三峡库区常见树种一元立木材积表的编制

王安　王松　文士发　王毅　张新　曹祖荣　张杰　赵军

摘要：林业案件查处过程中，滥伐或盗伐的林木无法测定树木胸径，通常是根据经验直接估计树木胸径后查阅《一元立木材积表》算出材积。如何利用树木地径科学地计算胸径和材积，本研究选择了马尾松、杉木、柏木、麻栎4个常见树种，通过实地随机抽样测量、数据分析、建模估算、分析汇总、实地验证，在三峡库区秭归县分析得出各树种地径与胸径的关系，编制出4个树种地径一元立木材积表，并在Excel中编制程序代入相关数据，制作出了地径一元立木材积计算表，选择树种后输入该树种的地径数值即得该树木的胸径和材积，实现了在办案过程中科学、快速、准确地测算立木材积的目标。

关键词：地径；一元立木材积表；常见树种；三峡库区

中图分类号：S758.2文献标识码：A文章编号：1004-3020（2023）03-0021-06

Compilation of a One-dimensional Timber Volume Table of Common Tree Species in Three Gorges Reservoir Area

Wang An Wang Song Wen Shifa Wang Yi Zhang Xin Cao Zurong Zhang Jie Zhao Jun

（1.Zigui Forestry BureauZigui443600;2.National Jiulingtou Forest Farm Protection Center of ZiguiZigui443604;

3.Xietan Forestry Station in ZiguiZigui443608;4.Shuitianba Forestry Station in ZiguiZigui443605;

5.Moping Forestry Station in ZiguiZigui443615;6.Jiuwanxi Forestry Station in ZiguiZigui 443623）

Abstract：In the process of investigating and handling forestry cases，trees that were cut indiscriminately or illegally，so the DBH（diameter at breast height） of the trees could not be measured.Usually，the volume was calculated by directly estimating the DBH of the trees based on experience and consulting the one-dimensional Timber Volume Table.How to scientifically calculate the DBH and volume by using the ground diameter of trees.In this study，four tree species of Pinus massoniana，Cunninghamia lanceolata，Cupressus funebris and Quercus acutissima commonly seen in Three Gorges Reservoir Area were selected to analyze the relationship between ground diameter and DBH of each tree species through field random sampling measurement，data analysis，modeling estimation，analysis summary and field verification in Zigui County，in Three Gorges Reservoir area，and a one-dimensional volume table for the ground diameter of each tree species was prepared，In addition，the program was compiled in Excel to substitute relevant data，and a calculation table of standing volume of one yuan of ground diameter was made.After selecting tree species，the DBH and volume of the tree species were obtained by inputting the ground diameter value of the tree species，which realized the goal of scientific，rapid and accurate calculation of standing volume in the process of handling the case.

Key words：ground diameter；one-dimensional timber volume table；common tree species；Three Gorges Reservoir area

在查處各种滥伐或盗伐林木的林业案件中，作出处罚决定前有一个重要的证据采集，就是当事人滥伐或盗伐林木的材积的测算。林木蓄积的大小是案件定性和罚款金额的唯一依据。在林业行政或刑事案件查处过程中，林木材积通常是用一元立木材积计算（林木1.3 m处的胸径［1］）。滥伐或盗伐林木都被当事人运出现场，只有伐桩存在，无法测定林木胸径。常用的解决方式有两种：一种是经验丰富的执法人员直接估算立木胸径再通过《湖北省一元立木材积表》［2］计算材积，此方法随意性较大，精度很难保证，影响了执法的公正性；另一种是在相同立地条件下寻找一定数量与被采伐树木相同树种、相同地径的样木，通过测量样木的胸径来确定被伐树木的胸径，再计算被伐树木的立木材积。此方法工作量大、过程繁琐，在实际执法中难以推行。因此，通过伐桩直径直接估算胸径，存在着很大的随意性，很不科学。

据统计，截至2010年，湖北省内对树木地径计算材积方程的研究仅限于潜江市杨金德对平原地区湿地松Pinus elliottii、水杉Metasequoia glyptrobides、池杉Taxodium ascendens、加拿大杨Populus×canadensis等4个树种的地径与材积关系的研究［3］，而山区县市尚未开展这方面的研究。山区与平原的立地条件存在很大的差异，不同树种的干形和生长势在不同立地条件下也有很大的差别。因此，对树木地径材积方程的系数进行适当地调整，才能测算出更准确的立木材积数据。四川省杨春齐、朱志芳等曾用柏木地桩与胸径按径阶建立了单株材积数字模型［4］，但本研究认为实测的地径和胸径数值精确到0.1 cm进行计算分析才会更加精准。针对以上问题，本研究选择了［5］马尾松Pinus massoniana、杉木Cunninghamia Lanceolata、柏木Cupressus funebris、麻栎Quercus acutissima 4个常见树种在三峡库区秭归县内在实地采集了大量样本数据，通过数据分析、建模估算、分析汇总、实地验证，分析得出各树种地径与胸径的关系，编制了各树种一元立木材积表，实现了办案过程科学、快速、准确地测算立木材积的目标。同时，在气候、立地条件及植被相似的三峡库区兴山县和巴东县对模型进行了实地验证，验证结果与秭归县实地验证结果差异很小，三峡库区其它相关地区可参考使用。

1研究区概况

秭归县地处鄂西，东经110°18′～111°0′，北纬30°38′～31°11′，海拔175～2 057 m。东与夷陵区交界，南与长阳土家族自治县接壤，西与巴东县相连，北与兴山县毗邻，地跨长江西陵峡两岸，位于三峡库区坝上库首。属亚热带季风气候区，年平均气温17～19 ℃，年平均降雨量1 493.2 mm，年平均无霜期为260 d。主要土壤类型有黄壤、黄棕壤、棕壤、石灰土、紫色土、潮土、水稻土等，在全国植被区划中属东部（湿润）常绿阔叶林区域。境内林木种类繁多，具有南北交汇的特点，主要植被类型是：低山、半高山地区主要分布有亚热带针叶林、常绿阔叶林、落叶阔叶林与针阔混交林，为全县树种最丰富的地区。高山地区主要为落叶阔叶林、飞播针叶林。主要树种有马尾松、华山松Pinus armandii、油松Pinus tabuliformis、杉木、柏木、刺槐Robinia pseudoacacia、栎类、柑橘Citrus reticulata、板栗Castanea mollissima、茶Camellia sinensis等。境内海拔1200 m以上，主要以油松、华山松、日本落叶松Larix kaempferi及天然落叶阔叶林为主；海拔800～1 200 m地带，以天然马尾松、栎类、杉木、板栗、杜仲Eucommia ulmoides、茶叶为主；海拔800 m以下山区，以天然和人工马尾松、柏木、刺槐、柑橘为主。

兴山县地处鄂西，长江西陵峡以北，地处秦巴大山区，东经110°25′～111°06′，北纬31°04′～31°34′之间。东临宜昌、保康，西与巴东毗邻，南接秭归，北抵神农架林区，海拔109.5～2 426.9 m，属亚热带大陆性季风气候，年平均气温在15.3 ℃左右，年平均无霜期217 d，年平均降水量为900～1 200 mm。有中亚热带常绿阔叶林和北亚热带常绿落叶阔叶混交林两个林带。海拔500 m以下为常绿阔叶林带，代表树种以樟科、壳斗科常绿阔叶树种为主，海拔500～1 300 m为针叶、落叶阔叶混交林带，代表树种以马尾松、杉木、栎类等为主，海拔1 300 m以上为落叶阔叶林、针叶林带，代表树种以巴山松Pinus henryi、华山松、槲栎Quercus aliena为主。

巴东县地处鄂西南，长江三峡中段，东经110°04′～110°32′、北纬30°28′～31°28′。东连宜昌兴山、秭归、长阳，南接五峰、鹤峰，西交建始、重庆、巫山，北靠神农架林区。海拔66.8～3 005 mm，属亚热带季风区，年平均温度14～23 ℃，无霜期最长为311 d，最短173 d，年平均降水量为978.6 mm。森林植被分布情况与秭归县、兴山县相似。

2材料与方法

2.1材料

钢围尺、油漆、粉笔、1.3 m木棍、砍刀、记录夹。

2.2样地设置及样木调查方法

林地抽样调查选在湖北省宜昌市秭归县泄滩乡、水田坝乡、归州镇、磨坪乡、梅家河乡、九畹溪镇、杨林桥镇、屈原镇的马尾松、杉木、柏木、麻栎等不同树龄、坡度、海拔的天然林。2021年6～11月，在8个乡镇随机选择调查点35个，实测样木13 200株（起测胸径≥5 cm），马尾松、杉木、柏木、麻栎各3 300株。每株样木用钢围尺實测地径和胸径（树干1.3 m处），数值精确到0.1 cm作为样本数据记录于外业调查表。若树干基部为畸型，则地径测量部位提高至树干正常部位，再向上量1.3 m处为胸径测量部位；若树干1.3 m处为畸型，则在畸型处上下10 cm部位测量两处平均后的数值作为该树木的胸径。

2.3数据录入与处理

2.3.1数据录入

将外业调查表中的样本逐一编号，在Excel中录入各样本的胸径、地径、地点、坡度、海拔，数值精度到0.1 cm。

2.3.2数据处理

将每个树种实测株数的90％，既每个树种随机抽取3 000株作为建模样本，并通过Excel数据分析功能进行地径与胸径相关性分析，建立地径与胸径线性回归模型，同时计算各模型的回归相关系数并进行统计假设检验［6］，编制地径立木材积表。在剩余样本中各随机抽取210株作为验证数据组，对模型进行检验。

3结果与分析

根据现有植物生理学理论研究［7］，树木各器官之间在生长发育过程中具有相关性。同时从现实观察研究发现，乔木树主干成圆锥形状，地径与胸径应该满足一元的线性相关性。从统计数据的散点分布图也可发现，无论是阔叶树种，还是针叶树种，地径、胸径呈现出明显的线性相关性［8］，但不同树种之间相关度略有差异，说明不同树种的生物学特性与其生长势有关联，数据分析发现不同树种拟合程度高由高到低为杉木、柏木、麻栎、马尾松。

3.1地径与胸径的相关性分析

根据对不同树种林分的调查数据发现，不同树种的地径与胸径的回归关系都是趋向于线形（图1）。

3.2地径与胸径的回归关系分析

本研究对地径与胸径的回归模型进行了分析。利用测量的数据，进行回归计算，建立地径与胸径的关系式（表1）。

3.3地径一元材积模型的验证

3.3.1调查区对模型验证

3.3.2兴山县、巴东县对模型实地验证

2022年6月14～17日项目组在秭归县相邻的兴山县昭君镇的青华村、陈家湾村、响龙村和巴东县茶店子镇的茶店子村对4个树种的地径一元材积模型进行了实地随机验证。验证方法：每个树种在两地各随机选择30株实测地径和胸径，利用4个树种的地径一元材积模型计算的立木材积和胸径与利用《湖北省一元立木材积表》计算的立木材积和实测胸径相比较。经计算，4个树种的平均胸径绝对误差在0.1～0.4 cm，相对误差在0.6%～3.1%；材积绝对误差在0.002 2～0.009 3 m3，相对误差在0.7%～4.8%（表3、表4）。

通过表2～4和图2可以看出，4个树种在秭归县、兴山县、巴东县三地实地验证的胸径误差率均在±3%左右，材积误差率在±5%以内，符合《森林资源规划设计调查主要技术规定》第37条［9］和《国家森林资源连续清查技术规定》第七条［10］规定的调查允许误差，可以证明本研究建立的4个树种的地径与胸径关系式在三峡库区相关山区县市可以参考使用。

3.4编制地径一元立木材积表

将4个树种的地径与胸径关系式，导入《湖北省一元立木材积表》编制出了4个树种的地径一元立木材积表（表5～8）。

3.5编制地径一元立木材积计算表

本研究根据以上完成的杉木、柏木、麻栎、马尾松地径立木材积表的数据，录入Excel形成地径立木材积比对数据库。通過Excel的行查询、匹配函数等功能，写入程序制作了地径立木材积计算表。只需要在表格中选择待测树种、实测地径，便可以快速计算出对应胸径、立木材积（表9）。

4结论与讨论

（1）本研究所编制的地径一元材积表经样本数据检验，系统误差符合《森林资源规划设计调查主要技术规定》和《国家森林资源连续清查技术规定》规定的质量检验要求及调查允许误差范围内，说明该地径立木材积表可应用于立地条件相同的湖北省西部地区及三峡库区山区县市进行材积计算，提高林政执法计算材积的准确度，有助于案件定性准确，减少争议，规避了执法人员的办案风险。同时，对森林经营管理、森林资源调查、林业雪灾调查、限额采伐管理等方面都有广泛的推广和应用价值。

（2）根据测算的地径一元材积表，利用Excel行查询、匹配函数等功能编制的地径一元材积计算表，通过选择树种、输入地径，便可以快速测算出对应树种的立木材积，提升了材积计算速度。

（3）克服了以往类似研究文献中对地径一元立木材积表按径阶计算编制的不足，用大量实测并精确到0.1 cm数据进行计算分析，与《湖北省一元立木材积表》相对应，提高了利用地径测算立木材积的精度。

（4）通过对4个树种的地径与胸径进行了一元线形回归分析，与以往类似研究文献相比缺少了地径与树高的关系分析。在实际工作中，树高测量不是很准确，大多是估计值，且耗时间，因此基于地径测算材积不建议考虑树高因素。若考虑4个树种在不同立地条件下，对海拔、坡度、土壤厚度等多个因子进行多元分析，计算的立木材积会更精确。

参考文献

［1］李凤曰．测树学（第四版）［M］．北京：中国林业出版社，2019：49.

［2］湖北省林业勘察设计院.湖北省一元立木材积表［Z］.1985.07.

［3］杨金德.利用伐桩估测立木材积的研究［C］.首届中国林业学术大会论文集.2005：281-290.

［4］杨齐春，朱志芳等.利用柏木伐桩信息建立单株材积数学模型［J］.四川林业科技.2010，31（6）：101-102.

［5］彭镇华.中国长江三峡植物大全［M］.北京：科学出版社，2005：127-135，699-700.

［6］阮桂海．数据统计与分析［M］．北京：北京大学出版社，2005.7.

［7］王忠．植物生理学（修改版）［M］.北京：科学技术文献出版社，1999.6.

［8］杜玖英.湿地松胸径与地径关系的研究［J］.安徽林业科技.2014，40（3）：29-32.

［9］国家林业局.森林资源规划设计调查主要技术规定［S］.2003：30.

［10］国家林业局.森林资源连续清查技术规定［S］.2014：4.

（编校：郑京津）