全 文 ：第 6 卷 第 1 期
1 9 9 3 年 2 月
林业 科 学 研 究 V o l
F e b
.
6 , N o
.
1
FO R EST R E SE A R CH 。 , 1 9 9 3
太行山区刺槐立地质量多用途
评价方法的探讨
张小泉 杨继镐 陈永富 华网坤
摘要 本文以太行山区刺槐立地为研究对象 , 采用地位指数、 标淮林分蓄积量 、 土壤侵蚀 性
和保水蓄水性、 立地期望值等一系列定性和定量指标 , 分别对立地生产力、 立地水保特性和 立地
经济效益进行评价 , 试图寻求一套合理的立地质量多用途评价方法。
关扭词 太行山区 、 刺槐、 立地质量多用途评价、 保水系数、 立地期望值
以往 , 国内外许多研究者从林型学 、 指示植物 、 土壤分类到收获表、 地位级表 、 生长过
程表 、 地位指数 、 标准林分蓄积量及相应的定量化、 多元化方法等对立地进行了评价 , 所用
的理论、 方法在实践中都取得了很大的效果 f’一石〕。但是 , 这些评价方法大多是以林地上一定树
木的生长发育指标(树高、 胸径 、 胸高断面积 、 蓄积量等)为依据或再加入一些有关林型、 土
壤特征方面的定性描述 , 这在木材利用(包括培育短周期工业用材林 )为目的评价是十分恰当
的。 然而 , 森林具有多种效益和功能 , 它除了提供木材及其副产品外 , 还具有保持水土 、 涵
养水源、 防风固沙 、 调节气候和美化环境等功能。 因此 , 在森林的多效益性 日益受到重视的
今天 , 对森林赖以生存的森林立地的质量评价 , 也就不能仅限于提供木材和林副产 品 的 多
少 。 而应对森林的多种用途和效益(木材生产、 水保效益 、 经济效益 、 社会效益等)进行综合
评价 。
1 立地评价途径及其设计指标
太行山区植被稀少 , 森林覆盖率低且分布不均 , 林种结构不合理 , 防护林 (包括水源 涵
养林和水土保持林 )所占比例极低 ; 降雨量小 , 且时空分布不均 , 水土流失极为 严 重 , 生态
环境恶化 , 旱 、涝、洪 、 雹等自然灾害日益频繁; 木材供需矛盾十分尖锐。 这些特点决定了太
行山区森林立地评价的多效益和多用途性 。 为此 , 拟定如下评价途径及设计指标 。
1
.
1 立地生产力
由于同一树种在不同立地条件下的生产力不同 , 不同树种在同一立地的生产 力 也 不 一
致 。 因此 , 所选择的评价指标应能充分反映这两方面的差异 。 通常地位指数可反映同一树种
在不同立地上的生长差异 , 但由于受树种生物学特性的影响 , 地位指数高的树种 , 其蓄积量
不一定大 , 故将地位指数和蓄积量作为生产力评价的两个指标 , 为使立地上各树种生产力在
1 9 9 1一1 1一 1 1收稿 。
张小泉助理研究员 , 杨继恢(中国林业科学研究院林业研究所 北京 10 OQ。未) , 陈永声, 华网坤 (中国林业科学研究
肺资源信息研究所 )?
, 4 林 业 科 学 研 究 6 卷
同一水平上进行比较 , 还应将现实林分蓄积量转换为标准林分蓄积盈 (郁闭度为 1 . 0) [ . 1。
1
.
2 立地水土保持特性
太行山区立地特性表现为土壤的易侵蚀性(保土性)和保水性的强弱 , 它们是引起太行山
区生态环境恶性循环的直接因素 , 故以这两项性能 (土壤侵蚀系数和保水系数)作为评价指标 。
1
.
3 立地经济效益
立地生产力仅反映立地一定树种的“实物”产量 , 而以木材生产作为主要经营目的的地区 ,
经济效益日趋受到重视 。 立地生产力评价已不能满足生产的需要 , 还应将立地 “实物 ”产量落
实到经济产出(效益)上 , 进行立地经济效益评价。
有关立地经济评价的指标 , 国内尚无成功的报道 , 但在一些林业发达的国家 , 常用的有
森林租金 、 林价 、 净现值 、 土地期望值 、 内部收益率等 t7 ’吕〕, 其中又以后二者应用较普遍 。
本文仅从土地期望值引伸出的立地期望值为评价指标。
2 立地生产力评价
2
.
1 地位指致曲线摸型的建立
以太行山区34 6个刺槐样地 (林龄 5 一40 年生 )为基础资料 , 利用截面数据的林分平 均 优
势高与年龄的关系 , 分别用 Su m a r k 、 Lic ha rd s 和单分子曲线等方程 , 拟合地位指数导向曲
线模型 I一 ’。] 。通过模型精度 、 适合性检验 , 从中选定的刺槐地位指数模型为 :
Y = 1 1
。
7 8 8 3 1
一
e 卜 2 · 巴3 ‘ . 3 . 2月)
式中Y 为林分平均优势高, A 为林龄 (基准林龄 20 a ), 相关系数R = 。. 8” 0o
2
.
2 定皿化地位指教摸型的趁立
2
.
2
。
l 立地 因子作 用强度 系数的估计 逐步回归分析 l‘“J( 表 1 )说明 , 岩性 (地貌) 、海拔 、
坡位、 坡度、 :卜层厚度 、 表土层厚度对地位指数有显著影响 , 进而又对这六个因子进行了广
义方差分析〔’“〕和标准化 , 其值为各因子各等级 的作用强度系数(表 2 ) 。
衰 1 立地因子招步回归分析结果‘入透F位为2 。71 )
立 地 因 子 岩 性 海 拔 坡 位 坟 度 土层厚度 表土层厚度 常 致 项
系 数 一 0 . 1 4 0 一 0 . 1 1 2 0 . 6 5 1 一 0 . 2 6 0 0 . 6 76 0 . 7 8 2 7 . 1 7 2
偏(复)相关系数 一 D . 8 8 9 一 0 , 8 6 5 0 . 8 43 一 0 . 7 92 0 . 9 1 3 0 . 9 0 7 0 . 9 6 7
衰 2 立 地 因 子 作 用 强 度 系 橄
立地因子
岩性(地貌 )
海 拔
土层厚度
麦土层厚度
石 质山砂互岩 = 1 . 0
低 山丘陵(‘ 5 0 O m )
二 1 。 5 2
坟上部 = 1 . 0
平级坡(‘ 1 5 。) 二 1 . s J
薄上层 (《 3 0 e功 ) = 1 . 0 0
薄表土 (《 1 5 c m ) 二 1 . 0 0
级 及 其 作 用 强 度 系 数
黄土丘睦 二 2 . 0 5 土 石山地 二 1 . 巧 石质山花 肉片麻 岩 二 1 . 4 5
低 LIJ (50 0 ~ 1 2 0 O m ) 二 1 . 8 1 中低山(1 2 0 0 ~ 1 7 0 O m )
= 1
.
0 0
坡中下部 = 1 . “
斜陡坡(> 1 5 . ) = 1 . 0 0
中厚土层() 30 e m ) = 2 . 6 7
中厚表土 (> ls e m ) = 2 . 6 召
位度坡
;
.
2
.
2 定量化地位指数模型 立地因子与地位指数之间不完全是简单的线性关系 , 很 可 熊
1 期 张小桌等: 太行由尽坷执立她威量多用途评价方法的探讨
存在着显著的交互效应 , 故应选用含交互变量的非线性方程来建立模型 。 由于已将全部因子定
量化 , 故通过广义方差分析 , 很容易地建立起含交互变量的定量化地位指数模型 I‘。] :
Y = 3
.
7 5 9 1 + 0
。
3 8 7 3 (岩性 一 地貌 ) + 0 . 9 4 1 2 (海 拔 ) + 1 。 1 4 7 7 (坡 度 )
+ O
。
57 0 6 (岩性 · 地貌 又表土层厚 ) + O 。 630 6( 坡位 x 土层厚度 )
式中Y 为地位指数估计值。
模型中仅保留对地位指数影响显著的单变量和交互变量项 , 模型的变量均用表 2 中作用
强度系数来表示 。
2
.
2
.
3 刺槐标准林分蓄积生长模型的建立 目前获得标准林分蓄积的方法仍处于探讨阶段 ,
有的用现实蓄积乘一个与树种或林种有关的系数来获得 I‘“l, 也有借用林分标准收获表 来 导
算t . 1 , 本研究首先选出各地位指数级中最大密度样地(疏密度看作1 . 0 ) , 采用有约束的最小二
乘法原理15 1 :
习 (了(t : ) 一 V ‘)
f(t‘) 一 V , 》 0澄{ (i“ 1 , 2 , ⋯ , n )
式中 V :为林分现实蓄积量 ; t( t, )为标准林分蓄积生长方程 , 才‘为林龄 。
拟合各地位指数级蓄积的包络曲线 , 亦即标准林分蓄积生长方程 , 然后利 用 多参 数的
Li c ha rd 。方程(Y )和非线性M ar q t ar dr 迭代法 , 同步协调解出方程中各参数 , 得出以林龄
和地位指数为变量的刺槐标准林分蓄积生长模型 ( V )。
1
Y = A〔1 一 e (一B ’)〕亡-
式中参数 A 、 B 、 C 均为地位指数的函数 , e 为常数 ; t 为林龄
V
·子 O· 0 85 85 9 3 6L , ‘ 。吕3 ‘“’〔i 一 e 。· 8 ‘“。2 ““L 一 ‘· , 3 2 , “‘ 3 )〕
式中 V 为标准林分蓄积量 ; L为地位指数 ; t 为林龄。
0
.
0 0石 3 D 6 IL 2 一 0 6 8 2 2 6
3 立地水土保持特性评价
立地土壤易侵蚀性和保水性与许多环境因素有关 , 如地貌、 地形 、 岩性 、 土壤质地、 植
被盖度 、 土地利用现状 、 降水强度及降水持续时间等 , 需要进行长期的定位观测和小流域试
验 , 根据所测数据建立数学模型。 由于太行山区有关资料的占有量还不足以达到此 目的 , 故
通过专家们对各立地因子 (等级 )的土壤保土蓄水程度进行评分 ’)( 表 3 、 4 ) 。 采用下式计算
表 3 ‘ 立地土坡保水性专家评分毋 :
岩性 · 地貌 (W = 5 )¹
等 级 评 分
海拔 (平 = 7) 坡位 (平 = 5) 坡度(平 = 1。) 土层厚度 (平 = 6 ) 表土层厚 (琳 三 7)
等 级 评分 等 级 评分 等 级 评 分 等 级 评 分 等 级 评 分
石质山砂页岩
土石山地
黄土丘陵
石质山花岗片麻岩
低 山丘陵
低 山
中 低 山
坡 上 部
坡 中下部
薄 土 层
中厚土层
薄表土层
中厚表土层
¹ 珍为专家对各立 地因子 相对重要性的评分 , 即专家权重 。
习 刘寿坡 、 李贻 佳、 杨继镜 、 李昌哲 、 宋朝枢 、 钱粗明等先生评定 ,
蜡 林 业 科 学 研 究 心卷
岩性 · 地貌(甲 = 5)
等 级 评分
海拔 (平 二 7 )
衰 4 立通土城二位性专东俘分
坡位 (平 二 s) 坡度(甲 二 10 )
等 级
低 山丘陵
评分 等 级 评 分 等 级 评分
土层厚度(牙 二 4)
等 级 评 分
石质山砂 页岩
土石山地
黄土丘 健
石质山花 岗片麻岩
:
‘
5
坟 上 部 2
坡中下部 1
1 薄 土 层 2
4 中厚土层 1
表土层厚度 〔牙 · 7)
等 级 评分
薄 表土层 3
‘户厚表土层 1
立地土壤侵蚀系数和保水系数 :
G = 工分平 . C月 ‘一 l
式中 G 为侵蚀 (或保水 )系数 ,
宕因子第 j等级的专家评分 。
n 为立地因子个数, 平 ‘为第 i 因子的专家权重, C ‘, 为第
侵蚀系数越大 , 表明越易受侵蚀 , 保水系数越大 , 保水性越强 , 反之亦然 。
4 立地经济评价
立地期望值是从土地期望值引伸而来的 , 它相当于在一定立地上进行投资 , 以现今的利
息在一定时期内回收时的净收入计算工7J。
5
.
=
习 R , (i + f)’ 一 ’一 习 C , (1 + f) ’一 ‘
f 一 0 1 一 0
式中 5 . 为立地期望值 ,
为贴现率 (利率 ) 。
(1 + i)
尸 一 1
R
, 为 亡时所得收入 , C , 为 t 时所发生的成本 , r 为轮伐 期 ,
上式首先计算出从林分建立至主伐时各种收入和成本 , 并以一假定利率按复利公式计算
至主伐时的总收入和总成本 , 进而求出净收益 , 最后利用贴现系数(l + l’) 一 l 计算出立地期
望值。
根据我国林业生产特点 , _仁式可写成 :
S
。 二
V
, ·
P 属从p广 C : (‘十 ‘’‘ 一 C : “ 十‘”一 c 3“ + ‘)“ 一 F 尹 · p p ·C 毛
式中 V 。 为主伐标准蓄积 (m 3 / hm Z ) ,
(1 + 犷) 护一 1
P尸为出材率 , 从、 P * 分别为大中径材 、 小 径材和
等外材所占比率及收购价 (元 / m 3 ) , C : 为整地造林成本(包括苗木费 , 元 / hm “) , C : 为 幼 林
抚育成本(除草 、 松土 、 割灌 、 补植 、 定株等 , 元 / hm , ) , C : 为成林抚育 成 本 (元 / hm Z ) ,
C . 为本材生产成本 (采伐、 运输、 制材等 , 元 / m “) , r 为轮伐期 , r : 为 幼 林 抚一 至主伐年
限 , 1 : 为成林抚育至主伐年限 。
本次评价刺槐尸尸二 0 . 5 1 , 1 = 25 a ’) , 根据太行山区所属四 省、 市部分地 区物价局 、林业
局有关资料 , r : = 2 0 a , : : = 1 7 a , C : 、C : 、 C , 、 C一分别为每公顷1 15 5元 、 2 3 1元 、 3 4 6 。 5元 、 4 0元
(C :
、
C
Z 、
C
: 中已包含10 %的不可预见费 ) , P , 、 P : 、几分别为每立方米 3。。元 、 2 0 元 、 70 元 ,
l) 甘肃林业勘察设计院, 1 9 8 4 , 林业勘寮 设计舰范透编 。
1 期 张小泉等: 太行山区刺槐立地质量多用途评价方法的探讨
设定 f二 7 % , 万 : 、 M卜 M : 由优势高 、 带皮胸径 、 去皮胸径等求出 Z m 、 4 位⋯⋯ 处 的
去皮直径 , 以此判断材种 , 并分别材种计算材积 , 求出材种比率。 材种划分方法如下 : 材长
均为 Z m , 大中径材的小头直径> 16 径级 ; 小径材的小头直径 8 一 16 径级 ; 等外材的小头直
径 ( 8 径级 。 这样 , 经过立地生产力评价 , 获得某立地刺槐地位指数及标准蓄积量 , 便可求
得各龄级立地期望值。
应用同样方法 , 各地区还可根据本地 区林业生产特点及社会经济状况 , 调整各项参数 ,
如利 率( 了 ) 、 木 材 收 购价等 , 计算适合本地特点的立地期望值 , 提高评价的可靠性。 同时
还可求得同一立地上其它树种的立地期望值 , 为多个树种间的比较评价提供依据 。
5 立地质量多用途综合评价表
为使立地评价结果直观明确地反映出来 , 便于生产上应用 , 有必要编制反映各立地条件
下各龄级的立地生产力(地位指数、 标准林分蓄积 ) 、 经济效益(立地期望值 )和水土保持性能
(立地土壤侵蚀系数和保水系数 )综合评价表 (表 5 )。 因篇幅所限 , 本文仅列出刺槐部分立地
小区 。 由表 5 可见 , 只要获得某类型 的立地特征信 息 , 通过查阅该表 , 就可直接得到该立地
上种植刺槐后若干年内的各种信息 (经济 、 水保、 产量 ) , 从而为该立地类型 的林种 、 树种选
择 、 造林经营措施的制定提供直接依据。
6 结 语
本文仅以太行山区刺槐立地为研究对象 , 从三个途径及其指标来探讨立地质量的多用途
综合评价方法 , 尚有许多途径及评价指标未能涉及到 , 如土壤肥力、 植物的广泛适应性等 ,
在评价指标的估计方法上还不够理想 , 有待于完善 。
随着我国林业生产的发展和立地研究的不断深入 , 立地质量多用途评价将日益受到重视 ,
评价的途径及指标将日益丰富和有效。
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蛇 林 业 科 学 研 究 已卷
0
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1 期 张小泉等 : 太行山区刺槐立地质量多用途评价方法的探讨 99
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