塞罕坝地区云杉立木材积表的研究.pdf
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1、第38 卷第3期2023年7 月文章编号:2 0 96-47 49(2 0 2 3)0 3-0 2 7 5-0 7引文格式:付立华,张菲,张岩,吴梦宇,程顺,许中旗.塞罕坝地区云杉立木材积表的研究 J.林业与生态科学,2 0 2 3,38(3):275-281.FU Lihua,ZHANG Fei,ZHANG Yan,WU Mengyu,CHENG Shun,XU Zhongqi.Study on the volume table of liv-ing tree for spruce in Saihanba areaJJ.Forestry and Ecological Sciences,202
2、3,38(3):275-281.林业与生态科学FORESTRY ANDECOLOGICAL SCIENCESDOI:10.13320/ki.hjfor.2023.0035Vol.38 No.3Jul.2 0 2 3塞罕坝地区云杉立木材积表的研究付立华1,张菲1,张岩1,吴梦宇程顺1,许中旗(1河北省塞罕坝机械林场总场,河北围场0 6 8 46 6;2 河北农业大学林学院,河北保定0 7 10 0 0)摘要:森林蓄积是森林生物量的主要组成部分,是各类森林资源监测的重要指标,为了准确估算塞罕坝地区云杉蓄积量,指导该地区云杉林的经营,本研究基于塞罕坝地区云杉样木实测数据,建立了该地区云杉林的二元材积
3、模型和一元材积模型,根据以上2 个模型构建了塞罕坝地区云杉林的二元立木材积表和一元立木材积表,并分析了经营措施对云杉林高径比的影响,比较了2 个立木材积表的适用性,得出以下结论:(1)云杉林的高径比随抚育强度的增加而降低,随密度的增加而增加;(2)塞罕坝云杉林最优的二元、一元材积模型分别为V=0.00008506D).969HO0.684,V=0.000140D-.400;(3)应用t检验证明在塞罕坝地区,以上2 个材积模型建立的材积表均有良好的适用性;(4)一元材积表计算出的未抚育林分蓄积量比二元材积表偏低,而抚育后计算出的云杉林蓄积量则略高于二元材积表的计算结果。关键词:塞罕坝地区;云杉;
4、立木材积表;间伐中图分类号:S750文献标志码:AStudy on the volume table of living tree for spruce in Saihanba areaFU Lihua,ZHANG Fei,ZHANG Yan,WU Mengyu?,CHENG Shun,XU Zhongqi?(1 Saihanba Mechanized Forestry Center of Hebei Province,Weichang 068466,China;2 College of Forestry,Hebei Agricultural University,Baoding 071000
5、,China)Abstract:Forest volume was a major component of forest biomass and an important monito-ring index of forest resources.In order to estimate the spruce stand volume accurately,andguide the management activities of spruce in the Saihanba Mechanized forestry Farm,a two-variable stand volume model
6、 and a one-variable stand volume model for spruce forests wereestablished based on the measured data of sample trees.Based on the above two models,thetwo-variable stand volume table and the one-variable stand volume table of spruce were con-structed in the area.The effects of management measures on
7、the height-diameter ratio ofspruce were analyzed,and the applicability of the two stand volume tables were compared.收稿日期:2 0 2 2-10-17基金项目:承德国家可持续发展议程创新示范区建设科技专项项目(2 0 2 0 0 8 F025)。第一作者:付立华(198 3-),女,河北承德人,硕士研究生,高级工程师,研究方向为森林经营管理。通信作者:许中旗(197 1-),男,河北饶阳人,博士,教授,研究方向为森林生态。276The results showed that:(
8、1)The height-diameter ratio of spruce decreased with the increaseof tending intensity and increased with the increase of stand density.(2)The two-variableand one-variable stand volume models for spruce were V=0.00 085 06D1.969 H0.68,and V=0.000 140D:.00,respectively.(3)The ttest results showed that
9、the volume tables estab-lished by the two models had good applicability in the Saihanba area.(4)The volume calcu-lated by one-variable volume table was lower than that by the two-variable stand volume ta-ble in untended stand,while the stand volume of tended stand was higher when calculated byone-va
10、riable volume table.Keywords:Saihanba area;spruce;volume table of living tree;thinning林业与生态科学第38 卷全面提高森林资源经营与管理水平是实现森林资源可持续利用的基础1。因此,立木材积表作为森林经营管理的重要工具之一,得到了越来越多的重视。立木材积表作为林业中最重要的基本数表之一,同时也是林业调查规划设计的重要工具 2-3。可按照查定材积时需要测定的立木因子(胸高、树高等)数量的不同分为一元、二元和三元材积表。其中,二元材积表最为常用,因为一元材积表数据获取相对容易,其应用也较为广泛。云杉(Picea m
11、eyeri)是塞罕坝地区广泛种植的优良树种,种植数量仅次于樟子松和油松,其优点有生长较快、材质优良、生产力高和较高的经济效益等,适宜于生长在气候?爽、湿润的地区,尤其是排水性良好、肥沃疏松的砂壤土-5。我国目前已有贵州地区、青海地区、四川地区和甘肃地区的云杉材积表的发表,但是在不同的地区,云杉的生长特征会有明显差异,其他地区的材积表难以在塞罕坝地区推广使用 6-9。因此,本试验以塞罕坝地区的云杉林为研究对象,计算得到了该地区云杉林的一元和二元立木材积模型,并根据其构建了该地区云杉林的立木材积表,同时比较了不同立木材积表对云杉蓄积量计算结果的差异,为该地区云杉林蓄积量的准确估算提供科学依据,对指
12、导塞罕坝地区森林经营技术措施,充分发挥森林的三大效益具有重要作用 11-12 。1试验地概况塞罕坝机械林场(E11651117 39,N42 0242 36)位于河北省最北部,与内蒙古自治区交界处,是坝下与坝上过渡带和森林一草原、森林一沙漠交错带,海拔10 10 19 40 m,总经营面积为93501.78hm,有林地面积7 47 7 7.45hm,活立木蓄积量10 36 7 9 7 0 m,森林覆盖率8 2%,其中云杉所占的比例约为5%,多分布在海拔130 0 m以上区域。塞罕坝林区年均气温一1.3,极端最高气温33.4(2 0 0 0 年),极端最低气温一43.3(2 0 10年)。无霜期
13、短年均6 4d。年均降水量46 0 mm,积雪长达7 个月。年平均蒸发量1339.2 mm,年均相对湿度为6 8%。年均大风日数53d,最多年份达114d。属于寒温带大陆性季风气候,其特点是冬季漫长、寒冷干燥,春季较短且多风,夏季不明显、光照相对较强;叠夜温差大,降水少、蒸发量大,易春旱;该地区灾害性天气较为频繁。塞罕坝林区的土壤主要为棕壤,更适宜云杉生长。2研究方法2.1样地调查2018年5一9月,经过前期调查和实地考察,在塞罕坝机械林场所管辖的4个林场内,根据塞罕坝机械林场的云杉生长情况,采用典型取样的方法,选取不同年龄、不同立地条件、不同林分密度、不同抚育状况的云杉林,设置9块标准地,每
14、块标准地面积为6 0 0 m。其主要林分因子见表1。在每1块样地内进行测量调查,调查内容包括胸径、树高、枝下高、冠幅、地理坐标等。测量用到的仪器主要有胸径尺、测高器、皮尺等,同时记录下来每块样地的地理坐标、海拔高度、土层厚度、坡度、坡位、坡向等指标。在此基础上,在每块标准地内分别选择生长正常、无病虫害、不断梢的正常木作为解析木,共获得36 株解析木数据。第3期样地年龄海拔/mPlotAge1422423424425426387408389412.2二元材积表编制方法把所有的解析木数据分成2 组,一组为2 7 株,另一组为9株,用第一组来建立二元材积模型,用另一组来进行模型的验证。采用的模型有以
15、下6 种:V=aDHc(1)V=a+bD+cH(2)V=a+bD+cH3(3)V=a+bD+cD H(4)V=a+bD+cDH+dH(5)V=a+bDH+cDH+dH(6)式中:a、b、c、d 均为常数;V为材积;D为胸径;H为树高。用上述6 个模型进行拟合,应该选择决定系数最大,同时残差平方和最小的模型来编制二元立木材积表 132.3一元材积表编制方法把所有的解析木数据同样分成2 组,一组为2 7株,另一组为9株,用第一组来建立一元材积模型,用另一组来进行模型的验证。一元材积模型选用公式:V=D,获得模型后将各径阶代人,便获得一元材积表。2.4数据统计使用Excel2019和SPSSStat
16、istics22软件进行所有试验数据的统计及拟合分析,采用SPSSStatistics22的单因素方差分析和Duncan多重比较进行检验(=0.05)。3丝结果与分析3.1云杉高径比的变化3.1.1不同抚育强度下不同林木类型高径比的比付立华,等.塞罕坝地区云杉立木材积表的研究表1各样地概况Table 1General information of samples plot坡位胸径/坡向坡度/ElevationAspect1 7281 728165416501 6531.798189518951 845277密度/抚育状况树高/mSlopecmSlopeposition/坡底/坡底北11东北13
17、东北10/(株hm-2)HeightDBH13.113.8中坡位18.2中坡位19.5中坡位17.6坡底14.9漫甸16.8漫甸16.8/漫甸较不同林木类型高径比见图1。高径比是指树高与胸径的比值(H/Di.3值)。高径比大小直接影响木材的干型、材质及林木抗风能力。一般认为,林木的高径比不应大于10 0,大于10 0 意味着林木干型过于细长,其抗风倒及风折的能力较差,出材量较低。180160F140F120100806040200图1不同林木类型高径比的比较Figure 1 Comparison of height to diameter rateof different tree types
18、注:不同小写字母表示林层中处于相同地位的林木不同抚育强度在0.05水平上差异显著(P 标准木 优势木。这是由于优势木在林分中处于优势地位,其胸径生长受林分之间的竞争影响较小,导致尽管其树高高于平均木但其高径比仍低于平均木。同时,从图1还可以看出,高强度抚育林分无论是优势木还是被压木的高径比均小于10 0,而未抚育林分的标准木高径比接近10 0,其被压木ConditionStand densityof thinning11.6325012.03 23313.0100012.7105012.0131712.3281710.9113311.4111716.111.8b优势木Dominal tree林
19、木级别Treeclassification口高强度抚育:低强度抚育;口未抚育未抚育未抚育高强度抚育高强度抚育高强度抚育未抚育高强度抚育高强度抚育2100低强度抚育ab标准木Sample treeb被压木Suppressed tree278的高径比高达142.45,这说明未抚育林分的部分林木材质和干型较差,因此需要抚育来提高其整体林木的材质以及林分蓄积。由图1可知,高强度抚育、低强度抚育以及未抚育林分中的优势木高径比分别为:6 0.0 4、6 5.31和林业与生态科学0.40mJ=0.0002 0143147200.35R=0.84650.30/0.250.200.15第38 卷0.1075.2
20、3,未抚育林分的优势木高径比 低强度抚育的林分的优势木 高强度抚育的林分的优势木,且它们之间存在显著差异。标准木和被压木与优势木得到的结果相同,在0.0 5水平上不同抚育措施下林木的高径比存在显著差异,这说明在林层中处于相同地位的林木抚育强度越大,林木的高径比越低,即:未抚育 低强度抚育 高强度抚育。3.1.2密度对高径比的影响高径比对云杉林密度的响应见图2。800.050.0000.400.350.300.250.200.150.105树高/mHeight(a)材积与树高的回归关系J=0.000 140 x:240498R=0.990688%101580201800.051600.00140
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