的检尺木株数。

这种方法相当于为标准地编制一份临时的一元材积表。 综上所述，标准木法属于典型选样方法，用于推算蓄积量的精度完全取决于所选标准木的胸径、树高及形数与其林分平均直径、平均高及形数的接近程度。在实际工作中，很难找到与林分3个平均因子完全一致的林木，因而会产生一定的误差，其中干形最难控制。实践中通常要求胸径、树高与实测平均值的离差一般不超过±5％。对于形数，在选测标准木之前，平均形数是无法确定的，只能按照目测树干的圆满程度、树冠长度等可以反映形数大小的外部特征选择干形中等的树木作为标准木。由于干形因子是主观选定的，易倾向于选择干形比较通直及饱满的树木，所以采用标准木法常易产生偏大的误差。

5.2 材积表法

在森林调查中，为了提高工作效率，一般常采用预先编制好的立木材积表(tree volume table)确定森林蓄积量，这种方法称为材积表法(Method of volume table)。 材积表是立木材积表的简称。是按树干材积与其三要素之间的回归关系编制。根据胸径一个因子与材积的回归关系编制的表称为一元材积表(one-way volume table)。根据胸径、树高两个因子与材积的回归关系编制的表称为二元材积表(standard volume table)。根据胸径、树高和干形(形率级、形数级)与材积的回归关系编制的表称为三元材积表(form class volume table)。

最早的现代形式的材积表是德国柯塔(Cotta H ．V ．，1804)发表的山毛榉材积表和1817 年编制的一组标准材积表。在内容上，除树干材积外，还有全树材积表、枝条材积表、根株材积表、商品材积表及一些多用材积表等。

在材积表的编制方法上，由图解法(削度图、材积曲线、材积直线)转变到广泛采用材积回归方程。对于材积表的编制工作，由于电子计算技术的兴起与引用，不仅提高了效率，而且也提高了材积表的准确度。尤其为回归方程参数求解，以及对多个材积方程进行选优与检验等都提供了优越条件。

在20世纪50年代，我国林业部综合调查队，曾为主要林区编制了主要树种的树高级立木材积表。景熙明(1956)、黄道年(1957)曾编制过马尾松和杉木的二元立木材积表等。从1960年起，由于森林抽样调查的需要，各地都普遍编制了主要树种的二元与一元立木材积表，70年代中，集中整理编制了我国35个针叶树种，21个阔叶树种的大区域二元立木材积