[小学教育]测树学实验指导书

[小学教育]测树学实验指导书 《测树学实验》指导书 李凤日 编 二00五年三月 实验一 测树工具的使用 一、目 的 熟悉和掌握几种常用的测树工具的构造、原理及使用方法。 二、仪器、用具 轮尺、围尺、勃鲁莱测高器、超声波测高器、DQW—2型望远测树仪、二米测竿、 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 夹、记录用表、计算工具。 三、仪器的构造、原理及使用方法 (一)测径器 1(轮尺 轮尺构造十分简单，如图1—1，可分为固定脚，游动脚和测尺三部分。测尺的一面为普遍米尺刻度，一面为整化刻度。在森林调查中，为简化测算工作，通常将实际直径按上限排外法分组，所分的组称为径阶，用其组中值表示。径阶大小(组距)一般可以为1cm、2cm或4cm。当按1cm、2cm或4cm分组时，其最小径阶的组中值分别为1cm、2cm或4cm。径阶整化刻度的方法即是将各径阶的组中值刻在该径阶的下限位置。 图1—1 轮尺 1(固定脚 2(滑动脚 3(尺身 4(树干横断面 使用注意事项: (1)在测定前，首先检查轮尺，必须注意，固定脚与游动脚应当平行，且与尺身垂直。 (2)测径时，轮尺的三个面必须紧贴树干，读出数据后，才能从树干上取下轮尺。 (3)测立木胸径时，应严格按照1.3m的部位进行测定。如在坡地，应站在坡上部，确定树干上1.3m处的部位，然后再测量其直径。树木若在1.3m以下分叉时，按两株测算。 (4)当树干横断面不圆时，应测相互垂直的两个直径，取平均数作为测定值。 2(围尺(直径卷尺) 围尺有布围尺，钢围尺和蔑围尺三种，围尺上除标有普通米尺刻度外，还标有对应于圆周长空的直径刻度。 使用时，必须将围尺拉紧平围树干后，才能读数，应使围尺围在同一水平面上，防止倾斜，否则，易产生偏大的误差。 (二)测高器 测高器的种类较多，但根据原理大体可分为两大类:一类是利用几何相似形原理设计的，如克里斯顿测高器，圆筒测高器等;另一类是利用三角原理设计的，如勃鲁莱测高器等。 1(几何原理测高:如图1-2所示，当BC//B’C’时，则有: ''ECBC,''EC,BC 若EC、B’C’，为定长(一般EC用2m测竿, B’C’用30cm测尺取代)，则将BC(树高) 值代入上 式，(树高)值代入上式，即可计算出相应的 E’C’值。若将一系列的BC(树高)值刻划在相应 的 E’C’位置，即可从测尺(B’C’)上直接读出树高(BC)值。 克里斯顿测高器就是利用上述关系设计的。使用时，只需将二米测竿垂直立于树基部(或在树干上标2m高度)，然后，选择一个能同时望见树梢和树脚及二米测竿顶的地方，用大拇指和食指轻提仪器，让其自然下垂，与树干平行，屈伸手臂，使仪器上、下钩正好卡住树梢及树基，保持仪器和头部不动，迅速瞄视测竿顶端，这时，视线所通过的仪器刻度值即为树干的全高。 图1,2 克里斯屯测高器测高原理示意图 图1,3 克里斯屯测高器及其刻度 这种测高器具有用法简单，携带方便，测高时不用量水平距离等优点，对16m以下的树木测定结果比较准确，但掌握不熟练时，可能出现较大的误差。 2(三角原理测高:按三角原理设计的测高器，本质上都是一种测角器，多通过正切函数关系测算树高。较为常用的是勃鲁莱测高器(图1-4)。其刻度盘上标有不同水平距离(15，20，30、40m)时所对应的不同仰角和俯角的树高值。 图1,4布鲁莱斯测高器构造 图1,5布鲁莱斯测高原理 1.制动按钮2.视距器3.瞄准器4.刻度盘 5.摆针6.滤色镜7.启动钮8.修正表 测高时，首先选测某一水平距离，然后，分别以下情况测算树高: (1)在平地上测高:测者立于测点，按下仪器按纽，使指针自由下垂，用瞄准器对准树梢后，即按下制动纽，固定指针，在度盘上读出对应于所选测水平距离的数据h，再加上测者眼高l，即为全树高H，见图l-6()。 (2)在坡地测高:先观测树梢，求得h，再观测树基，求得h，若两次观测角度正负号相12 异时(仰角为正，俯角为负)，见图l,6(b)。则树木全高(H)为: H,h，h,S(tan,，tan,) 12 式中:S为水平距离。 若两次观测角度正负号相同，见图1-6(c)，则树木全高(H)为: H,|h,h|,S|tan,,tan,|120这种测高器的优点是操作简单，易于掌握，在视角等于45时，精度较高，但需要测树木至测点的水平距离。 测高注意事项: ? 测高时一定要两次读数之和(差)。 ? 测高的水平距离应尽量与树高相同。 ? 树高小于5m时不用测高器，而用测杆测定。 ? 对阔叶树不要误将树冠倒侧当作树梢。 图1,6在坡地上测高 (三)多用测树仪 近二、三十年，多用途的综合性测树仪的研制取得了较大的进展，这类测时仪能测定树高、立木任意部位直径、水平距离、坡度、每公顷断面积等多种因子。我国常见的有LC-1型和LC-2型林分速测镜，DCW-3型光学测树仪、DQW-2型望远测树仪等。此处仅就DQW-2型望远测树仪作简要介绍。 DQW-2型望远测树仪其结构如图1-7。 原理是用显微投影的标尺，测量经望远镜放大了的目标，通过光学系统，成象在一个焦平面上，以相似形定理和三角函数作为测量原理。 使用时，将仪器固定在三角架上，按下制动纽，待鼓轮静止后，通过目镜可见到圆形视场(图1-8)被准线分为上下两部分。上半部是观测目标，下半部是测量各因子用的标尺。 1(测水平距离:司尺员将视距尺一端顶到被测树干上，使尺面垂直于仪器观测方向，并 力求水平(图l-9)，用仪器看视距尺，测距尺所夹视距尺的刻度数即为所测的水平距离(视距尺的最小格值为0.2m)，见图1-10。 目镜组 物镜组 选光窗 制动纽 丝堵 商标 弯头 连接螺母 制动螺丝 微动架 连接坐 罗盘仪架头 图1,7 DQW-2型望远测树仪 2(测树高: (1) 测立木全高(H):原理与勃鲁莱测高器相同， H,B(C，C)10 (H尺读数为异号时)， H,B|C,H|10 (H尺读数为同号时)。 式中:B——观测时水平距离的1,(m); C——观测树顶梢H尺上的读数(格); l C。——观测树基部H尺上的读数(格)。 (2) 标定中央直径的部位:当仪器对准中央直径时，H尺的读数应该是: C,C10C,122 (H尺读数为异号时)， C,C12 (H尺读数为同号时)。 C,122 将此读数调至准线上，这时，准线与树干相截的位置即是中央直径部位。 测距读零线对齐 数 测坡高度尺尺 图1,8 圆形视场 图1,9 司尺 图1,10 测距 (3)标定任意树高:H尺的读数是 HnC,,Cn0B (H尺读数为异号时)， H0C,，C (H尺读数为同号时)。 10B2 H式中，——标定高度(m)。 ? n 将求得的H尺读数调至准线位置，此时，准线与树干相截处即为所要标定的树干高度。 (3) 测树干直径: D,B,L 式中:L——测径尺读数(即条带数，窄条带为1,宽条带为10); B——观测时水平距离的0.1,(cm)。 DQW-2型望远测树仪的其余功能，在以后的实验使用中可再作现场介绍。 四、实验组织安排 1(实验时，先讲述各种仪器的构造，使用方法及测高原理。 2(实验之前，选取10——15株树进行编号，并用精度较高的仪器(如经纬仪等)测树高， 作为树高实际值，以求算测定误差。 五、思考题 1(为什么要进行轮尺刻度整化?若起测直径为6cm时，试以4cm为一径阶说明整化刻度法。 2(比较各种测高器的优缺点。 3(当你只有一直尺或三角板时，怎样用它来测高?说明原理及方法。 六、实验报告 提交测径、测高及误差计算结果(用表1—1)。 表1-1 树木胸径、树高测定计算表 胸 径 测 定 树 高 测 定 编 号 轮 尺 超生波测高器 勃鲁莱测高器 DQW-2型望远测树仪 第一方向 第二方向 平 均 围 尺 实际高 全 高 误差(%) 全 高 误差(%) 全 高 误差(%) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 实验二 伐倒木材积测定 一、 目 的 1(学会用树干上几个必要的直径值绘制树干纵剖面图(削度图)的方法; 2(掌握用中央断面、平均断面求积式及其区分求积式计算树干材积的方法; 3(了解 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 木(样木)卡片的内容。 二、 资料、仪器及辅助用表 1.计算机 2(30?20cm方格纸一张及必要的绘图仪器; 3(标准木卡片(见用表2-1); 三、 方法、步骤 (一) 首先根据标准木卡片中树高及1m、3m、5m„„等高度处的带皮与去皮直径，在方 格纸上横轴以1:100、纵轴以l:10的比例绘树干纵剖面图。(以直线连结各点不 作修匀)。 (二) 用中央断面及平均断面求积式计算树干带皮材积。 首先由树于1m、3m、5m„„等高度处的带皮与去皮直径计算所需的数值，然后代入以下公式计算树干材积。 (1)V,G，L1中 2 G，G0V,，L (2)平2 1‘''V,gl(l,l)梢头材积，根据梢头长度及梢头底面积值由公式:计算。n3 VV平中将以和计算的材积再分别加上梢头材积即为该树干的总材积值。 (三) 以2m为一区分段，用中央断面区分求积式计算树干材积 由树干1m、3m、5m„„等高度处的带皮与去皮直径和区分段长，用圆柱体体积公式 计算各区分段的材积，各段材积之和，再加上梢头材积即为整个树干材积。 (四)以2m为一区分段，用平均断面区分求积式计算树干材积。 首先由树干树干1m、3m、5m„„等高度处的带皮与去皮直径，采用线性插值公式计算树高2m、4m„„等高度处的直径，并计算出该直径的相应断面积代入下式计算树干材积。 n,11g，g''0nV,gl， (3) V,()，g)ln,平均1321 l式中:——区分段长 'l ——梢头长。 再加上梢头材积即为树干总材积。 四、 思考题 1(这次实验所用四个公式计算的树干材积是否相等?如不相等，是否能简单的说明一下理由? 2(能否利用树干纵剖面图，直观的描述一下树干的纵剖面形状? 3(实际进行造材时除考虑树种、材种的长度和粗度外，还要考虑什么?为什么? 4(用区分求积式计算的各材种材积，与由原木材积表查出的各材种材积值是否一致? 能叙述不一致的理由吗? 五、 实验报告 1.树干纵剖面图 2(各种公式计算树干材积的结果(表2—2)。 4(按区分求积式计算各材种带皮与去皮材积的结果记入标准木卡片的相应栏内。 用表2-1 标 准 木 卡 片 黑龙江省 伊春市 南岔 林业局 林场 8 林班 25 小班 枫桦红松林 林型 标准地No II,14 1.树 种…………………………………………… …………… … 红松 21.胸高直径最近(10)年内的生长量 1.4 cm 2.所属林层………………………………………… …………… … 单层林 22. 生长率 % 3.胸高直径带皮 33.0 cm ，去皮 32.6 cm 23.中央直径最近()内的生长量 cm 224.胸高断面积带皮 ， 去皮 mm24. 生长率 % 335.圆柱体体积带皮 ， 去皮 mm16.树干高度(伐根高不计)………………………… … …………… 27.2 m H25.处的直径带皮 27.5 cm， 去皮 26.8 cm 7.第一死枝高………………………………………………… … …… 8.6 m 4 8.第一活枝高………………………………………………… ……… 11.0 m 26.树干中央直径带皮 22.0 cm，去皮 21.2 cm 9.树冠长度 16.2 m， 百分数 % 310.树冠投影 东西 4.8 m， 南北 5,7 m H27.处的直径带皮 10.0 cm，去皮 9.2 cm 11.树高最近(10)年内的生长量 1.07 m 4 12.伐根高………………………………………………………… 8 cm 28.形率q1带皮 ， 去皮 13.伐根上的年轮数………………………………………………… 150+10 29. q2带皮 ， 去皮 14.伐根上的心材直径……………………………………………… cm 30.q3带皮 ， 去皮 15.伐根上的被压直径……………………………………………… cm 16.伐根上的被压年数……………………………………………… 31.形数:带皮 ， 去皮 17.伐根上的病腐直径…………………………………………….. cm 33mm32.树干材积:带皮 去皮 18.病腐蔓延高度…………………………………………………. m 3m33.( )年前…………………………………………………… 19.生长情况(划线指出)…………………………………..弱小、中庸、良好。 320.胸高直径最后一厘米内的年轮数………………………………. 10 m34.连年生长量…………………………………………………… 35.生长率…………………………………………………………. % 3m36.平均生长量……………………………………………………. 3 m37.树皮材积…………………………………………………. 38.树皮率(占树干带皮材积的百分比)………………………… % 3m39.枝条材积………………………………………………………. 40.枝条率(占树干带皮材积的百分比)……………………….. % 用表2-1(续) 距树干底 直 径 (cm) 最近( )年 材 积 (mo) 断面的高内直径生长 带皮 去皮 ( )年前 带皮 去皮 ( )年前 度(m) 根 径 X X X ’X X 、 伐 根 X X X 42.0 41.2 胸 径 X X X 33.0 32.6 1 33.5 33.0 3 30.0 29.2 5 28.5 27.8 7 28.0 27.4 9 25.0 24.4 11 23.0 22.5 13 22.5 21.5 15 20.0 19.4 17 16.0 15.2 19 14.0 13.4 21 12.5 11.5 23 10.0 9.4 25 6.0 5.6 26(梢底) 4.0 3.6 总 计 用表2—2 各公式计算树干材积表 3计算的材积(m) 公 式 名 称 公 式 型 梢头材积(m3) (不含梢头) V,GL1中央断面求积式 2 ，GG0n平均断面求积式 V,L 2 n,1G，G0n平均断面区分求积式 V,()，C)l,i2i,1 n V,gl央断面区分求积式 ,i,1i 实验三、标准地调查及林分调查因子的测算 一、目的 1(初步掌握标准地外业调查技术和内业计算方法; 2(学习目测方法。 二、仪器及工具 罗盘仪、二米测竿、测绳、皮尺、轮尺(或围尺)、勃鲁莱测高器(或其它测高 器)、记录夹、记录用表、森调工作手册、粉笔、方格纸、计算工具等。 三、方法步骤 本实验分组进行，每小组6-7人。 (一)外业 1(选择标准地的基本原则: (1)在哈尔滨实验林场对所调查林分作全面踏查，掌握林分的特点，选出具有代表性的，即林分特征及立地条件一致的地段设置标准地。 (2)标准地不能跨越河流、道路或伐开的调查线，且应远离林缘。 (3)标准地面积:按标准地上林木株数的多少为标准。如近熟和成熟林应有100株以上， 2中龄林150株以上，幼龄林200株。一般先用400m的小样方查数株数，再按上述标准推算满足要求的标准地面积。 (4)标准地形状:一般用矩形或方形。 2(标准地境界测量: (1)用罗盘仪测角，用皮尺或测绳量距离。坡度5?以上应改算为水平距，相对闭合差一 绝对闭合差(m)般要求不超过各边总长的1/200。相对闭合差。 ,相对闭合差(m) (2)设置固定标准地时应将标准地与已知测线明显地物标相联，，并在标准地调查薄 上绘略图，以便日后查找。 (3)在标准地四角埋设标桩。埋桩时，其写字面要朝向标准地的角线方向。 标桩规格:永久标准地标桩，用针叶树剥皮制作，粗20cm，长1.5m，埋入地下70cm。流水帽砍成圆锥形，流水帽下隔5cm以下砍出写字面，长25cm，宽15cm。用铅油写出标准地号、标准地面积及设年月日。临时标准地的标桩，粗12—14cm，长1.2m，埋入地下50cm。 3(标准地调查: (1)每木调查: 在标准地内分别树种、活立木、枯立木、倒木，测定每株树木的胸径的工作，称每木调查(或每木检尺)。 ? 径阶大小的确定:林分平均直径6—12cm，采用2cm为一径阶;林分平均直径在12cm以上，以4cm为一径阶，人工林可用1cm为一径阶。 ? 确定起测径阶:检尺时最小径阶称为起测径阶，小于起测径阶的树木称为幼树。一般调查时，天然成过熟林起测径阶为8cm，中龄林4cm，人工幼林1或2cm。 错误! 划分材质等级: (用材部分占全树高40,以上者为经济用材树。 b(用材部分长度在2m(针)或1m(阔)以上，而小于全高40,者为半经济用 材树。 c(用材部分在2m(针)或lm(阔)以下者为薪材树。在实际工作中一般只分用材树和薪材树。半经济用材树的60,记入经济用材树，40,记入薪材树。但需另计枯立木和倒木以供计算枯损量。 ? 每木检尺: 三人一组:二人测胸径，一人记录并作记号。测径时，必须分别树种、材质等级和径阶，同时应分别林层进行。在坡地应沿等高线方向进行，在平地沿S形方向量测。测 径时应注意: (必须测定距地面1.3m处直径，在坡地量测坡上1.3m处直径。 b(轮尺必须与树干垂直且与树干三面紧贴，测定胸径并记录后，再取下轮尺。 c. 遇干形不规整的树木，应垂直测定两个方向的直径，取其平均值。在1.3m以下分叉者应视为两株树，分别检尺。 d(测定位于标准地境界上的树木时，本着北要南不要，取东舍西的原则。 e. 测者每测一株树，应报出该树种、材质等级及直径大小，记录者应复诵。凡测过的树木，应用粉笔在树上向前进的方向作出记号，以免重测或漏测。 在固定标准地调查时，一律采用lcm一径阶或记实际胸径，每木检尺要分别树种，健康木，病腐木或生长级记录，每株树应编号，并在其1.3m处作上记号(如T)，以利下次复测，测定精度0.10m。 (2)测树高: ? 测高的主要目的是为确定各树种的平均高。应分别树种和径阶测树高，主要树种应测15—30株，中央径阶多测，两端逐次少测。凡测高的树木应实测其胸径和树高，将所测结果记入“测高记录表”中，通过绘制树高曲线图，由林分平均直径查出林分平均高。亦可用数式法回归计算。 ? 对其它次要树种可选3—5株相当于平均直径大小的树木测高，取其平均值为平均高。 错误! 优势木测高规定: 2(标准地每100m测一株树高最高、树冠完整的树木; b(将标准地大致分为几个小区，每区选一优势木测高; n H,优ii,1,H c(优势木平均高 优n ? 用勃鲁莱测高器测高，精确到0.5m。幼林可用特制测竿测高，必须有专人观察测竿是否正确达树顶，不得由持竿人在树下估计，用测竿测高精确到0.1m。 ? 树冠测定: HC 对测高，样木要测枝下高()和冠幅()。枝下高精确到0.5m。冠幅要求按东西、bw 南北二个方向量测，精确到0.lm。 ? 将测高样木的量测值(胸径、树高、枝下高及冠幅)，按径阶填入测高记录内(用3—3)。优势木测高值填入表3—1。 (3)测定树木年龄: ? 用查数伐根上的年轮数，或用生长锥其它方法确定接近平均直径树木的年龄。混交林只确定优势树种的年龄。 ? 有些树种的幼树可以数轮枝确定年龄时，应加上生长达最基部一个轮生枝高度所的年。 (4)测定郁闭度: ? 标准地的两对角线上树冠覆盖的总长度与两对角线的总长之比，作为郁闭度的估测值。或在标准地内机械设置100个样点，在各点上确定是否被树冠覆盖，总计被覆盖的点数，并计算其频率，将此频率作为郁闭度的近似值. ? 树冠投影法: 在方格纸上绘制标准地树冠投影图，从图上求出投影面积和准地面积，用下式计算之: SSCO ,,，100,(1,)，100cSSTT 式中:——郁闭度; ,c ——林冠投影面积; SC ——林冠空隙面积; SO ——标准地面积。 ST (5)选伐标木(样木)和解析木: ? 根据平均木或不同的调查目的选取标准木或解析木。将标准木所在林分状况记入准木卡片。 ? 选出的标准木测定其胸径、树冠的东西、南北长度，记载树木生长情况，然后伐倒，伐根不超过胸径1,3。查数伐根上的年轮数，测定心材直径、被压期间年轮数和大小及其病腐情况。 ? 实测树高(精度0.1m)、树冠长度、树高1,4、1,2、3,,1处的带皮和去皮直径，测胸径和1,2处直径，测最近10年(或5年)的直径生长量及胸径最后lcm的年轮数。 ? 以2m(或lm)为区分段，进行区分求积。则作树干解析时， 应在伐根、胸径，各区分段中央直径及梢端处截取圆盘。如不作树干解析，则在胸径和各区分段中央直处测定最近10年(或5年)直径生长量。 ? 用目测截断法测定最近10年(或6年)树高生长量。 ? 根据木材规格对标准木合理造材，将各材种名称、大小记载入“标准木卡片”。 (6)地形地势、植被、土壤、更新及病虫害的记载与调查。 ? 记载标准地的坡位(上、中、下及谷地)、坡向(用象限角记载)、坡度(以度为单位)和海拔。 ? 植被调查方法: 林下植被的描述与分析是森林植被调查的一个重要方面，是研究林分分类、动态及生产力不可缺少的基础性工作。主要调查记载林内有哪些植被种(草本)及其生长状况分布情况、高度、覆盖度，林缘的植物情况;是否有地被物(苔藓、地衣)以及死地被物(枯枝落叶层)的情况。用样方调查:标准地内四角及中心各设一块1?1m的样方。设置好样方后，要估测一下总盖度、营养苗(即仅带枝叶的营养休)及生殖苗(具花或果实的苗)的平均高度。记录样方内所出现的全部植被名称。对每种植被作如下数量指标调查; . 密度:密度是与多度意义相近的一个指标。它是脂单位面积内某种植物的个体数目。 测时即数每一平方米样方内所测植物的株(或从)数。 b(盖度;指植物地上部分(枝叶)的垂直投影，以覆盖面积的百分比表示(它相当于林业上所用的郁闭度)。盖度可分种盖度(又叫分盖度)、层盖度及总盖度(群落盖度)。要求测定每种植物的种盖度(由于植物枝n十相互重叠，各种之种盖度之和常大于总盖度)。 c(高度:植物高度说明植物的生长情况、竞争和适应能力。对每种植物种高度的测定，应分营养苗及生殖苗分别测定，注意测量的自然高度应取平均值。 d(物候相，即指植物随气候条件按时间有规律的变化而表现出的按一定顺序的发育期。可分营养期、花蕾期，开花期、结实期和果后营养期等几个阶段。 盖 度 平均、高 分布密度株 树 种 名 称 多 度 物候相 生活力 2(,) (cm) (m) 山刺玫 3 Un 50 果后营养 中 8 野豌豆 7 sol 50 果 强 1 „ 多度采用德鲁全法记载: 3 Cop——植物覆盖50%以上(分布很多); 2Cop——植物覆盖25,以上(分布较多); l Cop——植物覆盖5,,25,以上(分布中等); Sp——植物覆盖5甲。以下(稀疏、散生); Sol——少; Un——单株状态: Soc——分布均匀; Gr——布不均(块状) e. 生产力:指植物的生长状况，它是一个相对指标。可分强、较强、中等、较弱及弱填写，其记载形式举例如上:将植被(幼树、下木及活地被物)调查结果，填用表5—5中。 ? 土壤调查:在标准地内选择有代表性的位置，挖土坑，记载土壤剖面(详见“土壤调查表”)。 ? 更新调查:可用小样方或其它方法调查与记载树种、年龄、平均高、分布状况及密度等。 ? 病虫害及其它情况的记载。 (7)清理林场，以保持林内环境卫生。 4(进行目测练习: (1)对本组标准地的主要测树因子作目估，将目测结果记入“标准地调查薄”封面的其它栏内。在内业计算出标准地各调查因子后进行比较。 (2)如时间允许，可在各组标准地内业完成后，由教师带领在每块标准地上先由学生目测，再宣布实测结果，培养学生的目测能力。 (二)内业 主要是标准地材料的计算与整理。内容是: 1(标准木各调查因子的计算(即实验二“标准木卡片”上有关内容): (1)用区分求积法计算标准木带皮、去皮及10年前的材积， (2)材积生长量的计算: Va总平均生长量:, C V,Vaa,n连年生长量 ,n (3)胸径、树高、材积生长率的计算: ( TT,200aa,n ,,，TTTn，aa,n (4)计算形数: V f,g,h1.3 (5)计算形率: di ,gid1.3 式中 ——H/4、H/2、3H/4处的直径 di (6)计算树皮材积及树皮率: 树皮材积=V-V 带皮去皮 V皮树皮率, ,V带皮 (7)材种材积的计算(详见实验二)。 2(标准地各调查因子的计算: (1)林分平均直径: ?计算林分平均直径: n2D,i,1iD, gN ?单纯同龄林分直径结构规律的分析: . 正态分布规律的验证: 在方格纸上，以横轴示径阶，纵轴示株数，把每木调查所得的各径阶株数点绘于图上，联结各点得析线图，观察该林分的直径分布状态。 b.求算林分最大径阶和最小径阶之组中值与林分平均直径之比值; ? 林分平均高:以林分平均直径在树高曲线图上查出相应的树高为林分平均高。用各径阶中值在曲线图上查出各径阶平均高。 ? 优势木平均高，以优势木的算术平均高作为上层木平均高。 ? 求算最大、最小树高与林分平均高的比值并观察其范围大小。 (3)平均年龄:以标准木年龄的算术平均值作为平均年龄。 (4)每公顷株数与断面积的换算:将标准地各树种的株数与断面积分别被标准地面积除，即换算成每公顷株数与断面积。 (5)蓄积量:(详见实验八) (6)树种组成:按各树种蓄积量(或断面积)占总蓄积量(或总断面积)的成数计算，并用十分数表示(如8落2桦)。 (7)疏密度: 标准地断面积(或蓄积量)疏密度 ,标准表上断面积(或蓄积量) (8)标准地各径阶各材材积及材种出材率的计算(详见实验二)。 ? 根据林分平均年龄、平均高查地位级表确定地位级。 ? 根据优势树种平均年龄及上层木平均高，查该树种地位指数表确定地位指数。 以—上是对单纯同龄林为例，说明标准地调查及其调查因子的测定。如为复层林，则应先测各森林分子的调查因子，再确定林层的调查因子。 四、思考题 1( 标准地调查法有何用途,标准地调查的关键性步骤是什么, 2( 根据你所设测的标准地计算结构，简述一下该林分的特点和生长情况。 五、实验报告 以小组为单位提交外业调查和内业计算的全部结果(用表5,1至5,5) 用表5,1 标 准 地 调 查 簿 标准地号:__________ __________林业局 ________林场 平 平 平 优地蓄积量 材种出材量 材郁 均 均 均 势位树种 活立木 枯立木 积 树种 起源 闭 __________林 班 ________小班 年 直 树 木指组成 生度 龄 径 高 高 数 长 标准地详细位置(GPS定位): 东经: 北纬: 标准地略图:(在图上注明各边之方位角环境因子调查记录 及边长(m)，指北方向) 项 目 分 级 实测值 土壤名称 土壤厚度(cm) <30、30-50、50-80、>80 层厚度(cm) <15、15-25、>25 <25、25-50、>50 石砾含量(%)(>0.5m) 坡 度 <5?、5-15?、16-25?、>25? 坡 向 阴、阳、半阴、半阳 坡 位 脊、上、中、下、平 地 形 山坡、山脊、平地、谷底 海 拔 标准地面积:_______________公顷 其 他 郁闭度测定 对角线总长或对角线上树冠冠幅总长 人工林调查表 用表5,2 2标准地面积 m标准地号 省 地区(市) (县) 林场 I. 林地概况 1.地形 2. 海拔高 3.坡向坡位 4.土壤 5. 主要植物种 II. 造林情况 1.造林前土地种类 2.造林时间 年 月 3.整地方法,规格数量及配置情况 4.整地时间 年 月 5.播种或定植时间 年 月 6.种、苗来源及苗木年龄 7.补植时间、苗木来源、苗龄 8.抚育情况(时间、年抚育次数、方式) III、株距、行距 1、主要树种 2.伴生树种 3.每公顷株数 IV、混交图式(或纯林) V、成活率或保存率 % 及各树种成活率 VI、病虫及其他危害情况 VII、其它 调查者: 调查日期: 年 月 日 用表5,3 每木检尺及测高记录表 标准地号 树种: 枝下高枝下高直 树 树 直 树 冠幅(m) 坐标(m) 冠幅(m) 坐标(m) 树 状 状 (m) (m) 径 高 号 径 高 号 态 态 死枝 活枝 X轴 Y轴 死枝 活枝 X轴 Y轴 东 南 西 北 东 南 西 北 (cm) (m) (cm) (m) 1 21 2 22 3 23 4 24 5 25 6 26 7 27 8 28 9 29 10 30 11 31 12 32 13 33 14 34 15 35 16 36 17 37 18 38 19 39 20 40 调查日期: 年 月 日 调查者: 用表5,4 标 准 地 土 壤 调 查 表 标准地号: 土 壤 剖面号: 剖 面 位 置: 母 岩: 土壤当地名称: 土壤确定名称: u 土壤层次 剖 面 记 载 符 厚 颜 结 紧 湿 机械 植 新 侵 pH 碳 层次 其 剖 面 图 备 注 密 物 生 入 酸 过渡 号 度 色 构 度 度 组成 根 体 体 值 钙 特征 它 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 调查日期: 调查者: 用表5,5 标 准 地 植 被 调 查 表 植被一般特征: 植被类型: 林下植被状况: 林间空地或林缘植物状况: 样方面积: 地被层状况: 样 方 调 查 记 载 样方号: 样 方 调 查 记 载 样方号: 物 生 物 生 平均高度(cm) 平均高度(cm) 密 度 盖 度 密 度 盖 度 植物种名 候 活 植物种名 候 活 22(株丛,m) (%) 营养苗 生殖苗 (株丛,m) (甲o) 营养苗 生殖苗 相 力 相 力 调查日期: 调查者: 实验四、绘制树高曲线 一、目的 1(熟悉资料的整理方法; 2(掌握随手曲线的绘制技术和曲线调整方法; 3(学会采用数式法利用计算机绘制树高曲线。 二、仪器用具 计算机、方格纸及绘图工具。 三、方法步骤 林木的高度是反映林木生长状况的数量指标，同时也是反映林分立地质量高低的重要依据。平均高则是反映林木高度平均水平的测度指标，根据不同的目的，通常把平均高分为林分平均高和优势木平均高(verge top height记作H) T 树木的高生长与胸径生长之间存在着密切的关系，一般的规律为随胸径的增大树高增加，两者之间的关系常用树高——胸径曲线来表示。这种反映树高随胸径变化的曲线称为树高曲线。树高曲线是林分调查中常用的曲线，在树高曲线上，与林分平均直径(Dg)相时应的树高，称为林分的条件平均高，简称平均高。另外，从树高曲线上根据各径阶中值查得的相应的树高值，称为径阶平均高。 (一)资料的整理 1) 建立数据库 将标准地调查所测定的林木胸径和树高建立计算机数据库，每株树作为一条记录，作为建立树高曲线的基础数据。 本实验也可以采用表4,1所提供的樟子松人工林树高测定数据(文件名为ZzsH-D.xls). 表4,1 樟子松人工林树高测定数据 序号 胸径 树高 序号 胸径 树高 序号 胸径 树高 序号 胸径 树高 1 11.9 6.90 21 12.5 10.40 41 18.2 10.00 61 15.5 10.95 2 8.6 6.75 22 11.0 10.25 42 14.8 9.65 62 13.2 10.90 3 7.5 6.00 23 9.4 9.70 43 12.5 9.15 63 10.1 9.90 4 5.3 4.50 24 6.6 8.95 44 10.5 8.70 64 14.0 10.80 5 4.2 5.30 25 20.9 10.80 45 8.1 8.80 65 27.4 18.90 6 21.2 18.50 26 17.2 10.90 46 11.6 9.40 66 22.5 17.33 7 28.1 18.80 27 15.0 9.50 47 12.0 8.90 67 20.6 16.70 8 24.7 18.90 28 12.6 9.20 48 17.5 10.00 68 18.6 17.73 9 21.3 17.80 29 8.8 7.80 49 16.3 10.35 69 15.6 14.80 10 19.9 18.60 30 26.8 18.50 50 13.9 9.55 70 33.6 20.00 11 15.7 17.10 31 24.6 18.30 51 11.5 9.90 71 31.6 18.60 12 8.6 8.00 32 22.0 16.90 52 8.0 9.10 72 29.4 18.45 13 13.3 9.30 33 18.8 17.50 53 12.2 9.65 73 26.7 16.43 14 11.1 8.50 34 13.5 15.50 54 10.5 8.40 74 25.4 15.10 15 10.3 9.00 35 14.3 15.10 55 20.9 14.90 75 27.5 19.00 16 8.5 7.65 36 20.7 16.50 56 10.5 10.20 76 25.2 18.35 17 6.5 7.40 37 17.2 14.90 57 10.3 8.95 77 24.2 19.00 18 10.5 10.00 38 15.2 13.60 58 10.9 8.60 78 22.8 19.15 19 9.7 8.95 39 13.2 14.10 59 20.0 11.30 79 19.9 18.15 20 15.7 10.75 40 10.7 14.20 60 18.2 11.65 80 20.1 11.60 2)异常数据的剔除 基础数据是总体中的一组样本，如有个别过大或过小的异常数据混杂进去，会影响拟合曲线的精度。为此，必须剔除异常数据以提高曲线的质量。异常数据的剔除过程分两步进行:首先，用计算机绘制各自变量和因变量的散点图，通过肉眼观察确定出明显远离样点群的数据并删除，这类数据是属于因调查、记录、计算等错误而引起的异常值;其次是根据具体问题，用基础数据拟合某一基础模型(如选择Richrds方程作为基础模型)，并绘制模型预 ˆ估值()的标准残差图。在标准残差图中，将超出?2倍标准差以外的数据作为极端观测值yi 予以剔除 (二)图解法 在标准地内，随机选取一部分林木测定树高和胸径的实际值，一般每个径阶内应量测3,5株林木，平均直径所在的径阶内测高的株数要多些，其余递减，测定树高的林木株数不能少于25~30株，并把量测的结果记入测高记录表中，分别径阶利用算术平均法计算出各径阶的平均胸径、平均高及株数见表4-2。 表4-2 测高记录表 树种:樟子松 起源:实生 径平均株数 平均 各株树木直径(cm)/(m)树高实测值 阶 直径 (株) 树高 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 在方格纸上以横坐标表示胸径(D)、纵坐标表示树高H，选定合适的坐标比例，将各径阶平均胸径和平均高点绘在方格纸上，并注记各点代表的林木株数。根据散点分布趋势随手绘制一条均匀圆滑的曲线，即为树高曲线，如图2-5。要用径阶平均胸径对应的树高值与 4 7 D曲线值和株数进行曲线的调整。利用调整后的曲线，依据林分平均直径()由树高曲线? g7 ? 8 ? 上查出相应的树高，即为林分条件平均高。同理可由树高曲线确定各径阶的平均高。3 ? 8 ? 7 4 ? 树高曲线实质是一条平均值曲线，但同一份资料每人随手绘出的曲线常常会不相同，必须通过检查调整保证曲线反映出平均值。通常采用计算平均离差的方法进行调整，平均离差的计算方法为: k (4-1) ,,f(H,H),OiTii,i1 , (4-2) ,,k f,ii,1 式中:—离差代数和; , i —第径阶的林木株数;fi H(m) 30 i—第径阶林木平均高的实际值;HOi 25 20i—第径阶林木平均高的曲线值;HTi 15 k—径阶个数; 10 —平均离差。 ,D(cm)81216202428323640 根据离差的“+”或“-”调整曲线的高低，图2-5 树高曲线图直到调整后的曲线满足平均离差等于“0”或 接近“0”，曲线可以使用。 采用图解法绘制树高曲线，方法简便易行，但绘制技术和实践经验要求较高，必须保证树高曲线的绘制质量。 (二)数式法 1. 备选模型的确定 确定备选模型的方法有两种:)根据专业理论知识(从理论上推导或根据以往的经验)和前人研究结果来确定;b)在不能确定的情况下，通过观测自变量和因变量之间散点图，并结合专业知识确定模型的大体类型。只有一个自变量时，根据散点图并结合专业知识较容易确定曲线类型和模型。但是，对于多个自变量的问题，由于变量之间的相互影响很难确定候选模型。分析者可以根据以往类似问题的研究结果，并通过分析各个自变量和因变量的散点图来确定。 迄今为止国内外提出了上百种树高曲线模型，表4,3中仅列出了具有代表性的22种树高曲线方程。实际工作中，可以根据不同的树种选用这些树高曲线方程。 2)参数的估计及统计推断 测树学中许多模型，如树高曲线、削度方程、树木生长方程及收获模型等，均属于典型的非线性回归模型，估计参数时需采用非线性最小二乘法(详见有关文献)。许多高级统计软件包，如SS、SPSS、Sttistic、统计之林等，均提供了这些非线性回归模型的参数估计方法。任何一种参数估计方法，均需要给定回归模型参数初始值。因此，在非线性回归模型 参数估计时，初始值的选择非常重要。如果初始值选择不当，就可能收敛很慢，或者收敛到 局部极小值，甚至不收敛。初始值选择得当，一般收敛很快，如果存在多个极小点，则能收 敛到全局极小点而不是局部极小点。 表4—3 树高曲线方程一览表 序号 方程名称 树高曲线方程 bH,a, 1 双曲线 D，c b,cD2 柯列尔(Rоляср，1878) H,1.3，aDe ,2.5b,,3 Goulding (1986) H,1.3，a，,,D,, b,4 Schumcher(1939) DH,1.3，ae b,5 Wykoff 等人(1982) (D，1)H,1.3，ae b,6 Rtkowsky (1990) (D，c)H,1.3，ae aH,1.3， 7 Hossfeld (1822) ,c(1，bD) aD H,1.3，8 Btes nd Wtts (1980) (b，D) 2DH,1.3， 9 Loetsh 等人 (1973) 2(a，bD) aH,1.3， 10 Curtis (1967) ,1b(1，D) 2DH,1.3， 11 Curtis (1967) 2(a，bD，cD) aH,1.3，，d=1,2或其他常数 12 Levkovic (1935) ,dc(1，bD) a1.3H,，，d 13 Yoshid (1928) ,c(1bD)， a,1.3， H14 Rtkowsky nd Reedy (1986) ,c(1，bD) ,c,bD15 Korf (1939) H,1.3，ae c,bD16 修正Weibull(Yng, 1978) H,1.3，a(1,e) aH,1.3，17 Logistic (1838) ,cD1，be ,cD18 Mitscherlich(1919) H,1.3，a(1,be) ,cD,be19 Gompertz(1825) H,1.3，ae ,cDb20 Richrds(1959) H,1.3，a(1,e) d,cD,be21 Slobod (1971) H,1.3，ae ,cbD22 Sibbesen (1981) H,1.3，aD 3)备选模型的比较 结合各候选模型参数检验结果，进一步比较各模型拟合统计量，从中选择几个最佳模型(一般2,3个)作为最终模型的候选模型进行的残差分析和独立性检验。 22对于线性和内线性回归模型，可以采用MSE，R，R，IC和PRESS等拟合统计量作为比较和 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 备选模型的标准。各统计量的表达式和具体比较方法如下: 1) 残差均方(MSE) (4,3) MSE,SSE/(n,p) MSE统计量广泛地用作选定模型的标准，一般选择具有最小MSE值的备选回归作为最终模型。然而，当分析者的目的在于估计参数或者是选定一个模型用于外推的目的，这种方法是最适合的;如果分析者的目的是为了选择一个用于提供可靠估计值的模型(林业上的回归分析多为此目的)，MSE统计量可能应该按以下方法使用。 ? p值很大时，绘MSE对应于p个变量的关系图，MSE值通常围绕着一条水平线上 22下波动。MSE值与线的关系表示了δ值，因为MSE值常为δ的满意估计值。 ? 由备选模型中选择最终模型，应具备以下两点最优配合的原则:(i)模型最小，即 2自变量最少;(ii)具有合理的最为近于δ值的MSE值。 22) 相关指数(R) SSE2R,1, (4,4) SST22随着模型中自变量个数的增多，R值会变小，同时，很少以R最大作为选择最优方程 222的依据。选择最优模型的依据应该是:()变量越少越好;(b)R值实质上不小于R(Rmx2的最大值)。如果最大模型中所含的变量也存在于其他模型之中，通常，可以用R值对应于 22p值作图。这种典型图反映了在p值大的情况下R值随着p值的减小而接近于R的上渐mx2近线。然而，有一个点，它是R值急骤下降的起点，这个点对应p值相应的模型常被定为最终模型。 23) 修正的相关指数() Ra ,,n,n,11,,22,,R,,，，,R,,SSE (4,5)111,,a,,n,pSST,,,, 这个统计量基本上与MSE等价，MSE更便于解释。因此，作为选择模型的标准，MSE 2优于。 Ra 4) 预测平方和统计量(PRESS) 以上介绍的几种基于预测的统计量都有一个共同的缺点，即在计算某点的预测偏差时，该点曾在建立回归模型时已经使用过。PRESS统计量克服了这一缺点: n2 (4,6) ˆPRESS,(y,y),iip,1i i式中 为第个Y的观测值; yi ˆ 为原始数据中删除第i个样本观测值后，按p个参数模型拟合回归方程计算出yip 相应的第i个观测值x的因变量y的预测值。 i PRESS统计量的计算，要求使用n个不同数据，分别拟合p个参数的模型之后，对于每一个回归分别求算出相应的PRESS统计量。采用PRESS统计量选择模型，实际上是最优调和两种有时相矛盾因素的方法。第一种是选择较小p值的模型;第二种是选择PRESS值并不比备选模型PRESS值中最小的PRESS值明显过大的模型。 min 近年来，人们越来越多地采用PRESS统计量作为选择模型标准，特别是将预测作为建模的目的时，这个统计量具有直观的吸引力。但是，当数据组过多时，计算工作量过大。 5) kike 信息量准则(IC) IC统计量应用比较广泛，即可用于时间序列分析种的自回归阶数的确定，也可用于回归自变量的选择。 n，，AIC,,lnSSE,p (4,7) 2 采用IC选择模型的标准是选择使(13,55)达到最小的自变量子集。 在各备选回归模型中，这5个统计量作为反映拟合程度优劣的指标，分析者将寻求当22MSE、PRESS和IC值小，R和R值大的方程。考虑将这些统计量作为评价备选回归模型的标准时，应区别两种不同情况: ? 所需评价的各种模型具有相同的变量个数(p在被评价的模型组内是个常数)。 ? 每个评价的模型具有不同的变量个数(p在每个被评价模型中不等)。 22如果所有的备选模型变量数相同，则MSE，R，R和IC统计量是等价标准。例如，具 22有最小MSE值的模型同样具备最大的IC，R和R值。PRESS统计量和其他4个标准难以直接比较，而以PRESS值的大小顺序，可能与其他4个标准所排的次序不同。然而，当样本单元很大时，PRESS值应与MSE值相近，在这种情况下，由PRESS值排序将会与其他5个标准排序相一致。 利用样本中各样木的胸径和树高数据，利用Sttistic 6.0 统计软件估计表4,3中非线性回归模型的参数，并计算的各树高曲线方程的拟合统计量，选择其中剩余平方和最小 2(RSS)、剩余均方差最小(MSR)、剩余标准差最小(Sy.x)、相关系数(R)(或调整的相关 2指数R)最大的方程，作为最佳树高曲线模型，并对所确定的方程进行残差分析。 采用数式法拟合树高方程时，因树高变化很大，一般应选试几个回归曲线方程，从中选择拟合效果最佳的一个方程作为树高曲线方程。当树高曲线方程确定后，将林分平均直径D()代入该方程中，即可求出相应的林分条件平均高。同样，若将各径阶中值代入其方g 程时，也可求出径阶平均高。 四、思考题 1(树高曲线的变化规律, 2(树高曲线方程的性质, 五、实验报告 1(随手绘制的树高曲线。 2(4,5个树高曲线模型的参数拟合结果。 3(利用最佳树高曲线图计算的各径阶平均高、林分平均高。 实验五、地位指数表的编制 一、目的 1.了解编制地位指数表编制资料的收集方法; 2. 学习与掌握用数式法直接编制地位指数表编制的方法和步骤。 3. 利用计算机编制某一树种的地位指数表。 二、仪器用具 计算机。 三、方法步骤 地位指数是指依据林分优势木的平均高(H)与林分年龄()的相关关系，用标准年龄T (或基准年龄)时林分优势木平均高的绝对值作为评定林地生产力的指标。所编制的数表，称为地位指数表，如表5—1，用此表中的数据所绘制的曲线称作地位指数曲线，如图5—1中所示。地位指数实质上是林分在“标准年龄”时优势木的平均高。采用地位指数指标评定林分地位质量，实际上，就是不同的林分都以在标准年龄()时的优势木平均高作为比较I 林地生产力的依据。 地位指数表，通常应用于同龄林或相对同龄林分评定地位质量，一般分别地区、分别树种编制地位指数表。使用地位指数表时，先测定林分优势木平均高和年龄，由地位指数表上即可查得该林分林地的地位指数级。例如，小兴安岭红松天然林地位指数表(表5—1)基准年龄为100年(=100年)，某现实红松天然林，林分年龄为120年，优势木平均高为25m，I 由表5—1和图5—1中可查得地位指数为“22”，这意味着该林分在标准年龄(100年)时优势木平均高达22m，表明该红松天然林地的生产力较高。 与地位级法相比，地位指数是一个能够直观反映立地质量的数量指标，而地位级则只能给予相对等级的概念。另外，优势木高受林分密度和树种组成的影响较小，并且优势木平均高的测定工作量比林分条件平均高的测定工作量小，因此，地位指数成为常采用的评定立地质量的方法。 图5—1 小兴安岭红松天然林地位指数曲线图 表5—1 小兴安岭红松天然林地位指数表 (标准年龄:100年)(单位:m) 年龄地 位 指 数 级 (年) 12 14 16 18 20 22 24 20 4.58,5.40 ,6.23 ,7.06 ,7.90 ,8.73 ,9.57 ,10.40 40 6.80,8.03 ,9.27 ,10.50 ,11.74 ,12.98 ,14.22 ,15.46 60 8.49,10.02 ,11.56 ,13.10 ,14.65 ,16.19 ,17.73 ,19.28 80 9.85,11.63 ,13.42 ,15.22 ,17.01 ,18.80 ,20.59 ,22.38 100 11.00,12.99 ,14.99 ,16.99 ,18.99 ,20.99 ,22.99 ,24.99 120 11.98,14.15 ,16.33 ,18.51 ,20.69 ,22.87 ,25.05 ,27.23 140 12.84,15.16 ,17.50 ,19.83 ,22.17 ,24.50 ,26.83 ,29.17 160 13.59,16.05 ,18.52 ,20.99 ,23.46 ,25.93 ,28.40 ,30.87 180 14.25,16.83 ,19.42 ,22.01 ,24.60 ,27.19 ,29.78 ,32.37 200 14.84,17.52 ,20.22 ,22.92 ,25.62 ,28.31 ,31.01 ,33.71 220 15.36,18.14 ,20.93 ,23.72 ,26.52 ,29.31 ,32.10 ,34.89 240 15.83,18.69 ,21.57 ,24.44 ,27.32 ,30.20 ,33.08 ,35.95 260 16.24,19.18 ,22.14 ,25.09 ,28.05 ,31.00 ,33.95 ,36.90 280 16.62,19.63 ,22.65 ,25.67 ,28.70 ,31.72 ,34.73 ,37.76 300 16.96,20.03 ,23.11 ,26.20 ,29.28 ,32.36 ,35.44 ,38.52 1. 资料的收集 (1)确定标准地的数量 根据未来用表地区范围的大小及编表树种的生长状况，确定标准地的数量，一般要求每个树种在300块以上为宜。在编表地区内，分别树种，在不同年龄、不同立地条件(如地形、地势、坡度、坡向、坡位或各种土壤类型)上设置标准地。 (2)标准地选设条件 1) 标准地设置在同一起源的相对同龄纯林中(编表树种占7成以上)。 2) 林分郁闭度在0.4以上的林分中设置。 3) 标准地均匀分布在各年龄和各立地类型的林分中。 (3)标准地的形状、面积和调查内容同本章第四节。 (4)选测优势木 关于在标准地中确定测高优势木的方法及测高优势木的株数，作法不尽相同，大致有如下几种: ?在林分中测定所有上层木的树高，求其算术平均值作为优势木平均高。 ?在每100平方米面积的林地上测一株最高树木的树高，以整个标准地或样地内所选测树木树高平均值作为优势木平均高。 ?在林分中测定20株以上的优势木(含亚优势木)，以其平均值作为优势木平均高。 ? 测定3—6株均匀分布在标准地或样地内的优势木树高，以其平均值作为优势木平均高。 选测优势木的方法很多，原则上编表和使用表时选测的方法一致。当前国内外多采用在 2林分中每100m选一株最高(或最粗)的树木作为优势木。根据我国试验结果，认为每个标准地内选测3株优势木树高，其算术平均高作为优势高的效果较好。 (5)选伐解析木 各标准地内选伐平均木和优势木各一株作树干解析。 2. 资料的整理 将标准地调查结果，分别树种，将各标准地的平均年龄()和优势木平均高(H)T建立计算机数据库作为编制和检验地位指数表的基础数据。 先将所收集的全部样木,大致按4:1(75%和25%)的比例分成两组独立样本:编表样本和检验样本，分别用于编制和检验地位指数表。 编表的数据是总体中的一组样本，如有个别过大或过小的异常数据混杂进去，编表的精度会受到影响。为此，必须剔除异常数据以提高编表的质量。异常数据的剔除过程分两步进行:首先，用计算机绘制平均年龄()和优势木平均高(H)的散点图，通过肉眼观察确定T 出明显远离样点群的数据并删除，这类数据是属于因登记、计算等错误而引起的异常值;其 ˆ,yyiiˆ次是用编表数据对某一导向曲线拟合，并绘制模型预估值()与标准化残差()之间yiMSE的残差图。在残差图中，超出?2倍标准差以外的数据作为极端观测值予以剔除。 3(导向曲线的拟合 在林分优势高生长曲线簇中，有一条代表在中等立地条件下，林分优势高随林分年龄变化的平均高生长曲线，这条曲线称作导向曲线。该曲线的形状近似呈“S”型，常用树木生长方程来拟合这条曲线，主要候选模型有: (1)舒马克(Schumcher)方程 ,b/A (5—1) H,ae (2)单分子(Mitscherlich)式 ,bA (5—2) H,a(1,e) (3)逻辑斯蒂(Logistic)方程 a (5—3) H,,bA(1，ce) (4)坎派兹(Gompertz)方程 ,cA,be (5—4) H,ae (5)考尔夫(Korf)方程 ,c,bA (5—5) H,ae (6)理查德(Schumcher)方程 c,bA (5—6) ，，H,a1,e 式中:H—林分优势木平均高;林分年龄;、b、c—待定参数，其中参数为树高生长的最大值(H);e—自然对数。 mx 根据标准地整理资料，采用非线性回归模型的参数估计方法，拟合导向曲线的候选模型，估计其参数并计算拟合统计量。通过比较各模型的拟合统计量，选择一个最优模型作为该树种地位指数的导向曲线，具体方法见实验四。 例如，根据小兴安岭红松天然林255块标准地资料，拟合得到的最优导向曲线方程为: 0.611651,A0.004605 (5—7) ，，H,34.011331,e 4(标准年龄及地位指数级距的确定 (1)标准年龄()的确定 I 根据树种的生长快慢，决定在某一年龄的树高来表示林地生产力，这个年龄就是标准年 龄。确定标准年龄()的目的是寻找树高生长趋于稳定且能灵敏地反映立地差异的年I 龄。关于标准年龄的确定，至今尚无统一的方法，一般综合考虑以下几个方面: ?树高生长趋于稳定(平均生长量最大时)后的一个龄阶。 ?该树种在各种立地条件下的平均采伐年龄。 ?自然成熟龄的一半年龄。 ?材积或树高平均生长最大时的年龄。一般以10年为单位，大多以20年、30年、40年、„„作为标准年龄，如实生杉木的基准年龄为20年。 克拉特指出，对于许多树种，在实际工作中选择什么年龄作为基准年龄，评定的立地质量的优劣结果并没有什么差异。 为了便于统一，我国主要人工林树种的标准年龄规定如表5—2。 (2)指数级距(C)的确定 根据该地区编表树种在标准年龄时，树高绝对变动幅度(ΔH)及经营水平确定地位指数级距(C)和指数级个数(k)，一般指数级距为1,2m，指数级个数小于10个为宜，并可用下式概算出指数级距: ,H (5—8)C,k 我国多采用1m或2m为指数级距，本例红松天然林地位指数级距C=2m。 表3—6 我国主要树种(人工林)的标准年龄 树种 地区 起源 标准年龄 红松、云杉、柏木、紫杉、铁杉 北部 人工 40 南部 人工 40 落叶松、冷杉、樟子松、赤松、黑松 北部 人工 30 南部 人工 30 油松、马尾松、云南松、思茅松、华山松、高山松 北部 人工 30 南部 人工 20 杨、柳、桉、檫、楝、泡桐、木麻黄、枫杨、软阔 北部 人工 15 南部 人工 15 桦、榆、木荷、枫香、珙桐、柚木、槐 北部 人工 30 南部 人工 15 栎、柞、槠、栲、樟、楠、椴、水、胡、黄、硬阔 北部 人工 30 南部 人工 20 杉木、柳杉、水杉 南部 人工 20 5(地位指数表的编制 以导向曲线为基础，按标准年龄时的树高值和指数级距，采用比例法建立同型地位指数曲线。例如，根据小兴安岭红松天然林导向曲线(5—8)式，将标准年龄(=100年)代入I(3—11)式，用比例法求出其他各地位指数级的优势高: 0.6116511,exp(,0.004605A)，，H,SI (5—9) 0.611651，，1,exp(,0.004605AI 以2m指数级距，将地位指数SI=12m，14m，……24m分别代入(5—9)式，可以得到小兴安岭地区红松的地位指数表，见表5—1。图5—1为红松天然林地位指数曲线。 6. 实验数据 本实验采用樟子松人工林标准地数据(文件名为ZzsHT-t.xls)，通过上述方法来编制樟子松人工林地位指数表。 四、思考题 1(樟子松人工林优势高生长规律, 2(地位指数的有缺点, 五、实验报告 1(4,5个导向曲线模型的参数拟合结果。 2(樟子松人工林地位指数表。 3(樟子松人工林地位指数导向曲线图及地位指数图。 实验六 一元材积表的编制 一、目 的 1(初步了解编制材积表资料的收集方法; 2(学习与掌握用图解法或数式法直接编制一元材积表的方法和过程; 3(学习由二元材积表导算一元材积表的具体方法。 二、仪器用具 计算机、曲线板或自由曲线尺、方格纸等。 三、方法步骤 立木材积表是根据材积三要素之间的相关关系编制而成，以表示单株树木平均带皮材积。根据材积与胸径一个要素之间的关系编制的材积表，称为一元材积表。根据材积胸径、树高两个要素之间的关系编制的材积表，称为二元材积表。 使用二元材积表，需要测定树高，工作量较大，使用也不方便，所以在生产实践中 都是将二元材积表导算为调查地区的一元材积表之后，再进行使用的。 在材积表的编制方法上，由图解法(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，随着计算机的应用，提高了编表的效率和准确度。尤其是对多个材积方程进行选优与检验等都提供了优越条件。 从60年代起，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表，农林部于1977年以部颁标准LY208—77颁布使用。 材积表上的材积是单株平均材积，用于计算大量立木的材积是适用的，因为正负误差可以互相抵消。而对个别树木可能产生较大的误差，所以不能用材积表来计算单株树木的材积。 (一)编表资料的收集和整理 1(编表资料的收集， 资料的收集方法因工作情况的不同而不同，但应保证资料能反映材积表使用地区的材积平均水平，如结合样地实测可以利用机械抽样的样本，也可以随机选伐各种立地条件下各径阶的样木数百株(不要少于株100)。典型调查的平均标准木用于编表，一般会出现偏大的误差。编表的样木不应局限于使用范围的某个地区内，也不要过分集中于某几个径阶，要保证各径阶都有—一定的株数，最好做到使样木株数按径阶分布接近于正态分布，样木伐倒后，用区分求法求算样本的材积。 2(编表资料的整理: 对抽中的样木，伐倒后用区分求积法测定材积，并将各样木的胸径(D)、树高(H)及材积(V)建立计算机数据库作为编制和检验材积表的基础数据。根据所收集的资料，用计算机绘制散点图，进行数据预处理，剔除异常数据(具体方法见实验四)。在收集编表资料时，应根据林业部《林业专业调查主要技术规定》(1990)的要求，同时收集编表和检验表两套样本，用编表样本编表，用检验样本检验所编材积表的精度。 随着计算机的普及和应用，目前在编制材积表时，并不像过去那样将实测数据按径阶分组后，求算各径阶样木的平均胸径和平均材积，而是将每个样木作为一个样本。 根据所建立的基础资料数据库进行异常点检查，并剔除异常点后进行编表。 现以黑龙江省小黑杨人工林为例。共收集小黑杨人工林编表样本1157株，剔除了7异常数据。剔除异常点后编表样木统计量见表6,1。 表6—1 黑龙江省齐齐哈尔地区小黑杨人工林编表数据样木统计量 树木变量 样木数 最小值 最大值 平均值 标准差 胸径(D)(cm) 1150 5.6 34.4 18.89 6.19 树高(H)(m) 1150 7.5 20.7 14.85 2.86 3) 1150 0.01191 0.69999 0.20837 0.146187 材积(V)(m (二)一元材积表的编制方法 1(用图解法确定方程类型:根据各编表样木的胸径与材积，在计算机上以胸径为横坐标，材积为纵坐标作散点图，根据散点的分布趋势，选择合适的方程类型。 2(最优材积方程的选择:编制一元材积表的方程类型很多，常用的方程如表6,2所示。 表6,2 一元材积回归方程 方程序号 一元材积方程 提出者 21 科泊斯基(Kopezky),格尔 V,a，ad01 哈特(Gehrrdt) 22 迪赛斯库(Dissescu.R),迈 V,ad，ad01 耶(Meyer.W.H) 23 覆赫纳德尔(Hohendl.W), V,a，ad，ad012 克雷恩(Krenn.K) aa4 V,ad伯克霍特(Berkhrt) 0 5 布里纳克(Brenc) 1lgVaalgda,，， 012d 36 芦泽(1907) dV,a 01，d ad17 中岛广吉(1924) V,ada02 如何拟合和选择最优经验方程是编制材积表的技术关键。通常，利用同一套编表样本数据，分别采用不同的一元材积方程(见表6-2)进行拟合。对于线性回归方程，可采用普通的最小二乘法求解模型参数，而非线性回归模型的参数估计方法则需采用阻尼最小二乘法，如麦夸脱(Mrqurdt)迭代法，即由给定的模型初始参数值，通过反复迭代得到模型的参数估计值。对材积方程进行参数估计的同时，计算一些拟合统计量(详见实验四) 根据所计算的各方程的拟合统计量，选择其中剩余平方和最小、剩余均方差最小、剩余标准差最小、相关系数(或相关指数)最大的材积方程，并应考虑最接近图解法的散点分布趋势的方程式作为编表的材积式。例如，采用非线性回归模型迭代法来估计参数，所得黑龙江省齐齐哈尔地区小黑杨人工林一元材积式及拟合图见(6-1)式和图6-1。 2.138717V,0.000343836D (6,1) 2 n=1150, RSS=0.43377, Sy.x=0.019447,R=0.9942 图 6-1 小黑杨人工林一元材积方程拟合图 3(一元材积表的整理:将各径阶中值代入立木材积式(6-1)，即求出对应径阶的材积，即为各径阶相应单株平均材积，将其列成表即为一元材积表。 (三) 实验数据 本实验采用100株樟子松人工林解析木数据(文件名为ZzsV-D.xls)，通过上述方法来编制地位指数表。 (四)由二元材积表导算一元材积表 由二元材积表导算一元材积表的主要问题是:寻求一元材积表使用地区的树高和胸径的关系。用图解法或数式法求出各径阶的平均树高，将其代人相应的二元材积经验式中，求出不同径阶的平均材积值，列表即为一元材积表。这种方法较直接编一元材积表方法简便，具体方法是: 1. 在用表地区随机抽取200,300株以上样木，实测样木的胸径和树高. 2.采用数式法拟合树高曲线。本实验利用实验四所建立的樟子松人工林最佳树高曲线。 3(将各径阶中值代入树高曲线，求得各径阶的平均高。 4(计算各径阶的平均材积:将各径阶的平均高和径阶中值代入该树种二元材积公式。部颁标准LY208—77颁布的樟子松二元材积式为: 1.97054120.91418311V,0.000054585749DH (6,2) 按该式计算出各径阶的平均材积。 6(按径阶由小至大的顺序整列各径阶的材积即为所导算的一元材积表。 (五)材积表的精度计算 直接编制的—元材积表或由二元导算的一元材积表都需要进行精度计算。计算材积表精度的方法是在表的使用地区，随机地选取一定数量的伐倒木，实测其材积。以表中的理论值与实际值计算系统误差、均方差、均方误等，以此来考虑表的精度。 四、思考题 1(简述用数式法编制一元材积表的方法步骤。 2(一元材积曲线的特点。 五、实验报告 1(胸径与材积的相关曲线图。 2(参数计算表及一元材积方程 3(所编制的樟子松一元材积表。 用表6—1 樟子松人工林一元材积表(直接编制) 径 阶 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 材 积 3) V(m 用表6—2 樟子松人工林一元材积表(由二元材积表导算) 径 阶 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 材 积 3V(m) 实验七 角 规 测 树 一、目的 1(熟悉简易杆式角规和光学角规(望远测树仪、林分速测镜、棱镜角规等)的构造和测定林分每公顷断面积的技术; 2(掌握角规控制检尺测定林分蓄积量的方法。 二、仪器和工具 杆式角规、林分速测镜望远测树仪、棱镜角规、轮尺或围尺、皮尺，测坡仪，计算:1:具和表格。 三、方法，步骤 (一)测定林分每公顷断面积 1(在林内按典型选样或随机抽样的原则确定角规点。 2(选择适宜的角规常数F(F=0.5，1，2，4): 角规常数F取决于缺口宽与杆长之比，简易杆式角规可以参照下列数据自制。 F 杆 式 角 规 的 比 例 开 口(cm) 杆 长1(cm) 开 口(cm) 杆 长1(cm) 0(5 0(70 50 1 70(71 l. O 1(00 50 1 50(00 2(0 1(41 50 1 35(36 4. O 2(00 50 1 25，00 根据经验，认为在一个点上绕测计数为15株左右的F值较合适。 3(进行角规绕测:立于点上，把无缺口的一端紧贴于眼下，选一起点，用角规依次观测周围所有林木的胸高部位。并按下列规则计数; 当用杆式角规或速测镜(望远测树仪)绕测时 ’ ? 凡林木直径大于缺口或带条宽者的(相割)，计数为1) ? 凡林木直径等于缺口或带条宽者的(相切)，计数为0.5; ? 凡林木直径小于缺口或带条宽者的(相余)，计数为0。 当用棱镜角规绕测时则: ? 凡虚象与树干重叠时(相割)，计数为1; ? 凡虚象与树干相切时(相切)，计数为0.5， ? 凡虚象与树干相离时(相余)，计数为0; 在同一点上正、反绕测两次，若计数结果相差超过一株时，应重新绕测，否则取两 次的平均数。 4(注意临界木的取舍:应明确，临界木总是极个别情况，所以应该检验，其方法是用皮尺量点至树干中心的距离S，并对该株量测其实际胸径值。 根据下式判断计数与否，即 当 相余计数为0; S,Ri 相切计数为0.5; S,Ri 相割计数为1。 S,Ri D50 这里: R,iF ,, 5(用杆式角规测定断面积，还应测量该角规点计数范围内林地的坡度。若<5?时，绕测计数结果应进行坡度改正，即 Z,Z,sec, , 式中: Z——在坡地上绕测计数值; , Z ——水平地面上绕测计数值。 6(计算每公顷断面积: G,F,Z G,F,Z,sec, 或 (在坡地上时), 每人将自己用不同角规，不同F值、在同一点上观测的结果填入用表7—1。 (二)用角规控制检尺测定林分蓄积量 用角规测定林分蓄积量的方法和测定断面积方法步骤相同，不同之处就是对绕测时 计数的林木(相割和相切的林木)还要实测其胸径值，这项工作称做角规控制检尺。其 目的有二，一是获得断面积(G,h)，二是可以得到计数木的形高()。 。Hf 其具体作法是: 1(三人一组，一入用角规绕测，另外一人持轮尺测定计数林木的胸径，按径阶(也可 记实际值)记入用表7—2。 2(在混交林中应分树种记录。 3(测角规点检尺范围内林分平均高。 4(计算林分蓄积量: ? 利用一元材积表(形高表): 一个点上林分蓄积量为: K M/ha,F,ZR,ijij,1i 式中:K——控制检尺径阶个数; ——第i个点上第j个径阶绕测计数和; Zij ——第i个点上第i个径阶的形高。 Rij 当坡度,5?时，改正后的蓄积量为: K M/ha,F,sec,ZR,ijij,1i 当设置n个角规点时，平均每公顷蓄积量为: nKF M/ha,ZR,,ijijn,1,1ii ? 利用标准表: G,FZ 已知角规测定断面积为 根据角规点上测得的林分平均高，选择适合当地的标准表，即可迅速计算林分每公 顷蓄积量: M表M,G,(fH),F,Z G表 式中:——标准表查得的蓄积量和断面积。 M、G表表 ? 利用平均形数计算: 。 M,GHf,F,Z,H,f 或 M,G(H，3)f,FZ(H，3)f33 式中:——平均形数可从平均形数表查出。s f f——为实验形数，见讲义。 3 四、思考题 1(角规测林分断面积与标准地法有什么不同? 2(通过这次实验，你认为要保证角规绕测的精度，其关键应注意哪几项? 3(在你实验的林分中，采用哪种F值最好?为什么? 4(从理论与实践上，谈谈角规测树为什么效率高? 5(通过角规控制检尺还可以间接获得哪些林分调查因子? 五、实验报告 1(交出测定结果(即用表7—1、7—2)。 2(按4所列方法(公式)，每人整理计算同一F值角规控制检尺的3个点记录，并分别计算 各点单位面积的蓄积量(M,h)与平均蓄积量(M,h)。 2用表7—1 角规测定林分断面积(m,h) 角 规 类 型 Fg 0(25 0(5 1 2 4 杆式角规 速 测 镜 望远测树仪 棱镜角规 调查者: 年 月 日 用表7,2 角规控制检尺蓄积量计算表 改正后 Di KK坡度 K ZZ 4 6 8 10 ij,,ij ZR, ,ijijj,1i,1 点 j,1 1 2 3 „ n ,i,1 形高 R ij *R=(Hf)，一般可由合适的一元材积表导出R值。 调查者: 200 年 月 日 实验八 林分蓄积量的测算 一、目 的 用平均标准木法、径级标准木法、立木材积表法、标准表法及形数法测算林分蓄积量。 二、仪器、用具及资料 (一)仪器、用具: 计算机、森林调查工作手册、铅笔、橡皮、直尺、方格纸。 (二)资料: 1(用实验三标准地调查所得资料; 2. 也可用附表8,4,8,6所提供的资料。 三、方法步骤 (一)平均标准木法 1(根据标准地每木调查资料，分别树种统计各径阶的株数及标准地总株数。 2(计算标准地总断面积，平均断面积及平均直径。 3(确定林分平均高。 4(以平均直径及平均高作为标准木的胸径和树高。 5(实际标准木的大小: 根据计算的标准木的直径、树高，在林分内选伐与其大小相近似的树木，一般以林分 平均直径Dg(?5,)和平均树高(?5,)为准，用区分求积法计算实际准木的材积。H 6.标准地蓄积量(M)用下式计算: G, (8,1) MV,,g VG式中:——实际标准木材积;g——实际标准木断面积;——标准地总断面积。, 标准地蓄积7(换算成每公顷蓄积量 (8,2),标准地面积 伐倒的树是实际标准木，用它估计林分蓄积其估计精度完全取决于所选取这棵标准木的 代表性。因此，该法误差较大。 附表8—1为用平均标准木计算林分蓄积量的实例。 (二)径级标准木法 为了提高蓄积计算精度，有时需要把标准地树木分成若干径级，在每个径级中选取标准 木，以推算林分蓄积量，是常用的方法之一。 其步骤为: 1(划分径级，将标准地全部树木分成几个(一般3—6个)径级，使每个径级内的株数相 等。 2(计算各径级的平均直径、平均树高。 3(分别径级选取标准木:按各径级平均直径、平均高在林内选伐标准木，用区分求积 法计算各标准木材积。 M4(按下式计算各径级蓄积量() i CiM,V， (8,3) iigi ——径级标准木材积;——径级标准木断面;——径级总断面积。式中: VGgiii 5(将各径级蓄积量相加，即得标准地蓄积量，除以标准地面积，即为林分每公顷蓄积量。附表8—2例举了用等株径级标准木法计算林木蓄积量的过程。 (三)材积表法 1(一元材积表法: 根据外业每木检尺得各径阶株数，再查该树种的一元材积表，得各径阶的单株木材积，乘以各径阶株数，即得各径阶材积，总和后，即得标准地蓄积量(M)。 (8,4)M,nv，nv，？？，nv1122nn 式中 ——为各径阶株数; n，n，？n12n ——为各径阶单株材积。 v，v，？v12n 用一元材积表法计算林分蓄积量的实例是附表8-3。 2(二元材积表法: 在树高曲线图上查出各径阶树高，根据各径阶树高及直径查该树种的二元材积表，得各径阶单株材积，再按式(4)计算标准地蓄积量，然后换算成每公顷蓄积量。 (四)标准表法 1(测出林分平均高和每公顷断面积()。 G测 2(根据林分平均高查该树种的标准表，得标准林分的每公顷断面积()和蓄积量G标(M)。 标 3(按下式求出待测林分的每公顷蓄积量(M); 测 G测M,M， (8,5) 测标G标 计算过程见表7—3。 (五)平均形数法(或平均实验形数法) 根据调查结果求得林分平均高、每公顷断面积，按下列公式之一计算，即可求得林 附表8,1 平均标准木法计算林分蓄积量 计算标准木 实际标准木 径阶 径阶 树高 断面积 林分蓄积 株数 G D H g D H V 52 1 23.6 0.2124 56 3 25.0 0.7389 60 1 26.3 0.2827 64 3 27.6 0.96510 68 1 28.7 .3632 72 7 29.6 0.8501 19.659M,6.0702，0.5153076 3 30.8 1.3609 30(50331 80.3 31.8 0.61530 81.0 31.8 6.0762 ,231.5(m)80 3 31.8 1.5080 84 1 32.6 0.5542 88 8 33.2 4.6857 92 4 33.8 2.6580 100 2 34.4 1.5708 104 2 34.7 1.6990 ? 39 19.6290 231.5,241.1注:与材积表法比较，其误差率 ,,3.98%241.1 附表8—2 等株径级标准木法计算林分蓄积量表 计算标准木 实际标准木 径阶 径阶 树高 径阶 径阶 株数 断面积 林分蓄积 株数 g D H g D H V 52 1 23.6 52 1 0.2124 56 3 25.0 60 1 0.2827 56 3 0.7389 0.32240 64.1 27.6 O.33183 65.0 28.O 4.2710 52.7 ? 60 1 26.3 68 1 0.3632 64 3 0.965l 64 3 27.6 合计 13 4.1909 72 4 1.5284 68 1 28.2 72 3 1.2215 80 3 1.5080 72 7 29.6 76 3 1.3609 ? 0.49763 79.9 31.7 0.50265 80.0 31.8 6.0562 77.9 76 3 30.9 88 3 1.8249 84 1 0.5542 80 3 31.8 合计 13 6.4692 84 1 32.6 88 5 3.0411 100 2 1.5708 88 8 33.2 92 4 2.6580 ? 0.68992 93.7 33.9 0.69398 34.0 33.0 8.9880 116.2 92 4 33.8 104 2 1.6690 100 2 34.4 合计 13 8.9688 104 2 34.7 24.68 总计 39 分每公顷蓄积量(M): (8,6) M,G,H,F (8,7) M,G,(H，3),f3 式中: ——取平均形数0.472; F ——查“森林调查常用数表”63页，根据树种即可查得。 f3 附表8,3为用平均形数法计算林分蓄积量的实例。 附表8—3 不同方法计算林分蓄积量表 材 积 表 法 标 准 表 法 平 均 形 数 法 径 阶 株 数 径阶材积 252 1 2.582 ) G=19.629(m31.8(m) H56 2 9.111 =31.8(m) H60 1 3.510 2=19.629(m) C测64 3 12108 =0.472 f68 l 4.590 查标准表得: 72 7 36.288 3M,GHf85.6(m) M,标76 3 17.460 ,19.629，31.880 3 19.265 2360.5(m) G,，0.472,294.6(m)标84 1 7.125 88 1 55.009 19.629,疏密度(P) 92 4 34.412 60.5 ,0.32100 2 20.402 104 2 22.184 294.6,241.1,，MPM测标 误差率,241.1,0.31，855 3 273.9()m 273.8,241.1误差率,，100241.1合 计 241.14 ,13.6% 四、思考题 1(材积表法的优点? 2(简述上述各法特点及适用场合。 五、实验报告 交用表8—1至8—4。 附表8—4 每 木 调 查 记 录 径 阶 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 株 数 株 经济材 5 29 35 57 37 19 12 2 2 2 200 半经济材 2 2 6 1 __ 1 __ __ __ __ 13 数 薪 材 __ __ __ 1 __ _ __ __ __ __ 1 合 计 214 附表8,5 测 高 记 录 表 径 阶 各 径 阶 实 测 树 高 株数 树高合计 平均树高 12 20.9 1 20.9 20.9 16 20.9、19.9、17.8、21.1、 19.2 6 120.1 20.0 20 18.4、22.4、21.4、21.4、23.9、21.4、22.2、20.4 8 171.5 21.4 24 21.4、23.4、23.4、22.4、20.9、18.4、22.3 21.7、 13 285.9 22.0 22.0、22.5、23.0、23.1、22.4 28 22.4、22.4、23.4、24.5、23.1、23.9、22.8、24.7 8 187.2 23.4 32 24.9、23.9、24.8、26.4、25.9、24.1、23.8 7 175.0 26.0 36 23.5、24.8、26.4、24.3 4 99.1 24.8 40 24.4、22.8 2 47.3 23.6 44 16.7 1 26.7 26.7 ^ 附表8,6 标 准 木 实 测 各 因 子 统 计表 D H V g 12(2 20(9 0. 0810 __ 16(5 21(1 0. 2002 187 17(5 19(2 0(2518 186 17(6 21(1 0(2304 136 10(5 21(4 0(3086 __ 20(5 20(4 0(3107 194 21(2 22(2 0(3133 213 23(4 23(1 0(4604 195 23(5 22(4 0(4311 194 2i(4 22(0 0(4324 1922 24(0 22(5 0(4816 189 25(3 21(7 0(4372 186 25(5 22(3 0(5226 198 25(6 22(0 0(5345 195 29(3 22(8 0(5218 195 26(5 24(1 0(5850 203 27(0 24(7 0(6800 201 28(5 23(8 0(7494 205 32(0 24(1 0(9083 198 32(5 23(8 0(8118 223 34(5 24(3 0(9542 212 40(5 25(6 1(3300 215 43(0 26，0 1(5698 224 47(8 26(8 1(9400 228 用表8—1 平均标准木法计算林分蓄积量表 计 算 标 准 木 实 际 标 准 木 径 阶 株 数 树 高 断面积 林分蓄积 g D H g D H V 3M/ha, m计算者: 200 年 月 日 用表 8—2 等株径级标准木法计算林分蓄积量表 计 算 标 准 木 实 际 标 准 木 径级 径阶 株数 断面积 林分蓄积 g D H g D H V 用表 8-3 材积表法计算林分蓄积量表 一元材积表 二 元 材 积 表 径 阶 株 数 单株材积 径阶材积 径阶树高 单株材积 径阶材积 合 计 3M/ha, m计算者: 200 年 月 日 用表8—4 标准表法和平均实验形数法计算林分蓄积量表 标 准 表 法 平 均 实 验 形 数 法 f, m H,3 m H,2 m/h G实2 m/h G,实2 m/h G标 ，3)M,G(Hf3实实 2 m/h M标 , G实P,疏密度, G标 M,M,P, 标实 计算者: 200 年 月 日 实验九 伐倒木造材及原木材积表的应用 一、 目 的 1( 熟悉木材规格，了解造材原则和造材技术; 2( 学会用原木材积表计算原木材积; 3( 学会用区分求积法和原木材积表计算材种材积。 二、 资料、仪器及辅助用表 1. 标准木卡片(见实验二中用表2-1); 2(30X20cm方格纸一张及必要的绘图仪器; 3(经济材材种规格; 4(原木材积表。 三、 方法、步骤 伐倒木剥去树皮且截去直径(去皮)不足6cm的梢头部分称作原条。原条按照用材需要，截成各种不同规格尺码的木段称作原木(1og)。原木经过割锯，加工成适用于不同用途的锯材，这些木材品种称作材种，即原条、原木、枕木及坑木等。对树干或原条进行材种划分的加工称作造材。另外，根据树干或木段的材质、规格尺码及有用性，又可分为经济材、薪材及废材。经济材系指树干或木段用材长度和小头直径(去皮)、材质符合用材标准的各种原木、板方材等材种的通称。薪材系指不符合经济材标准但仍可以作为燃料或木炭原料的木段。在木材生产和销售中，又把经济材和薪材统称作商品材。废材是指那些因病腐、有虫眼等缺陷，已失去利用价值的木段，树皮及梢头木。应木材流通，经济建设用材的需求，国家对各种用材规格尺码及材质要求制定了统—标准，即国家木材标准。 国家为了合理使用和正确计量木材，对不同材种的尺寸大小、适用树种、材质标准(材质等级)以及木材检验规则和用于计算材种材积的公式或数表等都作了统一规定，这种规定称为本材标准。本材标准分国家木材标准和地方木材标准，后者作为前者的补充规定。国家木材标准分为原木、杉原条、锯材三种。 (一)伐倒木造材 将伐倒木按照树种、树木的大小以及弯曲腐朽等缺陷，根据木材标准有关规定，将伐倒木锯截成各材种。造材时必须本着合理使用木材和节约使用木材的原则。 造材应在外业进行，如果由于条件限制，本次实习也可以用给定资料绘制树干纵剖面图，在图上按照木材标准的有关规定进行造材，然后，将造材结果填入材种材积计算表(用表9-1)。 (1) 原条造材 原条末端小头直径在4cm(含4cm )以上的树干记在材长内;小头直径小于4cm 以下者记做废材。确定材长后，按2cm 括约量测原条中央直径。 (2) 原木造材 按“国标”原木规格分类表,经济材等级(国家木材标准，GB142,84)及合理造材的原则进行造材，其材种规格详见表9,1。 表9,1 经济材材种规格表 小头去皮直径 材长 进级 材种级别 适用材种 (?) (m) 单位 1.0m 大径原木 ?26 2m以上 枕资、胶合板材 20—24 造船材、车辆材、一般用材、桩中径原木 2m以上 1.0m (19.0-24.9cm) 木、特殊电杆等 6—18 二等坑木、小径民用材、造纸材、小径原木 2m以上 1.0m (5.0—18.9cm) 普通电杆、车立桩等 短材?14 0.4—1.9m 简易建筑、农业、包装、家具用短小材 小材 4—12 1.0m 1.0—4.8m 材 (3.0—12.9cm) 造纸材;腐朽和弯曲超过允许界薪炭材 4cm以上 0.5 m以上 0.5m 限 原木造材贯彻合理使用木材和节约木材的原则,并在现场进行模拟造材时做到先造大材，后造小材，长材不短造,优材优用，逢弯下锯，缺点集中。具体要求如下: (1)在原条造材基础上，按表9,1规定标准进行划线，确定材种等级并检尺。在划线时，要留出锯口损失量，一般为2cm，模拟造材时也一样。 (2)造材时，对树干腐朽部分应视为薪材，扣除后再按顺序由大到小进行造材。 (3)凡伐倒木发生折断、劈裂等情况，均按有缺陷材确定相应材种。 (4)原木商品材检尺一律量测小头直径，按2cm括约。 (二)用区分求积式计算各材种的带皮与去皮材积 根据造材结果按中央断面区分求积式计算各材种的材积。例如，第一段为造船材，长9m，其材积按2m区分段计算应包括4，5个区分段，其材积为: V5V,V，V，V，V，1234船2 其余各材种材积均按上法计算。 (三)原木材积测算 根据各材种的小头去皮直径及材长，由原木材积表或公式计算其材积值。 (1)原木测定的特点 ?原木的长度较短，形状变化也较小，并且不同树种的原木形状差别不大，有可能合并在一起检量。 ?原木以堆集成垛的形式贮存，每个原木垛的长度是一致的，所以不必拆垛测量原木材长。但是，对于堆集成垛的原木而不便于测定各原木的中央直径。 ?原木的材积是去皮材积。 ?原木测定一般不是一根或几根，而是大量的。因此，不宜采用一般伐倒木求积公式计算原木材积。 (2)原木检尺 检量原木的尺寸、计算材积的工作称为原木检尺。为了统一原木检尺标准，我国于1984年第二次颁布了“国标(GB)144.2—84原木检验、尺寸检量”，作为原木检尺的依据。 ?原木长度检量:检量原木长度时，应量测原木大小头两端断面之间最短处的距离。计量单位为米(m)，短材(原木长度小于8m)按0.2m进级;长材(原木长度大于8m)按0.5m进级。 ?原木直径检量:原木直径检量不采用中央直径，而是检量原木小头去皮直径。原木加工为板、方材或建筑用材时，也都是以小头去皮直径为准进行制材。原木直径检量时，以2cm为增进单位，不足2cm，但满lcm时仍进位，不足lcm时而舍去。例如，原木小头直径检量为16.8cm，检尺径应为16cm;若原木小头直径检量为17.0cm，则检尺径应为18cm。 (3)原木材积计算 在生产中，原木的材积是根据原木检尺径及长度由原木材积表中查得的。为了统一原木材积计算标准，国家颁布了原木材积表(GB4814—84)，这个原木材积表适用于所有树种的原木材积计算。原木材积的计算公式分别为: 检尺径自4,12cm的小径原木: 20.7854(0.450.2)LD，L，V, (9-1)10000 检尺径自14cm以上的原木: 222，，LDLLLLD0.7854(，0.5，0.005，0.000125(14,),(,10)V, (9-2),,10000，， 3式中 V——原木材积(m);L——原木检尺长(m);D——原木检尺径(cm) 原木材积表的形式和内容如表9—1所示。 利用原木材积表(表9—1)计算同一规格的原木材积时，先根据原木检尺长及检尺径由原木材积表中查出单根原木材积，再乘以原木根数即可得到该规格原木总材积。 对于原木检尺长、检尺径超出原木材积表所列范围，但又不符合原条标准的特殊用途的 圆材，根据国家木材标准中的规定(圆材材积计算公式)时，其材积可按下式计算: 2 (9-3) V,0.8L(D，0.5L)10000 式中:V、L、D符号意义同前。 表9-1 原木材积表GB4814-84(节录) 检 尺 长 (m) 检 尺 径 (cm) 2.0 2.2 2.4 2.5 2.6 2.8 3材 积 (m) 4 0.0041 0.0047 0.0053 0.0056 0.0059 0.0066 6 0.0079 0.0089 0.0100 0.0105 0.0111 0.0122 8 0.013 0.015 0.016 0.017 0.018 0.020 10 0.019 0.022 0.024 0.025 0.026 0.029 12 0.027 0.030 0.033 0.035 0.037 0.040 14 0.036 0.040 0.045 0.047 0.049 0.054 16 0.047 O.052 0.058 0.060 0.063 0.069 18 0.059 0.065 0.072 0.076 0.079 0.086 20 O.072 0.080 0.088 0.092 O.097 0.105 注:原木检尺长有2.5m长级 四、思考题 1(实际进行造材时除考虑树种、材种的长度和粗度外，还要考虑什么?为什么? 2(用区分求积式计算的各材种材积，与由原木材积表查出的各材种材积值是否一致?能叙述不一致的理由吗? 五、实习报告 1(树干纵剖面上的实际造材图。 2(由原木材积计算公式计算的各材种带皮材积记入用表9—1。 用表9-1 各材种造材及材种材积计算表 3 长度 小头直径占带皮树干材 材积(m) 材 种 名 称 (m) (cm) 积百分比(%) 带 皮 去 皮 带 皮 去 皮 带 皮 去 皮 用材部分合计 X X 用材部分树皮 X X X 材积 薪材部分合计 X X 梢 头 木 X X 总 计 X X 材种缺陷的简要记载(绘图说明): 测定日期: 年 月 日 调查员: 用表9-2 材种材积计算表 3材 积 (m) 材 种 名 小头去皮直径 长度 (m) 称 (cm) 原木材积表值 区分求积值 实验十 树干解析 一、目 的 1(掌握树干解析的基本工作程序和计算方法; 2(进一步理解各种生长量的意义，加深对树木生长过程的认识。 二、仪器、用具 伐木工具，皮尺、轮尺、粉笔、三角板或直尺、大头针、计算机、方格纸、用表等(不能伐树时，可给成套圆盘)。 三、方法、步骤 为了研究不同树种或不同立地条件下的同一种树的生长过程及特点，往往采取“解剖”的办法，把树木区分成若干段、锯取圆盘，进而分析其胸径、树高，材积、形数的，生长变化规律，我们把这种方法称为树干解析。作为分析对象的这棵树干，称为解析木。树干解析是当前研究树木生长过程的基本方法。树干解析的工作可分为外业和内业两大部分 (一)树干解析的外业工作 1(解析木的选择:可根据研究目的来选择，如研究某一树种的一般生长过程，可 选生长正常，未断梢及无病虫害的平均木厂为了研究树干生长与立地条件的关系或编制 立地指数表，可以选择优势木，若要研究林木受病虫危害的情况，则应在病腐木中选择 解析木。 2(解析木的伐前工作: (1)记载解析木的生长环境这是分析林木生长变化的不应缺少的重要资料。应记载的项目包括解析木所处的林分状况，立地条件，解析木所属层次、发育等级和与相邻木的相互关系等，并绘制解析木及其相邻木的树冠投影图(用表10—1)。 (2)确定根颈位置，标明胸高位置及树干的南北方向，并分东西，南北方向量测冠幅。 3(解析木的伐倒和测定: (1)砍伐时，先选择适当倒向，并作相应的场地清理，以利于伐倒后的量测和锯解工作的进行。然后，从根颈处下锯，伐倒解析木。 (2)解析木伐倒后，先测定胸径，冠长、死枝下高、活枝下高、树干全长和全长的1,2、1,4及3,4处的直径，然后打去枝桠，用粉笔在全树干上标出南、北方向。 (3)按伐倒木区分求积的方法，将解析木分段，为计算材积方便起见，可采用平均断面积区分求积法分段，但由于根颈部膨大，第一段取中央断面为宜。 4(载取园盘及圆盘编号;在树干各分段位置载取圆盘。同时，为了确定树干年龄及内业分析时的需要，还必须在根颈和胸高处分别载取圆盘。 载取圆盘时注意下述事项; (1)载取圆盘时要尽量与树干垂直，不应偏斜。 (2)圆盘向地的一面要恰好在各分段的标定位置上，以该面作为工作面，用来查数年轮和量测直径。 (3)圆盘厚度一般在3—5cm即可，直径大的可适当加厚。 (4)锯解时，尽量使断面平滑。 (5)每个圆盘锯下后，应立即在非工作面编号，一般以分数形式表示，分子上标明解析木号，分母上标明圆盘号和断面高度，并标明南、北方向。根颈处的圆盘为“0”号，然后用罗马字母I、?„„依次向上顺序编号。在“0”号盘上要记载树种、采集地点和日期等(图 10—1)。 在圆盘的非工作面上标明南北向，并以分式形 式注记，分子为标准地号和解析木号，分母为圆盘 No.3,1号和断面高度，如，根颈处圆盘为0号1,1.3m 盘，其它圆盘的编号应依次向上编号。此外，在0 号圆盘上应加注树种、采伐地点和时间等(图10— 1)。 图10—1 圆盘编号 (二)树干解析的内业工作 1(圆盘的加工:为了准确查数圆盘上的年轮数，须将各号圆盘工作面刨光，然后，通过髓心划出南北和北西两条相互垂直的方向线。 2(确定树木年龄，在“0”号圆盘上，分别沿各条半径线查数年轮数，待四条半径线上的年轮数完全一致后，用此确定树木的年龄。如果伐根部位较高，须加上生长达此高度所需的年数。 3(划分龄阶，测量各龄阶的直径: (1) 按树木的年龄大小、生长速度及分析树木生长的细致程 度确定龄阶大小，一般可以定为3年、5年或10年。在0号盘的两条 直线上，由髓心向外按每个龄阶(3年、5年或10年等)标出各龄阶 的位置，到最后如果年轮个数不足一个龄阶的年数时，则作为一 个不完整的龄阶(见图7—14)。 (2)用大头针在其余圆盘的两条直径线上自外向内标出各龄 阶的位置，若有不完整龄阶，则先将不完整龄阶留在圆盘最外围， 再向内逐一标出各完整龄阶。如32年生的树，以5年为一龄阶，其 龄阶划分为32、30、25、20、15、10、5。图10—3为该树“0”号 圆 盘和“I”号圆盘的龄阶标定示意图。 图10—2 各龄阶的确定 (3)确定龄阶后，用直尺分别在各圆盘东西和南北两向线上量取各龄阶及最后期间的去皮和带皮直径，平均后，即为该圆盘各龄阶的直径。将各龄阶直径填入用表10—2。 4(确定各龄阶的树高:树木年龄与各圆盘的年轮数之差，即为达此断面高度的年龄。以断面高为纵坐标，以达此高度所需的年龄为横坐标，标出树高生长过程曲线(连折线不修匀)，从曲线上即可查出各龄阶的树高。上述方法计算出的各龄阶树高是一近似值;可能系统偏大， 成子纯对树高生长过程曲线进行修正，然后用修正后的曲线确应按下式:y,f(x，0.5)ii 定各龄阶树高。 图10—3 圆盘年轮查数示意图 5(绘纵剖面图:以直径为横坐标，以树高为纵坐标，在各断面高的位置上，按各龄阶直径大小、绘纵剖面图。纵剖面图的直径与高度的比例要恰当，纵剖面图有利于直观认识树干的生长情况。 6(计算各龄阶材积c各龄阶材积等于各区分段材积与梢头材积之和，其梢头长度等于各龄阶树高减去梢头底断面高度。 7(计算各种生长量及材积生长率: 将“用表10—3”中的胸径、树高和材积按龄阶分别抄录于“用表10,4”上，作为调查因子的总生长量，然后，分别各调查因子计算各龄阶的平均生长量、连年生长量、材积生长率及形数。 Va(,), (1)平均生长量; a VV,aa,nZ(), (2)连年生长量(用定期平均生长量代替); n VV，200aa,nP (3)材积生长率; (),,vVVn，aa,n Vf,(4)形数()。 g,h1.3 8(绘制各种生长曲线图: 利用生长过程总表中计算出的数据，绘出各种生长过程曲线、材积连年生长量和平均生长量关系曲线及材积生长率曲线。但在绘连年生长量和平均生长量关系曲线时，由于连年生长量是由定期平均生长量代替的，故应以定期中点的年龄为横坐标定点作图。 9(以解析木的资料为基础，根据其调查目的和专业知识，进行综合分析。 四、实验报告 1(解析木调查表(用表10—1)。 2(直径、树高及材积生长过程分析表(用表10—3)。 3(树干生长过程总表(用表10—4)。 4(各种生长曲线图及树干纵剖面图。 5(试对解析木作简要分析。 用表10—1 解析木林况及调查因子记载表 解析木号:优势木 标准地号:Z,207 解 析 木 所 在 林 况 鉴 定 解析木调查因子记载 形 率 q 2 林业局 树 种 樟子松 形 率 q 3 20.7 林场 帽儿山 胸 径 伐根上心材直径 16.5 林班 树 高 胸径10年生长量 32 树 种 组 成 10樟 年 龄 树高10年生长量 32 18.0 平 均 年 龄 1/4处直径:带皮 材积平均生长量 14.6 平 均 直 径 去皮 材积连年生长量 13.3 14.1 平 均 树 高 2/4处直径:带皮 材积生长率 % 0.8 郁 闭 度 去皮 12.3 9.7 地 位 指 数 3/4处直径:带皮 解 析 木 相 邻 树 冠 投 影 图 土 壤 去皮 北 10.1 下木: 第 一 活 枝 高 3.5 第 一 死 枝 高 6.4 树 冠 长 度 2.45 冠 幅 地被: 冠 底 直 径 带 皮 材 积 树 皮 材 积 去 皮 材 积 其它记载: 形 数(带皮) 形 数(去皮) 形 率 q 0 形 率 q1 调查日期:2002年8月18日 调查者: 用表10,2 解 析 木 相 邻 树 木 记 载 表 解析木号: 标准地号: 树 冠 投 影 树 种 方 向 距 离 胸 径 树 高 发 育 级 南 北 东 西 1 2.4 16.4 14.5 0.7 0.6 1.2 1.1 樟子松 N10ºW 良好 2 1.3 18.4 14.0 1.1 1.3 0.6 1.5 樟子松 N85ºW 良好 3 S 1.2 18.1 14.8 1.15 0.6 1.2 0.8 樟子松 良好 4 2.5 13.2 13.2 0.5 0.65 0.3 0.6 樟子松 N80ºE 良好 5 6 7 8 9 10 调查日期:2002年8月18日 调查者: 用表10—3 直径、树高及材积生长过程分析 标准地No 32年 30年 25年 20年 15年 10年 5年 达高 断 年 带 皮 去 皮 各的 面 轮 断年 d v d v d v d v d v d v 高 数 d v d v 面龄 32 24.1 ? 21.3 ? 20.1 ? 16.6 ? 13.1 ? 10.2 ? 7.0 ? 2.8 ? 伐根 27 20.0 — 18.2 — 17.2 — 14.3 — 11.5 — 8.8 — 6.1 — — — 胸径 1.0 27 19.9 18.3 16.9 14.8 1.9 9.2 6.4 — 3.0 24 18.0 16.6 15.7 13.1 10.3 7.2 2.7 — 5.0 21 17.4 15.8 14.8 11.8 8.7 4.3 — — 7.0 18 15.1 14.1 13.1 9.9 6.4 1.3 — — 9.0 15 14.5 13.1 12.1 9.0 3.5 — — — 11.0 11 10.9 10.3 9.0 4.2 — — — — 13.0 7 7.6 7.1 5.2 — — — — — 15.0 4 4.0 3.6 2.1 — — — — — 16.0 2 2.0 1.7 — — — — — — 2.0底直径 — 梢头 材积 长度0.5 树干总材积 各龄阶树高 用表10—4 树干生长过程总表 3胸径(cm) 树高(m) 材积(cm) 年 形数 总生 平均 连年 总生 平均 连年 总生 平均 连年 生长率 龄 长量 生长量 生长量 长量 生长量 生长量 长量 生长量 生长量 (,) 5 10 15 20 25 30 32 32(带皮) 实验十一、树木生长的模拟 一、目的 1(熟悉树木生长方程性质; 2(分析树木生长特点及生长规律 3(掌握利用理论生长方程(Richrds方程，Korf方程，单分子式，Gomperz方程等)拟合树木生长过程。 二、实验工具与资料 实验工具:计算机及其统计软件(Sttistics 6.0)。 实验资料:一株树木的胸径、树高、断面积和材积生长数据。 三、方法步骤 树木的生长方程(growth eqution)是指描述某树种(组)各调查因子总生长量y(t)随年龄(t) 生长变化规律的数学模型。由于树木生长受立地条件、气候条件、人为经营措施等多种因子的影响，因而同一树种的单株树木生长过程往往不尽相同。生长方程是用来描述树木某调查因子变化规律的数学模型，所以它是该树种某调查因子的平均生长过程，也就是在均值意义上的生长方程。 由于树木的生长速度是随树木年龄的增加而变化，即由缓慢—旺盛—缓慢—最终停止，因此反映总生长量变化过程的曲线是一个呈“S”形曲线的生长方程，从这条曲线上能明显看出有两个弯或3个阶段。如果沿曲线的弯曲处作3条直线，以其相交处为界限，第一段大致相当于幼龄阶段，第二段相当于中、壮龄阶段，第三段相当于近、成熟龄阶段，如图11—1所示。树木生长方程的特点为: (1)当t,0时y(t),0。此条件称之为树木生长方程应满足的初始条件。 (2)y(t)存在一条渐进线y(t),，是该树木生长极大值(如图11—1所示)。 (3)由于树木生长是依靠细胞的增殖不断地增长它的直径、树高和材积，所以树木的生长是不可逆的，使得y(t)是关于年龄(t)的单调非减函数。 (4)y(t)是关于t的连续且光滑的函数曲线。 1. 资料的收集和整理 收集树木生长过程数据的最佳方法为树干解析(见实验十)。资料的整理详见实验四和实验五。 2(树木生长方程的拟合 树木生长方程作为描述林木大小随年龄变化的模型，可以反映树木生长的规律性。生长方程是比较复杂的，有大量公式可以描述所观察的生长数据及曲线，总体上可划分为经验生长方程及理论生长方程两大类。一个理想的树木生长方程应满足通用性强、准确度高等条件，且最好能对方程的参数给出生物学解释。至今，除根据生物学特性的某些假定条件推导建立的少数几个理论生长方程外，还只是停留在经验方程阶段。 图11—1 树木生长曲线示意图 图11—2 树木生长方程示意图 典型的树木生长曲线的形状近似呈“S”型，常用的树木生长方程有: (1)舒马克(Schumcher)方程 ,b/ty,ae (11—1) (2)单分子(Mitscherlich)式 ,bt (11—2) y,a(1,e) (3)逻辑斯蒂(Logistic)方程 a (11—3) y,,bt(1，ce) (4)坎派兹(Gompertz)方程 ,ct,bey,ae (11—4) (5)考尔夫(Korf)方程 ,c,bty,ae (11—5) (6)理查德(Schumcher)方程 c,bt (11—6) y,a，，1,e 式中:y—为树木调查因子(胸径、树高、断面积或材积); t,为树木年龄; 、b、c—待定参数，其中参数为树木各调查因子的最大值(y); mx e—自然对数。 根据树木各调查因子的生长资料，采用非线性回归模型的参数估计方法，拟合上述的候 2选模型，估计其参数并计算拟合统计量。通过比较各模型的拟合统计量，如相关指数(R)、 剩余离差平方和(SSE)，选择一个最优模型作为最佳树木生长方程，具体方法见实验四。 例如，采用Mitscherlich 方程拟合的一株92年生的兴安落叶松树高生长方程的拟合结果: ,0.026265t2 SSE=10.378,R=0.9804 (11,7) H,30.8127(1,e) 原始数据和按树高生长方程(11,7)算出的预测值见图11,3。 H (m) 30 25 20 15 10 5 00102030405060708090t (a) 图11—3 Mitscherlich方程拟合的兴安落叶松树高生长曲线 3. 实验数据 本实验采用一株红松解析木数据(文件名为HS-grow2.xls)，通过上述方法来建立胸径 (DBH)、树高(HT)、断面积(BS)和材积(VOL)生长方程。 表11,1 小兴安岭红松木生长过程数据 t DBH HT BS VOL 10 0.0 0.42 0.00000 0.00001 20 0.0 1.06 0.00000 0.00006 30 1.1 1.70 0.00010 0.00026 40 2.0 2.45 0.00031 0.00050 50 2.5 3.20 0.00049 0.00129 60 3.4 3.93 0.00091 0.00250 70 3.9 4.58 0.00119 0.00349 80 4.6 5.20 0.00166 0.00557 90 5.5 6.15 0.00238 0.00900 100 6.7 7.48 0.00353 0.01528 110 7.6 8.85 0.00454 0.02281 120 9.4 10.35 0.00694 0.04180 130 11.2 12.25 0.00985 0.06892 140 13.1 15.20 0.01348 0.11213 150 15.5 17.35 0.01887 0.17438 160 17.9 19.05 0.02516 0.25393 170 22.0 20.95 0.03801 0.38969 180 27.0 22.90 0.05726 0.60880 190 30.8 25.00 0.07451 0.82068 200 34.1 26.55 0.09133 1.05875 210 37.1 27.95 0.10810 1.29826 220 40.7 29.12 0.13010 1.48421 230 44.0 30.15 0.15205 1.91610 240 47.5 31.05 0.17721 2.27735 250 51.4 31.95 0.20750 2.70150 260 55.4 32.65 0.24105 3.19830 265 57.9 32.90 0.26330 3.44856 四、思考题 1(各种树木生长方程的特点，分别适合描述哪类生长曲线类型, 2(树木生长理论方程与经验方程之间有何区别, 3(红松各调查因子的生长规律, 五、实验报告 1(红松各调查因子4种生长方程的参数拟合结果。 2(利用各调查因子的最佳生长方程绘制生长曲线。 3(绘制红松树高连年生长曲线和平均生长曲线。 实验十二、林分蓄积生长量的测定 一、目的 掌握用材积差法或一元材积指数法(即材积生长率法)、林分表法测定林分蓄积生长量。 二、仪器用具 计算机、绘图工具、方格纸等。 三、方法步骤 (一)林分胸径生长量表的编制 现行的林分蓄积生长量的测定方法几乎都是以胸径生长量为基础的，所以胸径生长量的测定是林分蓄积生长量测定的关键，其方法步骤是: 1(资料收集: 在调查地区分别树种(或树种组)机械或随机抽取测定胸径生长的样木100株以上，要求各径阶均有相应的株数，每株样木应实测带皮胸径(D′)，精确到0.1cm。 用生长锥方法测定树皮厚度(B)(精确到0(1cm)及最近n个年轮的宽度(L)，精确到0.01cm，列入表12-1。 表12-1 胸径生长量调查表 树种:落叶松 胸 高 皮 厚 B(cm) 5个年轮宽度L(cm) 树 号 胸 径 南 北 平 均 南 北 平 均 1 12.7 0.6 0.1 0.6 0.75 0.65 0.70 2 0.75 1 … … … … … 2(将外业收集的样木测定资料分别树种按径阶分组，求得各径阶株数n、平均2倍皮厚2B、平均带皮胸径D′、及最近n个年轮的平均宽度L，如表12-2。 表12-2 胸径生长量资料分组统计表 径阶6 株数4 树 号 胸 径 D(cm) 2倍皮厚2B(cm) 5个年轮宽度L(cm) 4 6.1 0.8 0.95 7 5.9 0.7 0.77 15 6.4 0.9 0.72 24 6.2 0.6 0.84 合 计 24(6 3(0 3(28 平 均 6.2 0.8 0(82 3(胸径生长量的计算其途径:现以某林场100株实测分组资料为例说明其计算过程。 将各分组资料转抄于表12-3第(1)、(2)、 (3)、(4)、(6)栏。 (1)去皮胸径(d)的计算。 D,D′—2B，即表12,3第(3),(4),5栏(精确到0.1cm) (2) 5年期中的去皮胸径(d)的计算， 2222()d，dd,d,Ld,Ld,Laanaaaa,d,,,,,d,L (12,1)a2222 即表12,3第(5)—(6),(7)栏(精确到0(01cm)。 (3) 5年间去皮胸径连年生长量(Z)的计算: d Z,2L?5(精确到0(001cm) (12,2)d 即5年间去皮胸径生长量被定期年数除，将结果填入表12-3第(8)栏。 表12-3 某树种胸径生长量计算表 5年间去皮胸径 5年间带皮胸径 株 平均带 2倍 去皮 5个年 连年 连年 径阶 数 皮胸径 皮厚 胸径 轮宽度 中值 中值 生长量 生长量 (n) (D′) (2B) (D) (L) (d) (d′) (Z) (Z′) dd(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 6 4 6.2 0.8 0.82 8 9 8.1 0.9 1.05 10 7 9.5 1.1 1.27 12 16 11.7 1.2 1.54 14 17 13.6 1.2 1.75 16 15 15.9 1.3 2.01 18 6 18.1 1.4 2.30 20 9 20.1 1.6 2.57 22 6 21.9 1.8 2.67 24 7 24.1 2.0 2.85 26 4 25.9 2.1 3.12 'nD, ,,K合计 100 BnD, (4)树皮系数K的计算: B 'nD,K,(精确到0.001cm) (12,3)BnD, 即所选样木的带皮胸径总和除以去皮胸径总和，得该树种的平均K值。B (5) 5年间的其中带皮胸径(D′)及5年间带皮胸径连年生长量(Z)的计算;d '(精确到0(001cm) (12,4) d,d,KB Zd=Zd?KB (精确到0.001cm) (12,5) 即用5年间的期中去皮胸径(d)及5年间去皮胸径(Z)连年生长量分别剩以d K值填入表12-3第(9)、(10)栏。 B 4(胸径生长量表的编制: 通过上述计算，已经把各径阶5年间的其中带皮胸径(d′)及5年间带皮胸径连年生长量(Z′)都已经求出。即可利用图示法或最小二乘法的原理,求得各径d 阶的理论带皮胸径连年生长量。 这种生长量因林分条件不同可以呈直线，二次曲线或其它复杂的线型,用x表示D′，(或径阶中值)，用y表示Z′时一般的数学表达方式为:d (12,6) y,a，bx 2 (12,7) y,a，bx，cx b (12,8) y,ax 将表12-3第(2)、(9)、(10)栏资料作图，在直角坐标纸上用横坐标代表5年间的期中带皮胸径，纵坐标代表5年间带皮的胸径连年生长量，绘胸径一胸径生长量曲线，根据图象选择适当的数学公式，再按最小二乘法原理配合经验方程，并求算回归常数。 将各径阶组中值代人所求带皮胸径连年生长量经验方程，求得各径阶胸径生长量。按径阶整列即为所编制的胸径连年生长量表(用表12,2)，对于慢生树种，亦可编制定期(5年或10年)胸径生长量表。 (二)用材积差法测定林分蓄积生长量 一元材积表是林分内不同胸径的单株立木的平方材积表，所以可以将材积表上的胸径相差lcm时的材积差数，作为现实林分中林木胸径生长1cm时所引起的材积生长量，故可以通过林分胸径生长量表上查出的不周胸径生长量乘以由材积表所计算出的胸径每增大1cm的材积，得出各径阶立木的单株材积的生长量;结合样地实测材料，乘上各径阶的株数得各径阶的材积生长量;径阶材积生长量合计，得样地蓄积生长量，最后根据林分面积就可以算出林分蓄积生长量。现结合某林场某树种样地实测资料如表12—4进行计算。 表12—4 样地实测材料 样地面积:0.1h 径阶 8 10 12 14 16 18 20 22 24 合计 株数 11 14 19 25 23 17 15 10 9 143 1(林分胸径生长量表的编制:方法同本实验(一)中的第4步。 2(用材积差法计算林分蓄积生长量: 本次实验所用的一元材积表见表12,5，并按用表12—3材积差法计算林分蓄积生长量。 表12—5 落叶松一元材积表 径阶 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 0.0100 0.0192 0.0323 0.0491 0.0699 0.0950 0.1245 0.1586 0.1974 0.2411 0.2897 材积 用表12—3中的第(1)、(2)栏由表12—4转抄; 第(3)栏由表12—5转抄; 第(4)栏为材积差。 材积表上任何一个径阶的材积差都有两个该径阶的材积与其相邻上、下两个径阶的每一 V,VV,V个材积都可以构成的材积差，即 与. 12 第(6)栏为平均材积差，即相邻的上、—F两个径阶材积差的平均数: (V,V)，(V,V)12,径阶的平均材积差 (12-9) 2 第(6)栏为1cm的材积差，即某径阶的平均材积差除以径阶大小， 也可以按下 式计算: 1 (12-10) ,,(V,V)V122C 式中:——积差; ,V C——径阶大小(本例为2cm); V——比V大一个径阶的材积; 2 V——比V小一个径阶的材积。 1 第(7)栏胸径生长量由用表12,2转抄。 ( 第(8)栏单株材积连年生长量，为(6)栏乘(7)栏所得数字。 第(9)栏为第(8)栏乘(2)栏所得数字，得径阶材积连年生长量，各径阶材积连年生畏量合计得样地蓄积连年生长量。 第(10)栏为径阶材积，即第(2)栏乘(3)栏所得数字，各径阶材积合计即为样地蓄积量。 (三)用一元材积指数测定林分蓄积生长量、 本法是通过寻求材积生长率与胸径生长率的关系，应用胸径生长量表，直接求出单 株材积生长率，结合一元材积表而求算样地或林分蓄积生长量的方法。 本实验利用一元材积公式: 2.2967 V,0.000163D (12-11) 对上式取微分，则由 d(lnV),2.2967d(lnD) 可得 dVdD,2.2967 (12-12) VD 因此: (12-13) P,2.2967PVD 即材积生长率(P)等于直径生长率(P)的2.2967倍。由此可知，只要知道系数和胸径VD 生长率，就可以求材积生长率。现仍以本实验表12—4的样地材料，说明用一元材积PPdv 指数测定林分蓄积连年生长量的方法步骤，按用表12—4进行。 1(胸径生长量表的编制: 具体方法见本实验(—)，在胸径生长量表上查得各径阶的带皮胸径连年生长量。按 ZDP,，100即可求得各径阶的胸径生长率。 DD bV,aD 2(一元材积经验式中的幂指数b,2.2967。 3(材积生长率的计算: 各径阶的材积生长率的计算，分别用b值乘上各径阶的胸径生长率。 4(单株材积从一元材积表(表12,5)上查定。 5(单株材积连年生长量的计算。 各径阶单株材积连年生长量:各径阶的材积生长率 乘单株材积。 6(结合样地(或林分)每木检尺的材料初出各径阶材积，各径阶材积合计即为样 地蓄积量。 7(样地(或林分)蓄积连年生长量的计算: 各径阶材积生长量、等于各径阶的株数X各径阶单株材积生长量或各径阶的材积生长率P()?各径阶的材积)。 v 合计各径阶的材积生长量即为样地(或林分)的蓄积连年生长量。最后按公式: ZmP,，100 (12,13) mM 计算样地(或林分)蓄积生长率。 (四)用进级法测定林分蓄积生长量 本方法是以林分的直径分布为基础的。根据林分现在的直径分布及胸径生长量，就可以预估未来的直径分布，并据以计算未来的蓄积量和蓄积生长量。预估直径分布的方法有多种。本实验只做累积分布曲线法。仍以表12—4资料为例，说明用进级法测定林分蓄积生长量的方法。 1(胸径生长量表的编制方法同本实验的(一)，此次实验按用表12,3材料，因此表是胸径的连年生长量。为了预估5年后的直径分布，故可将表中的读数乘5，即为5年定期生长量。 2(按累积分布曲线法预估直径分布:如用表12—5。 (1)在样地(或林分中)进行每木检尺，即用表12—3资料。 (2)计算各径阶上限的累积株数百分数。与最小径阶下限对应的累积株数是零，这里最小径阶是8，而8cm径阶的上下限是7、9，所以7cm处的累积株数是零，9cm的累积株数为0+11,11株，说明直径小于9~m的株数为11株。1lcm处的累积株数为11+14:25株，同样说明从7cm开始到11cm为止共有25株。依次类推到25cm处累积株数应为143株。并分别计算直径累积株数占总株数的百分数，即累积株数百分数。 (3)以各径阶的上限为横坐标，累积株数百分数为纵坐标，在方格纸上作图，用折线连成累积分布曲线。 (4)在胸径生长量表上(用表12—2)，或用所求的胸径生长量经验公式，以各径阶上限代入求得各径阶上限对应的胸径生长量(注意要求用5年定期生长量)，并计算出各上限生长，即上限加上限所对应的生长量。 (5)以上限生长与原有各径阶时累积株数百分数，在同一方格纸上作图，即得未来的株数累积分布曲线。 (6)从未来的累积分布曲线上，查出各径阶上限所对应的累积株数百分数，分别乘上总株数，得出各径阶上限累积的株数，各径阶上下限累积株数之差，即为各径阶未来的株数。 3(根据现在的和未来的株数，应用一元材积表(表12,5)分别计算蓄积量，两个蓄积量之差就是这一期间的净增量，从而计算蓄积连年生长量和生长率(用表12—6)。 蓄积净增量 ; (12,14)V,M,Mm现未 MM,现未Z, 蓄积连生长量 ; (12,15)mn M,N现未P 蓄积生长率 ,。 (12,16)mM,M现未 四、思考题 1(求胸径生长量为什么要按带皮胸径来计算? 2(为什么要求n年间的期中带取胸径连年生长量的关系? 3，材积差法、一元材积指数法、进级法在计算林分蓄积生长量时有那些异同点? 4(学习者可以用表12—3中各径阶株数、平均带皮胸径、平均去皮胸径资料，按‘a、kkD,a，kD公式用数式法计算，求出回归常数，比较式中与树皮系数k的大小，B并说明原因。 五、实验报告 1(有关编制胸径生长量的图表及经验公式。 2(用材积差法计算林分蓄积生长量。 3(用—元材积指数法测定林分蓄积生长量。 4(用进级法测定林分蓄积生长量。 用表12-1 某树种胸径生长量计算表 5年间去皮胸径 5年间带皮胸径 株 平均带 2倍 去皮 5个年 连年 连年 径阶 数 皮胸径 皮厚 胸径 轮宽度 中值 中值 生长量 生长量 (n) (D′) (2B) (D) (L) (d) (d′) (Z) (Z′) dd(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 6 4 6.2 0.8 0.82 8 9 8.1 0.9 1.05 10 7 9.5 1.1 1.27 12 16 11.7 1.2 1.54 14 17 13.6 1.2 1.75 16 15 15.9 1.3 2.01 18 6 18.1 1.4 2.30 20 9 20.1 1.6 2.57 22 6 21.9 1.8 2.67 24 7 24.1 2.0 2.85 26 4 25.9 2.1 3.12 'nD, ,,K合计 100 BnD, 计算者: 200 年 月 日 用表12-2 某树种胸径生长量表 径阶 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 胸径 生长量 Z,a，bD 方程拟合结果: , ，b, ，r,D 用表12-3 用材积差法计算林分生长量表 1cm材单株材胸径生单株材积材积生平均材径阶 株数材积材积差 积差 积长量生长量 长量(cm) (n) 积 nV 3V(m) ?V Z Zv nZ DV(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 合计 计算者: 200 年 月 日 用表12-4 用一元材积指数法计算林分生长量表 样地 胸径生材积生单株材单株材积 带皮胸径连径阶 长率 长率 积 连年生长量 蓄积连年年生长量 (cm) 株数 材积 33(cm) (,) (,) (m) (m) 生长量 8 11 10 14 12 19 14 25 16 23 18 17 20 15 22 10 24 9 合计 143 计算者: 200 年 月 日 用表12-5 用累计分布曲线预估直径分布表 上、下现在分布 未来株数 径阶上、下径阶限的胸限的未来径阶 株数 上、下累计累计株累计 累计 径生长株数 值D,d，限(d) 株数 (%) (%) 数 量Z Dd d 7 8 11 9 10 14 11 12 19 13 14 25 15 16 23 17 18 17 19 20 15 21 22 10 23 24 9 25 26 27 28 29 总计 143 , , , , , , , 计算者: 200 年 月 日 用表12-6 用进级法计算蓄积量表 现在分布 未来株数 径阶 单株材积 株数 径阶材积 株数 径阶材积 8 11 10 14 12 19 14 25 16 23 18 17 20 15 22 10 24 9 26 28 30 总计 143 , , , 计算者: 200 年 月 日 实验十三、全林分生长模型的构造 一、目的 1(掌握用多元回归技术建立全林分生长模型的方法。 2(掌握用微机编制林分可变密度收获表的方法。 3(理解全林分模型的特点及林分生长规律。 二、实验工具与资料 实验工具:计算机及其统计软件(Sttistics 6.0)。 实验资料:大兴安岭东部地区1990年,2000年复测两次的150块兴安落叶松固定标准地数据(文件名LYSDT.xls)。 三、方法步骤 用以描述全林分总量(如断面积、蓄积量)及平均单株木的生长过程(如平均直径的生长过程)的生长模型称为全林分生长模型(Whole Stnd Model)，亦称第一类模型或全林分模型。此类模型是应用最广泛的模型，其特点是以林分总体特征指标为基础，即将林分的生长量或收获量作为林分特征因子如:年龄()，立地(SI)，密度(D)及经营措施等的函数来预估整个林分的生长和收获量。这类模型从其形式上并未体现经营措施这一变量，但经营措施是通过对模型中的其它可控变量(如密度和立地条件)的调整而间接体现。这一过程主要通过增加一些附加的输入变量(如间伐 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 及施肥等)来调整模型的信息。全林分模型又可分为可变密度的生长模型及正常或平均密度林分的生长模型。 林分生长与收获预估模型就是基于这四个因子(年龄()，立地(SI)，密度(D)及经营措施)采用生物统计学方法所构造的数学模型。所以，林分生长量或收获量预估模型一般表达式为 Y,f(A、SI、SD) (13,1) 式中:Y——林分每公顷的生长量或收获量， ——林分年龄; SI——地位指数或其它立地质量指标; SD——林分密度指标。 以林分密度为主要自变量反映平均单株木或林分总体的生长量和收获量动态的模型，称为可变密度的全林分模型。林分密度常用林分断面积(G)、每公顷株数(N)、林分密度指数(SDI)、树冠竞争因子(CCF)等来表示。 可变密度的林分生长和收获模型可以预估各种密度林分的生长过程，所以它是合理经营林分的有效工具。由于林分密度随林分年龄而变化，并且林分密度对林分生长的影响又比较复杂。对于林分生长过程，很难找出一个形式简单的模型进行准确地描述。因此，通常采用先拟合含林分密度自变量的林分收获量方程，再依此导出相应的林分生长量方程。但是，随着全林分模型研究的不断深入，在模型系统中同时包含林分生长模型和收获模型，并保证了模型所预估的林分生长量和收获量的一致性。 1. 建模资料的收集 构建林分生长和收获模型所需资料的收集方法，根据收集资料时标准地性质的不同可有一下三种方法: (1)固定标准地长期观测法 对某一树种(组)、某一地域分别不同年龄(t)、不同密度(SD)、不同立地条件(SI)设置符合要求的规定标准地，按一定间隔期(一般未5或10年)进行重复测定，一直到主伐为止，从而获得单木和林分准确的生长过程数据。这是建模收集数据的最佳方法，但尹这种方法所需时间太长、花费高，所以在实际工作中基本上无法采用这种方法。 (2)临时标准地短期观测法(一次测定法) 在规定的建模地域范围内，分别树种设置大量临时标准地。临时标准地分布于不同年龄、不同密度和不同立地条件的林分中，实测林分的各调查因子。该法提供资料迅速、花费较少，但是不能合理地反映林木或林分的生长规律和动态信息。建模时将取自不同林分相同立地条件的标准地予以归类，修匀后作为该立地条件下的林分发育过程。这样做的结果是人为地将不相关的林分进行了组合来反映林分生长过程，只能说明实际林分发育过程的表面现象(平均结果)，而很难从本质上揭示林分生长的内在规律，更甚者会得到错误的结论。由于我国固定标准地少，以往多采用此方法。 (3)固定样地和临时样地相结合的综合法 在不同年龄、立地的同类林分中设置一定数量的固定标准地，每块标准地进行短期(3,5次)重复测定，并结合临时标准地一次测定结果来建立生长和收获模型。近30年来，我国的森林资源连续清查体系在全国设置了40多万固定样地，并且各地结合科学研究设置了一些固定标准地。因此，此方法比较适合于我国实际，建议采用该方法来建立林分生长合收 获模型。 收集资料前，应拟定计划其内容有:1)确定地域和树种;2)确定标准地的条件、数量;3)确定标准地调查内容与方法。 (1)标准地设置 标准地应分布于不同年龄、不同立地和不同密度，其数量应在200块以上。临时标准地和固定标准地设置方法见实验三和《测树学》 教材 民兵爆破地雷教材pdf初中剪纸校本课程教材衍纸校本课程教材排球校本教材中国舞蹈家协会第四版四级教材 。 (2)测定项目:标准地所需测定项目包括:1)林分各调查因子:林分年龄(t)、每木检尺，树高、枝下高、冠幅。建立单木生长模型还需要通过定株观测，测定每株树木的直径、树高、冠幅、冠长和树木的相对位置;2)记载标准地的地形、地势、海拔、植被;3)做土壤剖面进行土壤调查;4)详细记载林分经营历史，尤其是间伐次数、间伐时间及间伐强度等。 2(资料的整理 (1) 资料的整理 对于标准地调查资料，首先应进行检查，检查标准地的设置、测定因子、记录是否符合规定的要求，是否有漏测或漏记因子、数据是否有误。然后，将各种调查数据建立计算机数据库，包括各标准地因子库和每木检尺库，并利用微机分别活力木、枯立木计算标 D准地各测树因子:林分年龄(t)、林分平均直径()、平均高(H)优势木平均高(H)、Tg 222林分断面积(G/hm)、株数(N/hm)、蓄积(M/hm)、枯损量等。最后将所收集的全部标准地数据,大致按4:1(75%和25%)的比例分成两组独立样本:建模样本和检验样本，分别用于构建和检验林分生长和收获模型。 (2) 资料的分析—取舍 建模的数据是总体中的一组样本，如有个别过大或过小的异常数据混杂进去，缩减模型的精度会受到影响。为此，必须剔除异常点(测错、计算误差、异常数据)以提高模型的预测精度。 异常数据的剔除过程分两步进行:首先，用计算机绘制林分(或林木)各调查因子之间(如年龄(t)和优势木平均高(H)、林分断面积和蓄积等)的散点图，通过肉眼观察确T 定出明显远离样点群的数据并删除，这类数据是属于因登记、计算等错误而引起的异常值; ˆ,yyiiˆy其次是根据候选的模型初步拟合建模数据，并绘制模型预估值()与标准化残差()iMSE之间的残差图。在残差图中，超出?2倍标准差以外的数据作为极端观测值予以剔除。 3. 可变密度收获模型 含有林分密度的收获预估模型主要用于现实收获量的直接预测。根据建模方法的不同可划分为以下三种。 (1)基于多元回归技术的经验方程 典型的可变密度收获预估模型为Schumcher(1939)收获模型: 1, (13,1) ln(M),b，bt，bSI，bG0123 式中 M—单位面积林分蓄积量; t—林分年龄; SI—地位指数; G—林分断面积; b,b为方程待定参数。 04 这一研究开创了定量分析林分生长和收获量的先河，类似的研究方法沿用至今。之后，许多研究者采用多元回归技术来预测林分生长或收获量。这类可变密度收获模型的基础模型为Schumcher(1939)蓄积收获曲线: ,,a/t11MaeM,或ln,, (13,2) ,00t 基于(13,2)式构造的可变密度收获模型的一般形式为: 1, (13,3) ln(M),,，,t，,f(SI)，,g(SD)0123 式中 f(SI)——地位指数(SI)的函数; g(SD)——林分密度(SD)的函数 ,以及β,β为方程参数。 0104 (13,3)式称作Schumcher收获模型。迄今为止许多学者均采用(10,6)式这一模型形式，构建了不同树种的全林分可变密度收获模型，如: (1)美国火炬松天然林(Clutter和Sullivn，1972)(英制单位) (13,4)ln(M),2.8837,21.236/t，0.0014441SI，0.95064ln(G) (2)台湾二叶松人工林(冯丰隆和罗绍麟，1986) (13,5)ln(M),2.8897614,5.31486/t，0.004749SI，0.0062714G (3)大兴安岭兴安落叶松天然林(蒋伊尹和李凤日，1989) ln(M),0.7402,14.14/t，0.04523SI，1.1850ln(G) (13,6) (2) 基于理论生长方程的林分收获模型 由于理论生长方程具有良好的解析性和适用性，近30年来，各国倾向于将稳定性较强的林分密度指标引入适用性广的理论生长方程，来建立林分生长和收获预估模型。常用的理论生长方程有:逻辑斯谛(Logistic) 方程、单分子 (Mitcherlich)式、坎派兹(Gompertz)方程、 考尔夫(Korf)方程和理查德(Richrds)方程等(详见实验十一)。 许多研究者使用这些理论方程拟合林分生长量和收获量，都取得较好的结果，这也说明这些方程具有较强的通用性和稳定性。从70年代开始，许多研究者开始研究这些方程中的参数与林分密度或单木竞争之间的关系，并将林分密度指标引入这些方程之中，预估各种不同密度林分的生长过程，这样建立的收获模型具有较好的预估效果，使模型也具有更强的通用性。 现以理查德方程为例说明利用这种方法建模的基本思路，理查德生长方程的基本形式为: ,ktc (13,7) y,A(1,e) 首先分析方程(13,7)中各参数、k和c与地位指数(SI)和林分密度(SD)之间的关系并建立函数关系，比如将最大值参数作为立地的函数:;而生长速率参数主要A,f(SI) 受林分密度的影响，与SI相关不紧密，故;关于形状参数c与立地条件和林分k,f(SD) 密度的关系尚无定论。最后，根据所建立的函数关系，采用再次参数化的方法将地位指数(SI)和林分密度(SD)变量引入(13,7)中来构造林分生长和收获预估模型。 以这种方法成功地建立可变密度收获模型的实例如下: 1) 兴安落叶松天然林断面积预估模型(张少昂，1986) 假设林分平均单株直径生长潜力的发挥程度随其所占有的林地空间的减少而下降，在此基础上，将林分密度指数(SDl)引入了Richrds生长方程，利用临时标准地资料分别地位指数(SI)建立了兴安落叶松天然林林分断面积预估模型: 0.1748843,4.931363 (13,8),,,,G,44.840321,exp,0.27817S,(t,4) 式中 G—林分每公顷断面积(SI,22m时，基准年龄为80年); 10000S, S——表示每株林木平均占有的林地面积，; SDI ,1.75887SDI—林分密度指数，。 ，，SDI,N，10/Dg 3)马尾松人工林断面积预估模型(唐守正，1991) 在(13,8)基础上，通过分析理查德(Richrds)方程中的渐近值()与地位指数(SI)的关系，将立地因子引入方程，建立了马尾松人工林断面积预估模型: 0.1999760.1771384.95745 (13,9),,,,G,30.1204SI1,exp,0.00524947(SDI/1000)(t,2.5) 式中: SI—地位指数(基准年龄20年); ,1.73SDI—林分密度指数，。 ，，SDI,N，20/Dg 4)大兴安岭北部地区兴安落叶松天然林断面积生长模型(李凤日，2003) 利用SDI作为密度指标，在几个假设的条件下将SDI引入Schumcher方程中，利用688块固定标准地数据建立了落叶松天然林断面积生长模型(10,17)。图10,4为SDI=600时， 不同立地(SI=12m,24m)条件下落叶松天然林林分断面积生长曲线。 0.5463,1.8265 (10,17)G,5.7148SIexp(,13.3893(SDI/1000)/t) 式中 G—林分断面积; SI—地位指数(基准年龄为100年); ,1.45415SDI—林分密度指数，。 ，，SDI,N，20/Dg 图10-4 不同立地落叶松林天然林断面积生长曲线(SDI=600) 4. 实验数据 大兴安岭东部地区1990年,1995年、1995年,2000年复测两次的150块兴安落叶松 固定标准地数据(文件名LYSDT.xls)。试用统计软件STTISTIC 6.0建立: (1) 利用各固定标准地的林分年龄(t)、地位指数(SI)和林分断面积(G/h)数据， 用Richrds 方程和Schunmcher方程建立兴安落叶松林分断面积生长模型，并绘图; (2) 利用多元回归模型建立兴安落叶松天然林最佳收获模型(要求模型中只含有, SI和G三个自变量:lnV=F(,SI,G)。因变量为lnV;自变量为:, 1/, SI, lnSI, G, lnG。) 四、思考题 1(林分生长量和收获量的关系? 2(可变密度全林分模型的特点, 3(林分生长规律, 五、实验报告 1(利用Richrds 方程和Schunmcher方程拟合兴安落叶松林分断面积生长模型的参数拟 合结果。 2(绘制兴安落叶松林分断面积生长曲线。 3(利用多元回归模型建立兴安落叶松天然林Schumcher收获模型的参数估计值及拟合 统计量。 实验十五、树木生物量的测定 一、目的 了解单株树木生物量的测定方法。 二、仪器、用具及资料 1(仪器、用具:轮尺(或围尺)、勃鲁莱测高器、锯、斧、皮尺、杆秤、小天平、 粉笔、塑料布和纸袋、记录用表、记录夹，铅笔、计算工具。 2(资料:根据野外测定的一株树木的干量、枝量和叶量数据计算树木地上部分生物量。 三、方法、步骤 森林生物量或称现存生物量是森林植物群落在其生命过程中所产干物质的累积量，它的测定以树木生物量测定最为重要。森林的生物量受到诸如林龄、密度、立地条件和经营措施的影响，其变动幅度非常之大。就同一林分内即使胸径和树高相同的林木，而其树冠大小、尖削度及单位材积干物质重量也不相同。在同龄林内，由于林木大小不同，根、干、枝叶干物质量对全株所占比率也不相似。森林生态系统的复杂性和森林生物量构成的多样性，一方面给生物量调查造成了许多困难;另一方面，由于森林生态系统结构的复杂性，使得森林生态系统具有长期稳定的森林结构，这为测定和了解森林生态系统的结构和了解其功能都提供了许多有利条件。因此，采取怎样有效的方法调查森林生物量，显然是一项重要的工作。 单株树木重量为干重、枝重、叶重及根重之合计。一般通过标准木或样木来测定。 树体在自然状态下含水时的重量称为鲜重，它是砍伐后立即称量的重量。干燥后去掉结晶水的重量称为干重。在外业中只能测得树木的鲜重，然后以各种方法将鲜重换算为干重， W干) ，其中可用最常用的换算方法是计算树木的干重比(P,W,W，PPPww干ww鲜W鲜 取样测定获得。 (一)树干生物量的测定 树干重量采用所谓全称重法，即将树木伐倒，摘除全部枝叶称其树干鲜重，采样烘干得到样品干重与鲜重之比，从而计算样木树干的干重。这种方法是测定树木干重最基本的方法，它的工作量极大，但获得的数据可靠。 可用干重比法、容积密度数、比容积等方法测定树干重量。本次主要用干重比法测定树干重量: 对选出的标准木(用平均标准木法或径级法)或样木伐倒，按树干解析方法，把树干截成若干段，量取各段中央(或大头、小头)带皮、去皮直径，并截取圆盘。立即测定每段长度、不包括圆盘厚度各区分段和每个圆盘的鲜重及材积，将量测和计算结果列入用表15—1中。如遇粗大木段不能一次称重时，可进一步锯成更短的原木。 按上述方法得各段的鲜重，合计之，得树干的全部鲜重(W)。 将所有圆盘装入塑料袋取回，在室内从各圆盘再取样，测定试样鲜重后，把试样放入烘箱干燥，一般在105?，经6小时左右，取出称重，如二次重量有不等，再放人烘箱烘，经6小时后取出称重，直到绝干状态。算出每个试样以鲜重为基础的含水率(或干重与鲜重之比)，再通过干重比(干重与鲜重之比值)把鲜重换算成绝干重。 Pw W,W，P (15,1)W干鲜 (二)树木枝、叶生物量的测定 树木枝重与叶重可用全数调查法、标准枝法、回归法、抽样调查法等各法测定。本次应用标准枝法测定枝、叶生物量。 所谓标准枝法是指在树木上选择具有平均基径与平均枝长的枝条，测其枝、叶重用于推算整株树枝、叶的重量。根据标准枝的抽取方式，该法又可分为:平均标准枝法和分级标准枝法。 (1) 平均标准枝法: 树冠的枝叶中具有平均枝的基径(d)和平均枝长(l),且其上着生的叶重大致0 近于平均叶重的树枝，称为平均标准枝。一般标准枝抽出数量，在15,以上时，可获得良好的效果。 一般计算侧枝(若为N枝)的算术平均值作为平均基径和平均枝长。再抽取15,以上的几个标准枝，分别量测侧枝的基径、带叶侧枝重、侧枝的鲜重、叶鲜重，将测定结果记入用表10—2中，则 nNN (15-2) 树木的枝重:W,(W，W，？？W),W12,aaaanainn,1i nNN 树木的叶重: (15-3)W,(W，W，？？W),W12,eeeeneinn,1i 我们通过近几年的实践，发现采用重量法选取标准枝更科学合理。具体方法是:将树木伐倒后，按顺序测定每个枝条(带叶)的鲜重，并计算出树木的平均带叶枝鲜重，按平均重量选取抽取10,以上的几个标准枝。 为测定含水率，一般需从各标准枝的枝条基部，中部和梢部分部取样，枝条样品的供100-200g供烘干用。从各标准枝各部分取树叶，充分搅拌、铺平，用“十字”取样叶，50g供烘干用。根据枝、叶样品的干重比(P)计算树木总枝、叶的W 干重。 (2)分级法 把树冠以力枝为准分上、中、下三三层，在每一层抽取标准枝，根据每层标准枝算出各层枝、叶的鲜重重量，然后将各层枝、叶重量相加，得到树木的枝重与叶重。在枝、叶变动较大时，可采用此法。将树冠分为上、中、下但在外业调查时，为了减少工作量,各层上的标准枝往往采用目估的办法确定，这种做法在很大程度上降低了该方法的准确性,尤其是在枝、叶变动较大时,这种做法将会完全丧失分级标准枝法的本意。由于将树冠分为上、中、下三层分别抽取标准枝，因此该方法能够较好地反映出树冠上、中、下枝和叶的重量，对树冠枝和叶的重量估计较平均标准枝法准确。 (三)树木根量的测定 以标准木或样木之伐根为中心，挖长，宽、深各1m的和在行间挖宽0.5m、长2m、深1m的两个坑。分层(0—30—50—100cm)，边挖边拣出全部根系，不要草根。按粗度分级(<0.2cm为细根:0(2—0.5为小根，0(5—2(Ocm为中根; 2(0—5(Ocm为大根;>5cm为粗根)，分别称其鲜重，并取样供烘干用。根桩部分单独称重并取样。 根量测定费时又费工，且不易取得精确结果。以上方法仅供参考。 四、思考题 (1)为什么要测定树木重量? (2)如何测定树木树干生物量，在测定树干生物量时，应该注意哪些问题, 五、实验报告 ? 1(提交树干重量计算结果(用表15—1) 2(提交枝、叶重量计算结果(用表15—2)。 用表15,1 树 干 生 物 量 测 定 表 重表1,1 标准地号: Z,405 标准木号:优势木 树种:樟子松 带皮干树 皮去皮干 带皮干 带皮干 皮样品皮样品树 皮 去皮干 带皮干干 重段号(m) 鲜 重 鲜 重鲜 重样品鲜重样品干重鲜 重干 重干 重干 重备 注 (g) (kg) (kg) (kg) (g) (g) (g) (g) (g) (g) 0-1m 12.75 365 183.7 1-2m 8.35 159 75.3 层号 1 2 3 2-3m 4.90 162 73.2 叶样品鲜重(g) 50 50 50 3-4m 6.00 108 45.4 叶样品干重(g) 20.94 21.16 21.5 4-5m 36.3 62 35.5 枝样品鲜重(g) 100 100 100 5-6m 2.25 98 36.8 枝样品干重(g) 38.6 38.8 41.0 6-7m 0.83 46 17.1 7-7.7m 0.126 47 19.1 调查者: 调查日期:2004年8月25日 枝 叶 生 物 量 测 定 表 重表1,2用表15,2 标准地号: Z,405 标准木号:优势木 树种:樟子松 层 轮枝带枝叶去 叶 一年生多年生带叶枝叶干去叶枝一年生 多年生 叶鲜重 号 号 枝号 鲜 重 枝鲜重 枝鲜重 枝鲜重 干 重 重 干 重 枝干重 枝干重 备 注 (g) (g) (g) (g) (g) (g) (g) (g) (g) (g) 1 1 37 25 12 1 2 34 1 3 18 1 4 38.5 2 1 38 2 2 108 63 43 2 3 100 2 上层 4 117 2 5 25 3 1 54 3 2 310 3 3 160 3 4 430 3 5 53 3 6 360 190 165 4 1 260 4 2 640 4 3 555 290 265 中层 4 4 219 4 5 900 5 1 1300 630 670 调查者: 调查日期:2004年8月25日 用表15,2(续) 枝 叶 生 物 量 测 定 表 重表1,2 标准地号: Z,405 标准木号:优势木 树种:樟子松 层 轮枝带枝叶去 叶 一年生多年生带叶枝叶干去叶枝一年生 多年生 叶鲜重 号 号 枝号 鲜 重 枝鲜重 枝鲜重 枝鲜重 干 重 重 干 重 枝干重 枝干重 备 注 (g) (g) (g) (g) (g) (g) (g) (g) (g) (g) 5 2 250 5 3 1380 6 1 1050 500 520 6 2 700 6 3 1480 6 中层 4 270 6 5 1440 7 1 970 370 600 7 2 1050 7 3 1660 7 4 162 8 1 430 8 2 1240 8 3 1930 8 4 705 8 5 1410 470 940 下层 9 1 2100 640 1460 9 2 888 9 3 1230 10 1 425 25 400 10 2 790 10 3 1100