第7章林分材种出材量测定

1、第7章 林分材种出材量测定内容提要内容提要1.材种划分和材种材积测定材种划分和材种材积测定 2.材种结构规律材种结构规律3.林分材种出材量测定方法林分材种出材量测定方法 4.一元材种出材率表的一元材种出材率表的 编制编制概述 蓄积量相等的两个林分，由于林分结构及木材质量的不同，其材种材积(即材种出材量)会有很大的差异，而使两个林分的经济利用价值也不相同。 为了对森林资源的数量(蓄积量)和质量(材种出材量)做出确切全面的评价，正确合理经营森林，如营林抚育强度、次数、间隔期及抚育方式等技术措施，必须对森林资源的经济价值做出评价。 第一节第一节 伐倒木材种划分和材种材积测定伐倒木材种划分和材种材积测

2、定 一、基本概念一、基本概念 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(whole stem)。 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造材。 贮木场归塄贮木场装车直接造原木贮木场选材板材和方材一、基本概念一、基本概念 经济材(assortment log)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(fuel wood)指不符合经济材标准但仍可以作为燃料

3、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或商用材(Merchantable timber)。 废材(refuse wood, wastewood)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。 二、木材标准二、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）原木 根据国家颁布的木材标准(1984)中规定，

4、原木分为三大类：直接用原木，包括直接使用的支柱、支架的原木(如坑木、电杆、檩材等材种)。特级原木，包括用于高级建设装修、装饰及各种特殊需要的优质原木(如胶合板材等)。加工用原木，又分为针叶树加工原木及阔叶树加工用原木，主要包括用于建筑、船舶、车辆维修、包装、家具、造纸等原木(如造船材、车辆材、胶合板材、造纸材、枕木、机台木等材种)。 （一）原木 木材标准中，对原木材质缺陷(如漏节、边材腐朽、心材腐朽、虫眼、弯曲等)规定了限度标准。 对于加工用原木，又根据材质缺陷限度分为三个等级。 “直接用原木坑木(GB1421995)” 见P144。 特级原木，针叶、阔叶树加工用原木树种，主要用途、尺寸、公差

5、、分等均分别制定了国家标准。 （二）杉原条杉原条 在木材标准中规定，经过打枝、剥皮、没有加工造材的杉木（含水杉、柳杉）伐倒木，称为杉原条。 杉原条的用材长度为5m以上，检尺径分为大、中、小三级 ： 杉原条分级标准杉原条分级标准 分 级 检 尺 径 (cm) 小 径 中 径 大 径814162022以上（三）锯材（三）锯材 原木经过进一步加工而成的各种不同规格的板材，称作锯材。根据锯材的尺寸（长度、宽度、厚度）可分为普通锯材和特等锯材。 在普通锯材中，有按板材的厚度可分为三类。 锯材分类标准锯材分类标准 (mm)分分 类类厚厚 度度宽宽 度度尺寸范围尺寸范围 进级进级薄薄 板板12,15,18,

6、215024010中中 板板25、3050260厚厚 板板40,50,6060300三、伐倒木造材原则三、伐倒木造材原则(1)先造大材，后造小材，充分利用木材。(2)长材不短造，优材优用。(3)逢弯下锯，缺点集中。对于木材缺陷(节子、虫眼、腐朽等)应尽量集中在一个或少数材种上，而弯曲部分则应适当分散，尽量不降低材种等级。(4)按规定留足后备长度(一般为5cm)，下锯时应与树干垂直。(5)对于粗大的枝桠可造材时也应造材，充分利用木材资源。具体要求原木造材贯彻合理使用木材和节约木材的原则,具体要求如下：（1）在原条造材基础上，按材种规格标准进行划线，确定材种等级并检尺。在划线时，要留出锯口损失量，

7、一般为2cm。（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。四、材种材积测算四、材种材积测算1原木材积测算原木材积测算 原木长度为原木大小头两端断面之间最原木长度为原木大小头两端断面之间最短处的距离。短处的距离。 原木直径检量不采用中央直径，而是检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。量原木小头去皮直径。 原木材积计算原木材积计算 ：根据原木检尺径及长度：根据原木检尺径及长度由原木材积表中查得由原木材积表中查得 。1原木材积测算原木材积测算

8、 检尺径自412cm的小径原木: 检尺径自14cm以上的原木： 10000)2 . 045. 0(7854. 02LDLV10000)10()14(000125. 0005. 05 . 0(7854. 0222DLLLLDLV2原条材积测算原条材积测算原条长度检量：从锯口量至梢端短径足6cm处止，以1m进位，不足lm的作梢端舍去，经进舍后的长度为检尺长。 原条直径检量：原条直径应在离大头斧口（或锯口）2.5m处检量，以2cm进位，不足2cm时，凡足1cm进位 。原条材积测算：查“杉原条材积表(GB481584)” 。2原条材积测算原条材积测算 检尺径为8cm的杉原条材积计算公式为： 检尺径自1

9、0cm以上的杉原条材积计算公式为：1004902. 0LV10000)48. 0()50. 3(39. 02LDV3锯材材积测算锯材材积测算 锯材长度m为单位，进级单位1cm 锯材宽度、厚度以mm为单位，量至mm，不足1mm舍去。 锯材材积计算：根据各种尺寸锯材的长度、宽度及厚度直接由锯材材积表(GB44984)中查得，或由公式：1000000TWLV第二节第二节 林分材种出材量测定林分材种出材量测定 一、材种结构规律一、材种结构规律 材种出材率 材种材积占其相应的总带皮材积的百分比 。 材种出材率曲线林分中各材种出材率与胸径的相关曲线 。 材种结构规律 林分中各材种出材率随胸径的变化规律 。

10、 林分直径结构是林分材种结构的基础。 一、材种结构规律一、材种结构规律材种出材率曲线 林分材种结构规律 ：经济用材出材率 在小径阶处较低，随径阶增大而逐渐上升，以后上升速率变缓，到特大径阶之后有时略呈下降的趋势。 薪材出材率 在小径阶处较高，随径阶增大而下降，以后下降速率变缓。 废材出材率 在小径阶处较高，继而随径阶增大而下降。至一定径阶后基本持平稳状态。废材出材率杉木材种出材率曲线 材种出材率曲线的绘制材种出材率曲线的绘制 材种出材率曲线： 以各径阶材积合计为100，分别经济材，薪材及废材出材率绘制随手曲线。 经济用材出材率曲线：以经济用材为100，绘制经济材各材种出材率曲线。 材种出材率整

11、列：据调整后的各条材种出材率曲线，以径阶为单位进行整列，以径阶带皮材积为100，计算出经济用材中各名目材种材积占径阶带皮材积的百分数值，即为材种出材率。 二、实际造材法二、实际造材法 林木的材种材积受其大小和材质等因素的影响，即使同等大小的林木，由于干形、病腐、弯曲等材质状况的不同，其材种材积也会有很大的差异。 在林分材种出材量的测定中，通常采用伐倒一定数量的林木进行实际造材，并依据实际造材结果推算林分材种出材量，这种方法称为实际造材法。 伐倒用于实际造材的林木称作样木，而样木的确定方法可分为机械抽样法和径阶比例法。 二、实际造材法二、实际造材法1径阶比例样木的确定：按径阶比例样木的确定：按1

12、0比例。比例。2样木造材：根据国家木材标准及合理造材的样木造材：根据国家木材标准及合理造材的原则对样木进行造材。原则对样木进行造材。 3造材资料整理：别径阶计算各材种造材资料整理：别径阶计算各材种(去皮去皮)材材积占带皮总材积的百分数，即材种出材率。积占带皮总材积的百分数，即材种出材率。 4林分材种出材量计算：根据每木调查结果，林分材种出材量计算：根据每木调查结果，利用材积表计算出各径阶材积，然后使用实际利用材积表计算出各径阶材积，然后使用实际造材材种出材率表，分别径阶计算出各材种材造材材种出材率表，分别径阶计算出各材种材积，合计可得到林分积，合计可得到林分(或标准地或标准地)的材种出材量的材

13、种出材量 经济材材种规格表经济材材种规格表 （GB14284 ）材种级别材种级别小头去皮直径小头去皮直径（）（）材长材长（m）适用材种适用材种进级进级单位单位大径原木262m以上枕资、胶合板材1.0m中径原木2024（19.0-24.9cm）2m以上造船材、车辆材、一般用材、桩木、特殊电杆等1.0m小径原木618（5.018.9cm）2m以上二等坑木、小径民用材、造纸材、普通电杆、车立桩等1.0m短小材短材14小材 412(3.012.9cm)0.41.8m1.04.8m简易建筑、农业、包装、家具用材1.0m薪炭材4cm以上0.5 m以上造纸材；腐朽和弯曲超过允许界限0.5m三、一元材种出材率

14、表法 一元材种出材率表和一元材积表相类似，它是根据林木胸径一个因子确定材种出材率的数表 。 根据每木检尺结果，利用一元材积表计算各径阶林木带皮总材积。然后，利用一元材种出材率表，分别径阶查定各材种出材率、乘以相应径阶带皮总材积，即为各材种材积。 各径阶同名材积之和，为林分该材种材积值，林分各材种材积值之和，即为林分材种出材量。 大兴安岭北部落叶松一元材种出材率表大兴安岭北部落叶松一元材种出材率表 径阶径阶(cm)(cm)平均树平均树高高(m)带皮材积带皮材积(m3)树皮率树皮率(%)经济材经济材(%)薪材薪材(%)废材废材(%)大径材大径材中径材中径材小径材小径材短小材短小材合计合计68.49

15、0.0128116.2765.1065.103.7131.19810.230.0269417.2253.5114.9268.432.3229.241011.780.0476117.6261.558.8770.422.1627.421213.180.0753417.7266.824.3971.212.6826.101414.430.1102417.7370.271.8772.153.6124.241615.580.1507517.3172.081.6573.734.7821.491816.610.1997417.2172.241.3873.626.0820.302017.560.2561317.

16、0972.091.1373.227.4319.352218.420.3192516.9671.950.8872.838.7818.392419.210.3892816.8223.0148.370.6672.0410.0917.872619.930.4656716.6833.1236.360.3869.8511.3418.812820.600.5483616.5340.9126.670.2667.8312.4919.683021.210.6368916.3912.3030.3022.890.4665.9513.5320.523221.770.7309416.2517.2331.3415.810.

17、2464.6314.4520.923422.280.8297816.1221.3528.9613.150.4163.8715.2320.903622.760.9341115.9830.6421.9611.160.2063.9615.8620.183823.201.0428915.8533.7121.869.070.3364.9716.3418.694023.601.1556015.7336.7718.3110.110.1565.3516.6617.99三、二元材种出材率表三、二元材种出材率表(材种表材种表)法法 根据材种出材量随直径和树高的变化规律，所编制的材种出材率表称作二元材种出材率表。

18、我国主要用材树种的二元材种出材率表是按树高级编制的，这种表在我国一般被称为“材种表” 。 按树高级分别编制一元材种出材率表，编制方法与上述图解编制方法完全相同，只是在确定出各树高级每个材种出材率数值以后，在各树高级之间要进行必要的调整，以使同一径阶同名材种出材率数值随树高级的变化能保持应有的规律性。 黑龙江省落叶松人工林树高级材种出材率表（节录）黑龙江省落叶松人工林树高级材种出材率表（节录） 树高级树高级 胸径(cm)树高(m)带皮材积(m3)去皮材积(m3)树皮率(%)材种出材率（%）废材率(%)大径材中径材小径材短小材薪材合计67.40.0290.02224.628.035.863.836

19、.2810.10.0580.04522.750.119.469.530.51012.40.1010.07921.265.28.373.526.51214.50.1550.12420.169.95.875.724.31416.30.2220.17919.173.53.877.322.71617.80.2990.24418.327.748.72.278.621.41819.20.3970.32717.641.436.12.279.720.32020.50.5010.41617.056.722.71.180.519.52221.60.6180.51716.464.116.01.181.218.824

20、22.70.7510.63115.923.543.114.31.081.918.12623.60.9060.76615.536.635.69.40.882.417.62824.51.0670.90715.046.727.18.40.782.917.13025.21.2231.04414.655.720.17.20.483.416.6利用材种表计算林分材种出材量的工作程序 :1.标准地调查：每木检尺，应按经济材树、半经济材树、薪材树分别记录，并测定一部分林木的胸径和树高，绘制树高曲线，并根据Dg和H由树高级表中确定该林分所属的树高级。2.半经济用材树的合并：根据标准地每木检尺记录，将其中的半经济

21、用材树按照一定比例合并到经济用材树及薪材树中去。 3.根据确定的林分所属树高级，选用相应的树高级材种表：依据上述分类检尺(或合并后)的结果，查定每个径阶各材种出材率。 第三节 一元材种出材率表的编制一元材种出材率表的编制 一元材种出材率：根据胸径一个因子与材种出材率之间关系编制的数表。 材种出材率表的编制方法： （1）削度方程法 （2）材积比法 材积比：经济材材积与总材积的之比（）。三、削度方程法（一）资料的收集和整理（一）资料的收集和整理1）标准地的选择）标准地的选择 分别地区、优势树种（组）、起源、龄分别地区、优势树种（组）、起源、龄组（近成过）设置标准地。组（近成过）设置标准地。 标准地

22、设置条件、形状、大小、面积标准地设置条件、形状、大小、面积等同前。等同前。2）标准地调查）标准地调查 除了标准地常规调查外，还要测定：除了标准地常规调查外，还要测定：（一）资料的收集和整理（一）资料的收集和整理（1）造材样木的选取）造材样木的选取 标准地每木检尺的同时，分别树种、分别径阶按机械抽标准地每木检尺的同时，分别树种、分别径阶按机械抽样法确定造材样木（样法确定造材样木（20强度。避开强度。避开1.3米以上分岔木。）米以上分岔木。） （2）造材样木的区分和测定）造材样木的区分和测定 造材样木伐倒前测定胸径。伐倒后砍掉枝桠，量测伐根高，造材样木伐倒前测定胸径。伐倒后砍掉枝桠，量测伐根高，查

23、数伐根年轮（注意根腐），伐根以上树干长查数伐根年轮（注意根腐），伐根以上树干长 。将树干采用中央断面积区分法按将树干采用中央断面积区分法按2m，1m或或0.5m进行区分，进行区分，并测定根部、胸径、各中央位置及梢底处的带皮、去皮直并测定根部、胸径、各中央位置及梢底处的带皮、去皮直径和梢头长。径和梢头长。树干量测树干量测 ：测定树干各相对高度：测定树干各相对高度：0.00H，0.02H，0.04H，0.06H，0.08H，0.10H，0.15H，0.20H，0.30H，0.40H，0.50H，0.60H，0.70H，0.80H，0.90H等等15处的带皮直径。处的带皮直径。 （一）资料的收集和整

24、理（一）资料的收集和整理（3）样木造材 原条造材 原木造材：按经济材材种规格表经济材材种规格表进行造材，具进行造材，具体方法：体方法： *在原条造材基础上，按材种规格标准进行划线，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。 *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。 *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。 *原木商品材检尺一律量测小头直径，按2cm括约。经济材材种规格表经济材材种规格表 （GB14284 ）材种级别材种级别小头去皮直径小头去皮直径（）（）材长材长（m）适用材种适用材种进级进级单位单位大径原木262m以上枕资、胶合

25、板材1.0m中径原木2024（19.0-24.9cm）2m以上造船材、车辆材、一般用材、桩木、特殊电杆等1.0m小径原木618（5.018.9cm）2m以上二等坑木、小径民用材、造纸材、普通电杆、车立桩等1.0m短小材短材14小材 412(3.012.9cm)0.41.8m1.04.8m简易建筑、农业、包装、家具用材1.0m薪炭材4cm以上0.5 m以上造纸材；腐朽和弯曲超过允许界限0.5m（一）资料的收集和整理（一）资料的收集和整理3）资料的整理 将各造材样木野外测定数据经过简单整理后建立数据库，并根据各样木树干各区分段的中央直径（带皮和去皮）通过编制计算机程序计算各样木带皮和去皮材积。 将

26、所收集全部数据,分别优势树种按75%和25%的比例分成两组独立样本：编表数据样本和独立检验样本，分别用于编表和检验。 （二）削度方程 削度：削度：描述树干直径沿其树干向上随干径位置的升高而逐渐减小变化程度的指标。 削度方程：削度方程：将预期的树干上各部位的直径(带皮或去皮)（d）表示为该干径位置距地面高h、全树高（H）及胸高直径（D）的数学函数，即d=(h，H，D)。 一致性削度方程一致性削度方程：若由某一削度方程通过定积分求得的全树干材积与由既定的树干材积方程求得的材积之间相一致，则这样的削度方程称为一致性削度方程，否则，就为非一致性削度方程。 采用一致性削度方程编制材种出材率表，可保证各立

27、木材积表与材种出材率表之间的一致性和互相换算的逻辑关系，有利于林业数表的系列化和标准化。但是，由于一致性削度方程受既定立木材积式的约束，从而会大大降低了对树干形状的拟合精度。削度方程的作用 削度方程能够较确切地反映完整树干形状的变化规律，因此，削度方程是一个较好的干形指标。 另外，削度方程与某一形数的内在关系，可以通过由削度方程积分所得到的材积方程 削度方程可以估计树干上任意部位的直径、任意既定直径部位距树基的长度、树干上任意分段的材积及全树干材积， （二）削度方程 按削度方程的发展阶段，可以大致分为三类：1）简单削度方程；2）分段削度方程；3）可变参数削度方程。 下表中，方程（1）（12）为

28、简单削度方程，方程（13）（14）为分段削度方程，方程（15）（25）为可变参数削度方程。 当前，主要选用拟合效果最好的可变参数削度方程来编制材种出材率表。 削度方程的拟合 根据所计算的各削度方程的拟合统计量，选择其中剩余平方和最小（RSS）、剩余均方差最小（MSR）、剩余标准差最小(Sy.x)、相关系数(R2)(或调整的相关指数R2a)最大的削度方程，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最佳削度方程，并对所确定的削度方程进行残差分析。（三）一致性削度/材积比系统 概念概念：系统中的削度方程与材积比方程之间通过积分或微分能互相导出，各方程之间存在着一致性的预估结果，即方程之间的

29、系数存在着数学上的代数关系。 系统中包含以下几个模型： 1）一致性削度方程 2）材积方程 3）高度方程 4）高度限定材积比方程 5）直径限定材积比方程基本原理以Demaerchalk（1972）削度方程为例 削度方程为： 材积方程： 高度方程： 高度限定材积比方程： 直径限定材积比方程：hHlKHBlHaDKldBBcb,40000,/1)(12cbHaDV 43221aaaDHdaHh11,4321BabacBaaBKa式中：BhHhHR1432211cccdDHdcR1,1,4321BBcbcccaBKc式中：（四）编表（1）削度方程的建立 红松天然林标准木共140株（其中100株用于编表

30、，其余40株用来检验材种出材率表），建立计算机数据库。根据100株标准木的数据，采用麦夸特(Marquardt)迭代法求出一致性削度方程中的干形参数B值，求解结果B2.36854，其方程为： 36854. 2136854. 22)36854. 2()40000(HVLd8968936. 09435455. 1210000635277. 0HDV （四）编表（2）材种标准及计算机造材 根据国家原木分级标准，按国家规格材将红松划分为大径原木、中径原木和小径原木。 计算机造材是按照各材种标准，通过已编制专用计算机造材程序进行。首先，利用削度方程计算各材种小头直径对应的材长，然后对比该材长是否符合材种

31、标准中规定材种材长的要求，同时调整实际造材长以达到符合材种尺寸规格条件下充分利用木材，最后得出各材种小头直径和材长。（四）编表（3）原木累积用材长度百分比方程 用各标准木数据，根据计算机理论造材的结果，计算各标准木上至各材种小头直径限（6cm、20cm、26cm）处原木的累积用材长度，计算出相应累积用材长度占树干总长度的百分比值(以百分数表示)。以此为原始数据，绘制散点图，根据散点分布趋势以胸径（D）为自变量建立回归方程： )118959. 3(1%803615. 06DL)47946.32(1%176491. 120DL)543786. 9(1%7277615. 026DL（四）编表（4）材

32、种去皮材积百分比方程 根据一致性削度方程的干形参数B2.36854，及各材种组原木累积用材长度百分比方程所计算出来的理论值，利用下列一致性材积比方程，计算出各径阶材种去皮材积占径阶去皮材积百分比值：36854. 2)1 (1)1 (11%LLHhHVBB（5）树皮率方程 根据各样木的树皮率与径阶的关系，建立树皮率(PB%)方程，即 （6）树高曲线方程 (7) 材种出材率方程 4010415. 04230.37%DPBDH30637507.184777189.6934696567.32%)1 (%BPVV红松天然林材种出材率表（红松天然林材种出材率表（%）（节录）（节录） 径阶(cm)树高(m)树皮率(%)国家规格材合计大径原木中径原木小径原木107.9714.8669.469.4129.5913.817