《木材出材率測定》PPT課件.ppt

1,材種出材率的測定 福建省福林咨詢中心副主任 劉健 博士、教授、博士生導(dǎo)師福林咨詢中心）辦）F,2,一、基本概念 原條：伐倒木剝?nèi)淦で医厝ブ睆剑ㄈ?皮）不足6cm的梢頭部分稱作原條。 原木：原條按照用材需要，截成各種不同規(guī)格尺碼的木段稱作原木。 材種：原木經(jīng)過割鋸、加工成適用于不同用途的鋸材，這些木材品種稱作材種，即原條、原木、枕木及坑木等 。 造材：對(duì)樹干或原條進(jìn)行材種劃分的加工稱作造材。,3,經(jīng)濟(jì)材：系指樹干或木段用材長度和小頭直徑（去皮）、材質(zhì)符合用材標(biāo)準(zhǔn)的各種原木、板方材等材種的通稱。 薪材：系指不符合經(jīng)濟(jì)材標(biāo)準(zhǔn)但仍可以作為燃料或木炭原料的木段。 廢材：是指那些因病腐，有蟲眼等缺陷，已失去利用價(jià)值的木段、樹皮及梢頭木。 商品材：在木材生產(chǎn)和銷售中，又把經(jīng)濟(jì)材和薪材統(tǒng)稱做商品材。 木材標(biāo)準(zhǔn)：應(yīng)木材流通，經(jīng)濟(jì)建設(shè)用材的需要，國家對(duì)各種木材規(guī)格尺碼及材質(zhì)要求制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，即國家木材標(biāo)準(zhǔn)。,4,二、林分材種結(jié)構(gòu)規(guī)律 1.林分材種結(jié)構(gòu)與林分直徑結(jié)構(gòu)的關(guān)系 材積比 ：材種材積占其相應(yīng)的總帶皮材積的百分比 。 出材率曲線 ：林分中各材種出材率與胸徑的相關(guān)曲線稱做材種出材率曲線 。 出材率曲線可以反映或描述材種出材率隨胸徑的變化規(guī)律，這種變化規(guī)律也稱做林分材種結(jié)構(gòu)規(guī)律。因此，林分材種結(jié)構(gòu)與林分直徑結(jié)構(gòu)之間有著密切相關(guān)關(guān)系，并且對(duì)于林分材種結(jié)構(gòu)規(guī)律特點(diǎn)，林分直徑結(jié)構(gòu)起著決定性的作用。,5,即使平均直徑、平均高、林木株數(shù)及林分蓄積量完全相同的兩個(gè)林分，其材種出材量卻不一定相同、且可能有很大差異，其主要原因之一是其直徑結(jié)構(gòu)可能不同。由此可以看出，林分材種結(jié)構(gòu)不僅與林分直徑結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且林分直徑結(jié)構(gòu)是林分材種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。掌握林種結(jié)構(gòu)和林分直徑結(jié)構(gòu)規(guī)律之間的關(guān)系，對(duì)編制測定林分材種出材量數(shù)表及正確使用這些數(shù)表測定林分材種出材量是十分必要的。,6,2.材種結(jié)構(gòu)規(guī)律 林分中各材種出材率隨胸徑的變化規(guī)律，稱為材種結(jié)構(gòu)規(guī)律，材種結(jié)構(gòu)規(guī)律用曲線表達(dá)時(shí)，則為材種結(jié)構(gòu)線，或稱作材種出材率曲線(如圖1所示)。材種出材率系指經(jīng)濟(jì)材、薪材、廢材出材率，即經(jīng)濟(jì)材、薪材、廢材3個(gè)出材率隨胸徑呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化。對(duì)于各徑階3個(gè)出材率之和應(yīng)為100%，。,7,圖 材種出材率曲線,8,結(jié)合圖，分析林分材種主要結(jié)構(gòu)規(guī)律如下: (1)經(jīng)濟(jì)用材出材率。在小徑階處較低，隨徑階增大而逐漸上升，以后上升速率變緩，到特大徑階之后有時(shí)略呈下降的趨勢(因特大徑階的林木往往有內(nèi)腐現(xiàn)象，所以經(jīng)濟(jì)材出材率略有下降)。 （2）薪材出材率。在小徑階處較高，隨徑階增大而下降，以后下降速率變緩。 （3）廢材出材率。在小徑階處較高，繼而隨徑階增大而下降。至一定徑階后基本持平穩(wěn)狀態(tài)。,9,（4）原木出材率。原木出材率隨徑階增大而逐漸上升，到某一徑階之后開始下降(主要是受病腐影響)。 (5)小徑階出材率。在小徑階處最高，隨徑階增大而急劇下降，至大徑階時(shí)出材率最低。 其他名目的材種出材率依徑階的增大也呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律，但是，這些規(guī)律變化比較復(fù)雜。,10,3.材種出材率曲線的繪制 （1）材種出材率曲線。以各徑階材積合計(jì)為100%，分別經(jīng)濟(jì)用材、薪材及廢材出材率繪制散點(diǎn)圖，依據(jù)各自的散點(diǎn)分布趨勢，繪出經(jīng)濟(jì)用材、薪材及廢材3條均滑隨手曲線。若同一徑階3條曲線上的出材率之和不等于100%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行必要的曲線調(diào)整，調(diào)整后，同一徑階由曲線上讀出相應(yīng)的3個(gè)出材率之和應(yīng)為100%，同時(shí)還要保持3條曲線的均滑性。為了滿足上述調(diào)整要求，在調(diào)整時(shí)，一般先不調(diào)整主要材種曲線（經(jīng)濟(jì)用材曲線）,而選擇一條影響較小且線型簡單的曲線做適當(dāng)調(diào)整，反復(fù)調(diào)整至滿足要求為止。,11,（2）經(jīng)濟(jì)用材出材率曲線。以經(jīng)濟(jì)用材為100%，繪制經(jīng)濟(jì)用材內(nèi)各名目材種出材率曲線。繪制方法及曲線調(diào)整原則與上述材種出材率曲線的相同，即調(diào)整后，使每個(gè)徑階的各名目材種出材率曲線值之和均為100%，以及保持各條曲線的均滑性。 （3）材種出材率整列。據(jù)調(diào)整后的各條材種出材率曲線，以徑階為單位進(jìn)行整列，以徑階帶皮材積為100%，計(jì)算出經(jīng)濟(jì)用材中各名目材種材積占徑階帶皮材積的百分?jǐn)?shù)值，即為材種出材率。計(jì)算方法是以調(diào)整后的經(jīng)濟(jì)用材出材率乘以各名目材種出材率，即得到各名目材種占徑階帶皮材積的出材率。,12,三、材種出材率表的編制： （一）利用削度方程編制材種出材率表 削度（Taper）是描述樹干直徑沿其樹干向上隨干徑位置的升高而逐漸減小變化程度的指標(biāo)。而表示樹干上各部位的直徑（帶皮或去皮）d為該干徑位置距地面高h(yuǎn)、全樹高H及胸高直徑D的數(shù)學(xué)函數(shù)，稱為削度方程，即d=f(h,H,D)。 各位學(xué)者根據(jù)不同樹種干形狀、不同林分提出的不同形式的削度方程（表1）。,13,表1 樹干削度方程一覽表,14,續(xù)表1 樹干削度方程一覽表,15,削度方程除能較好地描述完整樹干形狀變化外，還可以估計(jì)樹干上任意部位的直徑、任意既定直徑部位距樹基的長度、樹干上任意分段的材積及全樹干材積，這些削度方程的作用正是利用削度方程編制材種出材率表的重要依據(jù)。 現(xiàn)以李鳳日(1994)利用一致性削度方程表1中方程(7)式和編制紅松天然林材種出材率表為例，簡要介紹編制材種出材率表的主要方法及步驟。,16,(1)削度方程。紅松天然林標(biāo)準(zhǔn)木共140株(其中100株用于編表，其余40株用來檢驗(yàn)材種出材率表)，根據(jù)各標(biāo)準(zhǔn)木2m區(qū)分段及梢頭木帶(去)皮直徑值.計(jì)算出相對(duì)高度(0.1H、0.2H、 、0.9H)處的帶（去）皮直徑（d0.16、d0.26、 、d0.96）,并建立計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫。根據(jù)100株標(biāo)準(zhǔn)木的數(shù)據(jù)二采用麥夸特Maryuardt)迭代法求出一致性削度方程(表1中方程(7)式)中的干形參數(shù)B值，求解結(jié)果B=2.36854,其方程為：,17,V-采用部頒紅松天然林二元材積方程 (2)材種標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算機(jī)造材。根據(jù)國家原木分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，按國家規(guī)格材將紅松劃分為大徑原木、中徑原木和小徑原木。 計(jì)算機(jī)造材是按照各材種標(biāo)準(zhǔn)，通過已編制專用計(jì)算機(jī)造材程序進(jìn)行。首先，利用上面的削度方程,計(jì)算各材種小頭直徑對(duì)應(yīng)的材長。,18,然后對(duì)比該材長是否符合材種標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定材種材長的要求，同時(shí)調(diào)整實(shí)際造材長以達(dá)到符合材種尺寸規(guī)格條件下充分利用木材，最后得出各材種小頭直徑和材長。 (3)原木累積用材長度百分比方程。用各標(biāo)準(zhǔn)木數(shù)據(jù)，根據(jù)計(jì)算機(jī)理論造材的結(jié)果，計(jì)算各標(biāo)準(zhǔn)木上至各材種小頭直徑限(6cm、20cm、26cm)處原木的累積用材長度，計(jì)算出相應(yīng)累積用材長度占樹干總長度的百分比值(以百分?jǐn)?shù)表示)。,19,以此為原始數(shù)據(jù)，繪制散點(diǎn)圖，根據(jù)散點(diǎn)分布趨勢以胸徑(D)為自變量建立回歸方程： 上至小頭直徑6cm處： L6%=1-(3.118959D-0.803515) (n=100,R2=0.5387) 上至小頭直徑20cm處： L20%=1-(32.47946D-1.176431) (n=100,R2=0.6738) 上至小頭直徑26cm處： L26%=1-(9.543786D-0.7277615) (n=100,R2=0.5975),20,(4)材種去皮材積百分比方程。根據(jù)一致性削度方程的干形參數(shù)B=2.36854，及各材種組原木累積用材長度百分比方程所計(jì)算出來的理論值，利用下列一致性材積比方程，計(jì)算出各徑階材種去皮材積占徑階去皮材積百分比值： v%=1 ( (H-h)/H ) B=1(1L)B=(1L)2.36854 其計(jì)算結(jié)果見表,21,表1 紅松天然林材種出材率表（%）（節(jié)錄）,22,(5)樹皮率方程。根據(jù)各樣木的樹皮率與徑階的關(guān)系，建立樹皮率( PB %)方程，即 PB%=37.4230D0.4010415 (n=100,R=0.4415) (6)樹高曲線方程。引用黑龍江省森林工業(yè)總局編制天然紅松林一元材積表時(shí)所構(gòu)造的樹高曲線：,693.4777189,32.4696567 -,18.30637507,H,D,=,+,23,(7)材種出材率方程。根據(jù)各材種組去皮材積百分比理論值及樹皮率理論值，.利用下式計(jì)算各徑階材種去皮材積占徑階帶皮材積的百分比值（V%）。 V%=V%(1-PB%) 然后，轉(zhuǎn)化為各材種的材種出材率，列表即為材種出材率表。 （8）材種出材率方程的檢驗(yàn)。在原抽取隨機(jī)樣本的林分總體內(nèi)，另外隨機(jī)抽取200株左右的樣木進(jìn)行實(shí)際造材，根據(jù)造材結(jié)果，對(duì)材種出材率方程的擬合度進(jìn)行檢驗(yàn)。,24,（二)利用材積比方程編制材種出材率表 1.材積比方程 材種材積與其樹干帶(去)皮材積之比值稱作材積比(Volume ration)，依據(jù)材積比與樹木胸徑(D)、樹高(H)以及樹干上部直徑(d)或用材長度(h)的關(guān)系.用于編制材種出材率表的方程稱做材積比方程。,25,根據(jù)方程中含有的自變量的個(gè)數(shù)，材積比方程又分為一元材積比方程和二元材積比方程。一般二元材積比方程的估計(jì)準(zhǔn)確度要高于一元材積比方程，但使用時(shí)不如一元材積比方程簡便。因此，經(jīng)常采用一元材積比方程編制材種出材率表。當(dāng)前，用于編制材種出材率表的材積比方程如表2中所示。,26,表2 編制出材率的材積比方程,27,注:其中(6)式為一致性材積比方程。 v由伐根至某一上部直徑限的經(jīng)濟(jì)材材積； V伐根以上樹干總材積（帶皮或去皮）； d在樹干上h高處的帶(去)皮直徑； D一胸高帶皮直徑； H樹高； h由伐根上至某一上部直徑限處的經(jīng)濟(jì)材長度； b1、b2、 b3 、b4、 b5、 B方程參數(shù)。,28,2.利用一元材積比方程編制材種出材率表 使用一元材積比方程編制材種出材率表的基礎(chǔ)工作與前述削度方程方法基本相同?，F(xiàn)以河北省山楊材種出材率表為例，簡要介紹使用材積比方程編制材種表的主要步驟： （1）樣木造材及數(shù)據(jù)整理。根據(jù)木材標(biāo)準(zhǔn)及造材原則，對(duì)樣木實(shí)際造材，分別徑階，計(jì)算出各徑階平均直徑、帶(去皮材積、材種材積占帶皮材積百分比，薪材、廢材占帶皮材積百分比，以及樣木株數(shù)（表3）并分別徑階計(jì)算出上至各材種小頭(去皮)直徑限累積材種出材率（表4）。,29,表3 材種材積占帶皮材積百分比,30,表4 累計(jì)材積出材率統(tǒng)計(jì)表,31,(2)一元材積比方程。根據(jù)編表數(shù)據(jù)，用計(jì)算機(jī)繪制累積材種出材率，商品材、薪材、廢材出材率與胸徑相關(guān)散點(diǎn)圖，分析各材種散點(diǎn)分布趨勢來選擇適宜的材積比方程，并估計(jì)方程的參數(shù)。 (3)一元材種出材率表。利用各材種的材積比方程計(jì)算出相應(yīng)的累積材種出材率理論值，分別徑階，將各材種出材率遞減推算出來.并列成表，即為一元材種出材率表。 采用材積比方程編制材種出材率表的其他工作?？蓞⒄障鞫确匠谭椒ㄖ械南嚓P(guān)內(nèi)容。,32,（三）林分經(jīng)驗(yàn)出材率表編制 林分經(jīng)驗(yàn)出材率表是建立在材種出材率表和林分直徑結(jié)構(gòu)表基礎(chǔ)上的材種表現(xiàn)以福建省順昌杉木林分經(jīng)驗(yàn)出材率表為例，簡要介紹如何利用材積比方程編制林分經(jīng)驗(yàn)出材率表的主要步驟： .經(jīng)驗(yàn)材積比方程的構(gòu)建方法 采用平均胸徑和平均樹高進(jìn)行一元經(jīng)驗(yàn)材積比方程及二元經(jīng)驗(yàn)材積比方程的構(gòu)建,33,（）將小班的平均胸徑及相應(yīng)的非規(guī)格材出材率、經(jīng)濟(jì)材出材率輸入計(jì)算機(jī)中，建立分析數(shù)據(jù)庫。 （）分別以小班的非規(guī)格材出材率及經(jīng)濟(jì)出材率為因變量，以小班的平均胸徑為自變量，采用曲線回歸方法，進(jìn)行一元方程擬合。回歸所模型的相關(guān)系數(shù)見表1 （）分別以小班的非規(guī)格材出材率及經(jīng)濟(jì)出材率