国家森林资源连续清查中的材积估计问题探讨_曾伟生

森林资源连续清查是我国森林资源监测体系的重要组成部分，其成果不仅为我国生态建设和林业发展提供决策依据，也为国家经济发展和广大社会公众提供信息支持。

随着林业“双属性”重要论断和“三生态”总体战略思想的确立，我国林业对森林资源及相关生态状况的监测提出了越来越高的要求。

为促进林业又好又快发展，尽快建立完善的生态体系和完备的产业体系，改进和完善我国森林资源和其他林业监测体系已势在必行。

本文从分析我国森林资源连续清查体系的材积估计方法入手，对目前用一元立木材积表估计材积所存在的问题进行了讨论，提出了改进材积估计方法的对策与建议。

１现状与问题１．１现状我国的森林资源连续清查体系始建于上世纪７０年代后期。

为了配合全国范围森林资源清查工作的全面开展，由当时的农林部组织编制并颁布了全国的《立木材积表（ＬＹ２０８－７７）》，为材积估计提供了定量计测依据。

根据当时《全国森林资源连续清查主要技术规定》的要求，立木材积估计“以部颁二元立木材积表（ＬＹ２０８－７７）为准，各省、市、自治区可根据立地条件、林木生长情况统一划分区域，导算编定一元立木材积表”［１］。

因此，各省（市、区）森林资源连续清查的材积估计，从初查开始一直到现在，全部统一采用了一元表法。

尽管其导算一元表的具体方法存在一定程度的差异，但基本上都是采用随机或系统抽样方法抽取一定数量的样木测量树高，建立树高胸径相关模型（也称树高曲线模型），再将其代入二元材积模型来得到一元材积模型［１，２］。

国家森林资源连续清查体系已经建立快３０年了，但各省在材积估计时一直还是采用初查时导算出的一元材积表。

国家森林资源连续清查中的材积估计问题探讨!曾伟生（国家林业局中南林业调查规划设计院，长沙４１００１４）摘要：从分析我国森林资源连续清查中的材积估计问题入手，提出为满足新世纪林业发展的需要，必须对目前用一元材积表估计材积的方法加以改进，并进一步补充完善材积表和生物量表等基础林业数表。

关键词：森林资源连续清查；材积估计；一元材积表中图分类号：Ｓ７５７．２文献标识码：Ａ文章编号：１００３－６０７５（２００７）０２－０００１－０３ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎＶｏｌｕｍｅＥｓｔｉｍａｔｉｏｎｉｎＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＦｏｒｅｓｔＩｎｖｅｎｔｏｒｙｉｎＣｈｉｎａＺＥＮＧＷｅｉ－ｓｈｅｎｇ（ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＦｏｒｅｓｔＩｎｖｅｎｔｏｒｙａｎｄＰｌａｎｎｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳＦＡ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００１４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｔｏｖｏｌｕｍｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｉｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｆｏｒｅｓｔｉｎｖｅｎｔｏｒｙ（ＣＦＩ）ｉｎＣｈｉｎａａｒｅｆｉｒｓｔｌｙａｎａｌｙｚｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｙａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｔｏｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｄｅｍａｎｄｓｏｆｆｏｒｅｓｔｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｎｅｗｃｅｎｔｕｒｙ，ｔｈａｔｔｈｅｖｏｌｕｍｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂｙｕｓｉｎｇｏｎｅ－ｗａｙｖｏｌｕｍｅｔａｂｌｅｓｈｏｕｌｄｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄｔｈａｔｓｏｍｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｅｓｔｒｙｔａｂｌｅｓｓｕｃｈａｓｖｏｌｕｍｅｔａｂｌｅａｎｄｂｉｏｍａｓｓｔａｂｌｅｓｈｏｕｌｄｂｅｒｅｖｉｓｅｄｏｒｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｆｏｒｅｓｔｉｎｖｅｎｔｏｒｙ；ｖｏｌｕｍｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ｏｎｅ－ｗａｙｖｏｌｕｍｅｔａｂｌｅ收稿日期：２００６－１２－１１作者简介：曾伟生（１９６６－），男，湖南涟源人，教授级高工，从事森林资源监测工作。

!第２６卷第２期２００７年５月中南林业调查规划ＣＥＮＴＲＡＬＳＯＵＴＨＦＯＲＥＳＴＩＮＶＥＮＴＯＲＹＡＮＤＰＬＡＮＮＩＧＶｏｌ．２６Ｎｏ．２Ｍａｙ．２００７１．２存在的问题在森林资源连续清查中一元立木材积表的使用三十年如一日，一方面与技术规定的要求有关，另一方面也与人们对一元立木材积表的认识有关。

很多人认为，一元材积表就如同日常生活中的度量工具，对于具有历史连续性的森林资源连续清查，材积估计必须长期沿用固定不变的一元表。

其实，这种观点带有很大的片面性。

诚然，立木材积表是计算林木蓄积的度量工具，但它与我们日常所用的尺、秤等度量工具是有差别的。

这些度量工具只要符合标准要求就具有广泛的通用性，其称量的对象不受限制。

但材积表不是用来直接度量的工具，而只是间接估计的一个桥梁，从严格意义上讲不具有通用性，因为材积表的估计值只是统计意义上的条件平均数。

而且材积表还有三元、二元、一元之分，一般而言，材积估计的精度越高，其通用性就越强。

根据一般的经验，材积表对单木材积估计的误差，三元表能达到３％～５％，二元表大约接近１０％，而一元表可以达到３０％以上。

而对于林木群体的材积估计，原则上必须是待估群体的总体特征数与编制材积表所抽取样木的总体特征数一致时，其估计值才是无偏的。

如果待估群体的总体特征与编表的总体特征不一致，则采用材积表估计待估群体的材积就会产生偏差，而偏差大小一方面与编表总体和待估总体之间的差异大小有关，另一方面也与采用的材积表特性有关［２～４］。

因此，在国家森林资源连续清查体系中长期使用固定不变的一元材积表是不妥当的。

归纳起来，存在的问题主要包括两个方面：１．２．１对总体材积估计产生偏差上面已经提到，如果待估总体与编表总体之间的特征数存在差异，就会产生一定程度的偏差，而且一元材积表本身的估计精度在系列材积表中是最低的。

因此，一旦待估总体的结构特征与原来编制一元表时的总体特征相比发生了明显变化，仍然沿用原来的一元表就会导致材积估计产生偏差。

众所周知，从上世纪７０年代后期以来，我国森林资源的结构发生了较大变化，总体上表现为人工林资源逐渐增加、天然林资源逐渐减少，幼中林资源逐渐增加、近成过熟林资源逐渐减少。

以湖南和广西近２０年的森林资源结构变化为例，湖南省人工林蓄积占森林蓄积的比例从１９８５年的２２．０４％逐渐增加到了２００４年的４５．８８％，而广西的近成过熟林蓄积占森林蓄积的比例从１９８５年的６８．７６％逐渐减少到了２００５年的２３．１９％，见表１和表２。

表１湖南森林蓄积按起源的变化动态万ｍ３表２广西森林蓄积按龄组的变化动态万ｍ３从以上起源、龄组等主要分类因子的变化动态看，随着时间的推延，各省森林资源的结构发生了明显变化。

从单个树种进行分析，也可以得到类似的结果，表３是湖南省杉木按径阶的变化情况。

杉木是南方集体林区的首要用材树种，目前湖南省杉木林的蓄积已经占到了全省森林蓄积的４４％。

从表３可以看出，６ｃｍ和８ｃｍ径阶的杉木所占比例从１９８５年的５６．９２％逐渐减少到了２００４年的４３．７７％，而１４ｃｍ以上径阶的杉木所占比例从１９８５年的１５．２４％逐渐增加到了２００４年的２３．６６％。

显然，湖南省杉木林资源的结构已经发生了明显变化，如果仍然沿用初查时编制的一元材积表来估计材积，必然会产生偏差。

１．２．２对样地材积估计误差过大项目乔木林人工林天然林１９８５年１４９２８．１９３２８９．７９１１６３８．４０１９８９年１５１４７．８３４６７３．５７１０４７４．２６１９９４年１９８９０．４６６８０８．２５１３０８２．２１１９９９年２６５３４．４６１１４７７．７５１５０５６．７１２００４年３４７０７．７７１５９２２．６５１８７８２．１２项目乔木林幼龄林中龄林近熟林成熟林过熟林１９８５年２０４０７．９３１２７２．７１５１０２．６６４７２６．４２４５２２．４８４７８３．６６１９９０年２１３５９．２３２３６３．６９５７６３．０８６９８１．０９３６６１．９１２５８９．４６１９９５年３１２４６．９１４７２１．６３９０６８．４２９１１２．５３５３８２．８５２９６１．４８２０００年３６４７７．２６４７２１．６３９０６８．４２９１１２．５３５３８２．８５２９６１．４８２００５年４６８７５．１８１１８５０．５０２４１５４．３７５４７６．６２４８４９．０９５４４．６０径阶／ｃｍ６８１０１２１４１６１８２０－２８≥３０平均胸径１９８５年／％３１．５１２５．４１１６．８９１０．９５６．７７３．８８２．２５２．１３０．２１１０．０８１９８９年／％３２．２４２５．１９１７．４１１０．７５６．５４３．８３１．９７１．９８０．０９９．９０１９９４年／％２９．９２２５．７１１８．４６１１．８４６．８６３．５１１．７７１．８６０．０７９．９３表３湖南省杉木按径阶所占比例的变化动态１９９９年／％２６．１６２４．１２１９．２５１３．７３７．９８４．２７２．１９２．２２０．０８１０．３５２００４年／％２２．８１２０．９６１８．０３１４．５３９．６９６．２９３．６５３．８６０．１８１１．２２２００７年第２期第２６卷中南林业调查规划这一问题比较容易理解，因为一元材积表的解释变量或控制因子只有胸径，也就是说只要林木的胸径相同，用一元表估计的材积就相等。

但事实上相同胸径的林木，其树高的差异可以达到１倍以上。

根据我们在西藏收集的１５０株编制栎类二元材积表的采伐木资料，树高总的变动系数达到３０６％，分径阶计算的树高变动系数都在５０％以上，大的达到了１２５％。

例如，同是３８ｃｍ径阶的栎木，矮的只有１２．０８ｍ，高的可以达到２９．５７ｍ，是前者的２．４５倍。

根据二元材积公式知道，胸径相同的林木，其材积与树高基本上成正比，也就是说，如果树高相差１倍的话，其材积也差不多相差１倍。

因此，即使一元材积表可以保证总体蓄积估计无偏，但对样地的材积估计误差过大。

我们利用西藏２００１年森林资源连续清查有蓄积的５５４个实测样地，以二元材积为对比基础，对一元材积估计的误差进行分析。

结果表明，样地材积估计误差在±５％以内的只占１４．０８％，误差在±１０％以内的也只占２６．９０％，误差超过±５０％的占了２５．９９％，其中误差超过±１００％的还占了１０．２９％，见表４。

表４西藏森林资源连续清查样地材积估计误差分析进入２１世纪以来，我国林业正在经历由以木材生产为主向以生态建设为主的历史性转变。

目前只注重面积蓄积的森林资源监测已经难以适应新时期林业发展的需要，建立森林资源和生态状况综合监测体系已成为历史发展的必然选择。

综合监测对信息的需求，一方面表现为数量或内涵的扩充，需要增加土地退化、森林健康、生态功能、生物多样性、生物量和碳储量等方面的生态状况因子；另一方面表现为质量的提高，要求各项调查因子数据准确并且相互协调，从而为综合分析与评价打下基础。

假如某两个断面积一样而平均树高相差很大的样地，样地蓄积的估计值却完全一样，则样地调查所反映的信息显然就达不到上述要求；而且林木蓄积量约占其生物量的７０％，今后要实施对生物量以及碳储量的监测，也必须保证样地蓄积估计的准确性及与生物量、生态功能等因子之间的协调性。