唐伟东

(黑龙江省第一森林调查规划设计院)



红松材积与生长性状相关分析及二元回归方程的拟合

唐伟东

(黑龙江省第一森林调查规划设计院)

本文对红松材积因子与各生长性状的相关性进行分析后认为，用枝下高代替树高进行红松单株材积的二元方程回归是可行的。本文建立的材积二元回归方程具有测量方便、精度高的特点，可以在红松人工林测量中推广应用。

红松 材积 二元回归方程

红松(PinuskoraiensisSieb.etZucc.)为我省珍贵用材、经济树种，其树干端直而高，边材淡黄色，心材淡黄褐色或淡褐红色，材质轻软，结构细腻，纹理密直通达，形色美观而又不易变形，干燥、机械加工、防腐工艺性良好，是建筑、桥梁、枕木、家具制作的上等木料，具有较高的市场价格。

从1948年小兴安岭开发，到2014年黑龙江省森工林区商业性采伐全面停止，红松天然林面积锐减95%。1999年8月红松被国务院批准为国家二级重点保护野生植物后，其经济价值已从木材价值向水土保持、水源涵养、观赏绿化等生态价值转变。随着近年来松子价格持续攀高以及红松异砧嫁接技术的完善与推广，红松人工林建设得以迅猛发展。但是只发展人工林对红松保护来说是远远不够的，只有在一个完整的生态系统中，红松才能得到可持续的发展，因此，对红松开展生态适应性研究及形态结构研究具有深远的战略意义。

本文以绥阳林业局寒葱河16个红松人工林固定样地调查数据为基础，并伐取5株解析木，对红松单株材积与胸径、树高、冠幅及枝下高的相关性进行分析，并通过模型回归建立红松材积与胸径、枝下高的二元回归方程，经检验，本文建立的红松材积二元回归方程具有测量指标易得、操作简便的优点，且精度较高，研究结论对本地区红松人工林经营措施的制定及材积估算具有一定的参考价值。

1 试验方法

1.1 试验林分及数据采集

试验林分位于绥阳林业局寒葱河林场，红松人工纯林，林龄25年以上。在16个固定样地调查数据的基础上，每木测量单株胸径、树高、枝下高、冠幅及材积。

1.2 相关及回归分析

使用SPSS10.0数据分析软件，对材积与胸径、树高、枝下高、冠幅进行相关分析，通过比较相关系数，筛选出与材积因子线性相关密切的生长指标，并经过回归分析，建立材积的二次曲线模型。

本文采用的二次曲线模型：

Z=b0+b1X2+b2Y2+b3X+B4Y+b5XY

1.3 回归模型的检验

伐5株标准木，采用平均断面区分求积法测量单株材积，与通过模型求得的材积相比较，检验模型的精度。平均断面区分求积公式。

其中：

g0——为树干底断面积；

gn——为梢头木底断面积；

gi——为各区分段之间的断面积；

l——为区分段长度，本文为1m；

l′——为梢头木长度。

2 结果与分析

2.1 材积与生长性状的相关分析

在主要造林树种的材积表编制中多采用胸径与树高指标，但在实际测量中，胸径指标的测量较为方便且误差不大，而树高指标测量时由于树枝的遮挡，测高仪误差较大，造成材积测量值偏差较大。本文采用枝下高与胸径指标相结合进行材积的回归分析，希望建立测量指标易得、精度高的材积回归方程。材积与胸径、树高、枝下高、冠幅的相关分析结果见表1。

从表1可以看出：材积指标与胸径、树高及枝下高3项指标线性相关性最为密切，相关系数R分别为0.928、0.916和0.813，在P<0.01条件下存在正显著相关，材积与冠幅相关性不显著。

表1 材积与生长性状相关分析结果

枝下高与胸径、树高相关系数分别为0.895和0.853，达到显著相关。本文想用枝下高来代替常规二元材积模型中的树高，因此，先利用SPSS10.0分析软件，对枝下高与树高进行线性、非线性模型拟合，拟合最优的三次曲线方程相关系数R2为0.906，进一步验证了相关分析结果，说明枝下高与树高具有较高的相关性，因此，用枝下高代替树高，进行材积的二元方程回归是可行的。

2.2 材积与胸径、枝下高的模型回归

胸径和枝下高是红松人工林的两个重要调查指标，在没有人工疏枝的情况下，枝下高与树高显著相关，同时，也与材积指标有较高的正相关，它们既是红松林分的数量指标也是红松林分的质量指标。本文采用3种常规非线性方程对材积与胸径、枝下高进行回归分析，结果见表2。

表2 材积与胸径、枝下高回归拟合结果

从表2可以看出3个回归方程的相关系数R值在0.965以上，复相关密切，回归方程在P<0.01条件下差异显著，比较3个回归方程的决定系数R2后发现，模型2的决定系数R2值最高达0.964，说明该回归方程中自变量(胸径、枝下高)的变化可以解释因变量(材积)变化幅度的96.4%，达到了统计学要求的精度。

2.3 回归方程的检验

本文采用5株解析木测量数据，采用平均断面区分求积法测量单株材积，与通过模型求得的材积相比较，检验模型的精度，结果见表3。

表3 模型的检验结果

从表3可以看出通过回归方程计算出的单株材积与实测值误差在-6.9%与1.04%之间，回归方程具有较高的精度，可以满足林业调查的需要，可以在红松人工林测量中应用。

3 结论

3.1 红松人工林枝下高与材积、树高相关系数分别为0.813和0.853，达到显著相关，用枝下高代替树高进行红松单株材积的二元方程回归是可行的。用枝下高来代替常规二元材积模型中的树高，具有测量方便、测量精度高的优点。

3.2 本文建立材积二元方程回归方程决定系数R2值达0.964，经检验与实测值误差最大为-6.9%，回归方程具有较高的精度，完全满足林业调查的需要，可以在红松人工林测量中推广应用。

[1]孟宪宇.测树学[M].中国林业出版社，2006.

[2]杨会侠，王卫，陶玉柱等.红松二元立木材积表的重新编制[J].辽宁林业科技,2007,(2):61-62.

[3]张连翔，李杰.杉木胸径与材积的关系Logistic衍生模型[J].东北林业大学学报，2001.29(2)：99-101.

责任编辑：李具来

校 对：王大军

The Correlation Analysis of Volume Associated with Growth Traits and Two Element Regression Equation of Pinus koraiensis Sieb.et.Zucc.

TangWeidong

(First-auther's address:The first forest survey planning and Design Institute of Heilongjiang Province, Mudanjiang,15700,Heilongjiang,China)

This paper analyzed the correlation analysis of volume associated with growth traits of P. koraiensis. The results showed that the two element regression equation of tree volume using branch height instead of tree was feasible. The volume of the two element regression equation has the characteristics of convenient measurement, high precision, can be applied in the measurement of P. koraiensis plantation.

Pinus koraiensis Sieb.et.Zucc.; volume; two element regression equation

2016-12-11