全 文 ：第 卷 第 期
年 月
林 业 科 学 研 究
戈厂 丁,
卜 ,
毛乌素沙区灌木立地质量数量化
表两种编制方法的比较 ‘
朱灵益 于九如 杨忠信 王 北 韦少敏 王葆芳
摘要 应用两种方法编制了毛乌素沙区常见的 种灌木的数量化表。 第一种方法用数量化理论
工模型 , 直接编制灌木生物量对各立地因子的数量化表 , 第二种方法应用经济计量学中联立方程
模型的建模思想 , 将数量化理论 模型与多元回归模型结合起来 , 先分别编制灌木种的冠幅 、 灌
高对各立地因子数量化表 , 然后将其所得数值代入各灌木种生物量 单株丛千重对冠幅 、 灌高的
多元回归模型中。 最后通过理论值与实际值计算出相对误差值。 结果是第一种方法编制的 个灌木
种数量化表 , 相对误差为 ! , 第二种方法编制的 个灌木种数鱼化表相对误 差 为
。
关健祠 灌木、 立地质量、 生物量、 数量化理论 模型
年代后期 , 我 国开始对乔木树种用定量方法评价立地质量 , 但灌木林至今 还 使 用定
性方法评价立地质量 , 满足不了当前生产发展的要求 。 何况我国干早区面积大 , 占国土总面
积约 , 区内沙漠 、 盐碱 、 黄土 、 山地等土地类型生长着灌木树种。 因此科学地适地适树造
林 , 关系我国西北地区大农业的开发利用。 为此 , 将灌木林立地质量评价列入国家 “七五”
科技攻关专题 , 对 个灌木树种 , 柠条 · 、 毛条 卯
为 、 花棒 ! , 、 踏郎 、
沙柳 二 玄 、 沙棘 宕 、 白沙篙月
、 黑沙篙 , 用两种方法研 究以 灌 木
树种生物量作为指标评价立地质量 。 第一种方法是数量化理论 〔‘ 第二种方 法 应 用 经
济计量学中联立方程模型的建模思想 〔, ’, 将数量化理论 模型与多元回归模型结合起来 ,
先分别编制灌木的冠幅 、 灌高对各立地因子的数量化 , 然后将其所得数值代入各灌木种生物
量对冠幅 、 灌高的多元回归模型中。 最后通过理论值与实际值计算出相对误差值 , 比较这两
种方法那一种方法更接近实际值 。
调查方法和项 目、 类目的选择
。 外业调查
按土地类型随机取样 , 调查内容 立地 因子包括沙地 、 黄土地 、 滩地 、 盐碱地 、 梁地
一 一收稿 。朱灵益副研究员 , 王存劳 中国林业科学研究院林业研究所 北京 子九如 ,
映西省榆林地区治 沙研究所 王北 宁复 自治区农科院林业研究所 。 本文是 “七五 , 国家里点攻关 专题 “毛乌紧沙地立地分类评价 和适地适树的研 究”
宝音 、 周心橙、 李金 昌、 孙德祥 、 郭建斌 、 李生宝、 党兵、 陈晨 。
韦少 敏 天津大学 杨 忠信
的一部分 。 参加 野外调查 的还有
期 朱灵益等 毛乌素沙区灌木立地质鳌数量化表两种编制方法的 比较 “
非立地因子包括年龄 、 密度 、 平茬次数 、 风蚀沙埋厚度 、 调查月份 。
调查样方面积 , 分成 等分 , 每小样方面积 扩 , 每个立地因子重复 次 ,
每个树种调查 块标准地 , 个灌木种共调查标准地 块 。
。 半定位观侧
在陕西 、 宁夏、 内蒙三个省 区 , 按 个灌木种设置 个立地类型。 观测时间为
年 , 每年从 月至 月 , 每月调查 次 。 调查内容有冠 幅 、 灌 高 、 地 径 、 年 龄 、 密
度 、 生物量湿重 、 以及生物量干湿比系数。
。 数 , 化表项目 、 类目的选择
数量化表项 目、 类目的内容关系到制定数量化表的精度和使用的简便 。 如项 目 、 类目太
多势必增加野外调查工作量 , 使用时又过于繁琐 , 如果漏掉主要项 目就要降低精度 。 根据以
往多年定位观察和野外调查的经验 , 初步确定各灌木种的项 目和类 目, 然后经过运算将偏相
关系数最小的项目删掉。 经 检验把差异不显著的类目进行合并 , 编制出数量化表 , 再进行
值检验相关系数 值 , 该数值反映了一定水平下预测模型的可用性 。
种灌木项目 、 类目的划分见表 。
表 种瀚木项 目、 类目的划分
类 目
项 目 —— — ‘ , 门 ‘ , 灿归 一 洲, , 一 一 一 一 一 一 一 一 一一 一 一一 一 一一 一一 一 一一地 貌流动状况沙 丘大小坡 位坡 向坡 度润查月份风蚀沙埋平茬次致年 龄密 度 黄土梁 硬梁 软梁流动 、 半流动 半 固定 固定中型以上 小型 平沙地顶部上 部 中部 下部阳坡 半阳坡 阴坡平地 平级地 缓坡 一 沙埋 风蚀 无风蚀沙埋 按实际年龄情况确定等级按各树种的实际密度 确定等级 湿滩无伏沙 干滩 轻盐碱滩 沙丘平地二卜阴坡级斜坡 一 。 丘间地平地方坡 一 “ 坡能斜陡坡 。
结果与分析
。 模型简介及编制数皿化表
在数量化理论 中 , 因变量与各项目 、 类 目的反应 , 遵从下列线性模型
川 夕一 艺 艺占·介 ,。 。‘ , … , ,
九
其中‘了· ‘二 , 二 , 二 , … , 。 几 , , … , 勺为 项目的 寿类 目在第 ￡样本中的反
应 , 伪提依赖于 了项目的 类 的常系数 即 寿类 目的得分数 。‘ 是第 次抽样的随机误差
项 。 为项 目个数 介为第 寿类 目个数 为灌木树种单株生物量 。
经计算得出柠条 、 花棒多因子立地质量数量化表 表 、 , 其它灌木种表省略 。
林 业 科 学 研 究 卷
衰 花一侈因子立地砚 橄 化衰
千 千重
项 类 目 项 类得分 范围偏相关 得分 范围偏相关
沙丘大小
份
一
‘‘
内
部 位
。
年 龄
密 度株口 ,
中型以上沙 丘
小型沙丘
平沙地
上 、 中、 下
丘间地
以上
0.857 3 3
0 。 1 4 09
0
。
1 09 1
4
0
。
0 0 8 9 7
0
。
0 04
7 7
0
。
0
76 64
2
.
25 0
7 6
0
。
8 肠 46
0一 6 5 2 5 0
0
.
6 7 5 9 2
0
.
3 5 8 9 3
0
。
1 5 2 0 1
0
.
1 46 3 5
2
.
2 04 4 1
0
.
7 5 1 4 0
( a )
1 ~ 2
3 ~ 4
S ~ 6
7 ~ 8
9 ~ 1 0
1 1 e 1 2
1 3 ~ 1 4
2 0
0
.
4 0
5 9
0
.
3 1 4 9 3
0
.
4 37 5 8
0
。
0 2 7 4 3
一 0 。 5 4 0 6 2
一 0
。
2 29 8 0
一 0 。 0 2 0 4 2
0
.
1 0 9 7 6
0
.
2 8 2 0 2
一 0 . 1 3 8 肠
一 0 . 1 6 8 3 1
0 . 0 5 4 6 2
0 。
82
2
64
0
.
4 9 6 0 3
X 相 关系数 剩余标准差 0 。 1 6 7 1 6 F 值检脸 129 。 7 9 8 F 二 01 = 3 . 2 0
表3 柠条乡因子立地质, 傲t 化衰
千宜 (坛) 千t (趾g)
项 目 类 目 项 目 类 目得分 范围/偏相关 得分 范围/偏相关
地 貌
0.一沙丘流动状况
沙丘大小
沙丘
硬梁
千滩
黄土
流动、 半 流动
固定 、 半固定
无 伏 沙
中型以上沙丘
小型沙丘
平 沙 丘
一 0 。 09 2 6 0
一 0 . 1 1 5 65
0 . 0 04 0 1
0
. 0 1 6 25
0
。
03 5 1 7
一 0
.
0 8 2 9 9
0 . 0 1 4 5 3
0 . 3 27 8 9
0 . 26 5 84
0 . 0书96
0.30947
0.303 12
0.316 81
0.38076
0.21256
0.034 74
0.04092
一 0 . 1 1 7 0 6
一 0 . 1 5 7 4 3
0 . 0 24 4 3
0 . 1 3 1 9 0
0
。
2 2 2 9 7
0
.
1 1 7 9 6
0
.
07 9 7 7 年 龄( a )
肠4 13
348 27
0 .29 1 9 3
0。 1 5 2 0 8
0
1
2
3
4
5 ~ 6
9 e 1 0
1 1 ~ 1 2
0
.
07 2 8 1
一 0
。
1 盯 62
一 0
.
07 2 1 3
一 0 . 0 8 8 7 7
一 0 . 06 8 7 8
一 0 . 0 0 7 5 8
一 0 . 1 9 1 3 2
一 0 . 04 8 6 9
0
.
1 26 9 3
0
.
0 3 2 5 3
平茬次数 0
。
2 8 2 0 1
0
。
2 2 0 0 2
密 度
0 .198 35
0 .388 63
(株/ hm , )
‘
6月了
月 份
0尹
复相关系数 0.838 72 刹余标准差 0 .028 15
400~ 1 2 00
1 201~ 1 9 00
1 9 01~ 2 4 80
2 4 81e 3 600
3 6 01~ 4 400
、 , 0 1
~ 5 8 0 0
5 8 0 1 ~ 9 5 0 0
F 值检验
0.23 9 7 0
0 .7 86 15
0 .385 9 5 0.6 99 94
0 .353 18 0 .733 59
0.盯8 4 2
0.29 4 83
0。 0 8 6 2 1
1 1 5
.
8 9 5 F
o
.
o i 二 2
.
63
首先建立冠幅 、 灌高与立地因子间的数量化( I )模型 , 然后再建立单株干重与冠幅 、 灌
高之间的多元线性 回归模型 。
期 朱灵盆等: 毛乌素沙区灌木立地质量数最化表两种编制大沙的 比较 57
厂(‘D ). = 觉兰。:!)( , . 、)6 ,: ) + 。, 。
j 二 1 吞= 1
(。; ).= 凳兰。::)( , . ; )。,: ) + 。:‘ ( 2 )
j = I k = 1
..!.之,.lwe
仁(朋‘万) = 。. + a :( ‘刀)‘+ 。: ( ‘尸).+ 。: :
G D 为灌高 , G F 为冠幅 , 刀E 口E 为单株千重(kg)。 计算得出花棒 、 柠条多因子立地质
量数量化表 (表 4 、 5 ) 。
衰4 花林多因子立地质, 橄. 化衰
冠幅 口尸
项 类 目 祖高 G 刀
得 分 范围/偏相关 得 分 范围/偏相关
沙丘大小
中塑 以上沙丘
小型沙丘
其 它
沙丘部位
丘 间 地
上 、 中、 下
平级沙地
月 份
一 0
。
0 2 0 0 0
一 0
.
1 0 0 0 0
一 0
.
0 6 0 0 0
0 . 4 8 0 0 0
,
.
0 8 0 0 0
一 0 . 0 4 0 0 0
0
.
0 8 0 0 0
0 . 1 1 0 0 0
一 0 . 1 5 0 0 0
0
.
0 4 0 0 0
一 2
. 4 9 0 0 0
~ 1
.
1 2 0 0 0
一 0
.
9 8 0 0 0
一 0 。 86 0 0 0
一 O 。 4 8 0 0 0
一 0 。84 0 0 0
一 0 。 2 0 0 0 0
O
。
6 5 0 0 0
6
.
6 2 0 0 0
3
.
4 4 0 0 0
2
.
1 2 0 0 0
2
.
3 2 0 0 0
2
.
1 3 0 0 0
1
.
7 3 0 0 0
1
.
2 4 0 0 0
1
.
1 3 0 0 0
0
.
8 3 6 1 弓
1 .0 1 7 1 6
尸 = 69. , 17 二
一 0
.
0 8 0 0 0
0
.
0 3 2 7 4
一 0
. 0 1 0 0 0
0 . 1 6 4 0 0
0 。 5 2 0 0 0
0
.
1 1 3 3 4
0
.
1 8 0 0 0
0
.
26
5 8 0
0
.
26 0 0 0
0
.
0 7 7 0 7
一 0
。叮000
一 0 . 0 8 0 0 0
一 0 . 07 5 0 0
0 . 2 9 0 0 0
0 . 1 1 0 0 0
0 . 1 3 0 0 0
0 . 5 1 0 0 0
0 . 3 2 0 0 0
0 . 4 2 0 0 0
0
. 0 2 0 0 0
一 0 . 5 9 0 0 0
0 . 0 7 0 0 0
0 。 4 9 0 0 0
0
.
26 弓8D
‘b曰才
RO尸
0.一年助( a )
1~ 2
3 ~ 4
5~ 6
7~ 8
9 ~ 10
11~ 12
13~ 14
20
850 00
538 97
1 .69 0 00
0 .6 87 10
密 度
(株/七口 , )
0 ~ 4 0 0
4 0 1 ~ 8 0 0
8 0 1 e 1 2 0 0
1 2 0 1 ~ 1 6 0 0
1 6 0 1 ~ 2 0 0 0
2 0 0 1 ~ 3 0 0 0
3 0 0 1 ~ 4 0 0 0
4 0 0 1 ~ 6 0 0 0
复 拐 关
剩余标准差
F 值检验
F 二 0 . 0 1
5 。 4 9 0 0 0
0
.
6 7 0 8 7
0
.
1 0 0 0 0
0
.
4 0 0 0 0
0
.
5 6 0 0 0
0
.
4 8 0 0 0
0
.
7 3 0 0 0
1
.
1 0 0 0 0
0
.
8 7 0 0 0
0
.
6 9 0 9 0
0
.
5 4 0 0 0
0
.
5 9 0 D O
0
.
6 9 0 0 0
1
.
3 7 0 0 0
0
.
34 0 0 0
0
.
34 0 0 0
0
.
8 2 0 0 0
0
.
3 4
0 1
F
=
6 1
.
5 7 5 二
0 。 5 3 0 0 0
0
.
3 5 8 弓0
F o .0 1 = 3 .1 4
y , 一 0 . 4 3 6 2 + 0 . 23 0 8 ( G F ) + 0 . 7 1 8 3 ( G D )
R = 0
. 7 3 0 2
S = 0 .夕34 2
林 业 科 学 研 究 7 卷
衰5 柠条多因子立地质, 数t 化表
冠 报 (黑i ) 灌 高 (劣2 )
项 类
得 分 范圈/偏相关 得 分 范围/偏相关
地 貌
0 。 1 9 4 1 6
0
。
24 1 1 6
0
。
2 3 8 1 6
0
.
2 7 9 4 4
沙 丘流动状况 0
。
3 3 6 8 9
0
。
0 9 9 84
0
.
0 87 8 1
0
.
1 5 1 3 2
沙丘大小
流动半流动
固定半·固定
其 它
中组 以上沙丘
小 组沙丘
其 它
0 .5 18 76
0 .150 0 8
0 .2 01 0 1
0 .299 82
沙丘部位
丘 间 娜
上 中 下
平级沙丘
其 它
月 份
0.13 1 23
一 0 。 1 8 0 3 4
一 0
.
0幻 64
0.166 52
0。 0 2 2 4
一 0 。 1 , 5 16
0
。
1 6 1 7 3
0
。
0 39 7 8
0
.
7 6 7 8
0
.
7 湘4
0.洲9 04
一 0
。
1 3 2 14
0
.
1 韶00
0.132 78
一 0
。
0 05 0
7
0
.
2 0 1 4 7
~
0
。
1 4 2 2 5
一 0
.
0 0 0 4 4
0 。 1 3 1 朋
一 0
.幼0 05
一 0 。 1 1 0 03
一 0
。 叮1 14
一 0
.
1 0 0 9 9
0
.肠9 12
0.019 80
一 0
.
1 7 8 6 5
一 0
。
09 9 9 0
0
.
3 3 9 5 7
0
.
2 1 6 5
0
.
5 6 9 1 2
0
.
67 0 9 9
O
。
5 63 23
0
.
4 7 0 47
0
.
2 84 3 5
0
. 幻6 92
0.219 64
0. 137 85
0 .198 45
0。 1 9 0 2 9
0
。
26
3
64
0
。
20 1 9 4
0
.
3 肠 弓9
0 。 0 7 2 5 7
0
.
5 1 7 3 2
年龄( a )
1
2
3
4
5
6
7
8
9~ 10
11~ 12
4 00~ 1 20
1 201~ 1 叨01901~ 2480
2481~ 3 600
3 601~ 4 400
4 401~ 5 800
5 801~ 9 500
岌 相 关
剩余标准差
0 .070 73
一 0 . 1 7 2 2 3
一 0 . 0 3 7 4 7
0 。 2 0 0 6 9
0
.
0 1 5 4 3
0
.
0 3 2 6 2
0
。
1 2 0 43
0
.
0 4 3 5 2
0
。
3 7 0 8 9
0
.
3 1 3 6 8
0
.
1 6 9 8 8
一 0
。
0 3 1 3 3
0
。
1 6 7 8 0
一 0 . 0 2 2 4 9
O 。 肠8粼
0。 0 6 1 1 7
一 0
.
0 1 1 4 0
一 0 。 叫刁56
一 0 。
23
8 盯
一 0
.
0 2 0 1 7
0
.
0 1 1 3 5
0 。
06
3 5 1
0
.
0 7 2 0 3
0
。
1 2 2 7 4
0
。
1 23 4 9
0
。
1 0 7 1 7
0
。
0 5 9 7 0
0
。
1 5 9 8 弓
0 。 1 0 8 0 5
0
。
4 9 9 84
0
。
4 06 8 9
0
。
4 3 2 1 5
0
。
4 1 8 1 8
0
。
3 8 5 2 5
0
。
29
2 0 0
0
。
2 2 8 5 8
6798
0
。
1 8 0 0 2
0
.
2 3 2 8 2
密 度
(株/五m , ) 0 . 4 5 1 3 5
0
。 洲, 74
0
。
27 1 26
0
。
27 5 27
0
.
6 7 9 9
0
。
3 5 1 4 9
尸值 检脸
F . 0 0.01
尸 = 24 .51 7 , 二
0.7 10 53
0.171 99
尸 = 31 .D25 . ’
F 0
. 0 1 = 2
.
7 2 5
y 。 一 0 . 2 生弓1 + 0 .3 , 6 昌忿 , + 0 . 5 3 6 5 “ :
R = 0 . 6 9 4 1
S = 0 .万2 8
期 朱灵益等: 毛乌素沙区灌木立地质景数量化表两种编制方法的比较
2 .2 两种棋型精度比较
为了比较两种数学模型编制的灌木种立地质量数量化表估计精度 , 用估计值与实际值的
‘产、 洲、相对误差来评价 , 即 10 0(y一 y:)/ y 。, y ‘为实际值 , y ‘为估计值。 经计算得出两种数学模型
8个灌木生物量残差相对精度表 ( 表 6 ) 。
表6 两种橄学棋虽生. 皿粉度检脸比旅裹
第一种—傲t 化理论 ( 工) 第二种—多元联立方粗
灌木 种
实 际单株
生物皿千盆平均值
(kg )
平均相对误差
(% 、
相对误差 < 30 %的样方比例(% )
平均相对误差
(% )
相对误差 < 3 0%的样方比 例(% )
,715留3”。巧,二UQ夕6勺丹曲日.口n汤5.匀40‘几”曰Jo口
丹,内J刀1几
09487肠那,主..几曰1二习口nU.j08名Q夕“j,人‘.,几j二11369187292576一舀O产xc‘-内石几」.…nU”n”U条棒郎柠毛花踏
白沙 禽
黑沙茜
沙 棘柳
从表 6 可 以看出 , 用数量化理论 ( I )数学模型编制的 8 个灌木种生物量表 , 其精度比用
联立方程编制的表要高得多 , 平均相对误差都小于20 % 。 而用第二种方法编制的 8 个灌木种
生物量数量化表 , 平均相对误差最小的为46 % , 精度不够不能使用 。
3 结论与讨论
(1 ) 用第一种方法编制 8 个灌木种生物量数量化表 , 平均相对误差不超过20 % ; 而用第
二种方法编制的 8个灌木种生物量数量化表 , 平均相对误差最小46 % , 精度不够不能使用 。
(2 ) 用第二种方法编制的数量化表 , 精度偏低原因有以下两点: ¹ 由于各个灌木种生物
学特性不一样 , 有的灌木种萌孽性强 , 经过平茬或沙埋后萌萦出很多枝条 , 所以只用灌高、
冠幅不能完全反映地上部分生物量 , 还应该增加萌条量这个变量。 º 以灌高、 冠 幅 为因 变
量 , 立地因子为自变量 , 所得数据 , 又以灌高 、 冠幅为 自变量 , 生物量为因变量 , 再代入多
元回归模型 , 多了一次转换势必增加了误差 。
今 考 文 献
l 羞文 泉 , 周光亚 , 夏立显. 数t 化理论及其应用. 吉林: 人民出版社 , 1 97 9 . 1 ~ 4 8.
2 吴永业. 经济计且学. 北京: 中国铁道出版社 , 19 87 . 1 6 一224 .
林 业 科 学 研 究 7 卷
A C o m P a ris o n o f Q u a n t ita tiv e T a b le s o f S it e Q u a lity
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ta b le . T h e s e e o n d ta b le w a s e s ta b lis h e d b y u sin g t h e e o m b in a tio n o f m o d e l o f
q u a n tita tiv e th e o r y ( I ) a n d m o d e l o f m u ltip le re g re s s io n . A t f ir s t , t h e
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