全 文 ：笋竹两用丰产林年龄结构研究
郑郁善 洪 伟 张炜银
k福建林学院 南平 vxvsstl
摘 要 在闽西北各毛竹丰产林区中设置高产林标准地 zv{块 o详细调查各度竹株数 !胸径
和竹高以及环境因子 o建立竹林产量模型 }模型的复相关系数 Ρ s1|{
Ψ = − yzvv{ .tyx + tv .yzxy Ν + {vxw .usu ∆ + t .wtv{ Ξt + s .y|yy Ξu +
t .u|t{ Ξv + s .ux|z Ξw − t .tysy Ξx
结合生产 o提出 v组约束条件 ∀应用该模型研究毛竹林最优化年龄结构 o以获得不同竹林胸
径 !立竹量 !立地条件 !经营水平下最适宜年龄结构 ∀
关键词 笋竹两用林 o 年龄结构 o 线性规划
毛竹k Πηψλλοσταχηψσ ηετεροχψχλα¦√ q πυβεσχενσl是我国竹类资源中分布较广 !面积较大
的优良竹种 ∀竹林年龄结构状态是毛竹生态系统的重要子系统 o该系统由于受采伐 !抚育
等人为干预以及自然力的作用 !灾害的侵入 o其结构处于不稳定的状态 ∀竹林结构中年龄
结构对于毛竹丰产具有极重要的影响 o是低产林改造首先要考虑的人为措施之一 ∀通过
对该系统的描述 !预测和控制 o使其达到理想状态在生产中具有重要意义 o也是生产中急
待解决的实际问题 ∀
不少学者≈t ou 潜心于研究竹林年龄结构 o有的认为 ´ }µ }¶ }·度竹各占 ux h ~而有
的认为 ´ }µ }¶ }·度竹应为 t }u }u }u ∀这些研究结果为生产实践提供了有一定价值的标
准 ∀但毛竹林分系统的丰产状态受许多因素的影响 o包含有林地和竹林现状 o所以不能对
各种各样的毛竹林使用统一的/合理年龄比例0 ∀必须用科学方法针对各种各样的毛竹林
提出不同的丰产年龄结构 o并以此进行年龄结构的优化 ∀为使竹林笋 !竹产量高 o又能满
足毛竹林永续利用等方面要求的约束条件 o需根据前人研究经验≈v ∗ x o寻找最佳年龄结
构 o这是典型线性规划问题 ∀采用线性规划方法优化毛竹林年龄结构 o提出合理年龄结构
模型 o尚未见报道 ∀
t 资料和建模
在闽西北各地区不同类型的毛竹丰产区设置 us° ≅ us°标准地 zv{块 o在每块标准
地上分度测定各株毛竹胸径 !竹高 !林分立竹量和环境因子 o根据调查数据分别统计其总
产量 o毛竹单株竹秆重量用公式≈y
Ωι = s .txwy ∆u .tzxy
竹林总产量 = 6
ν
ι = t
Ωι + Ωϕ
式中 }Ωι为毛竹单株产量k®ªl ~∆ 为胸径k¦°l oΩϕ为换算后的笋产量k®ªl ∀可算出竹
林总产量 ∀
第 vw卷 专刊 tt | | {年 x 月
林 业 科 学
≥≤∞× ≥∂ ∞ ≥≤ ∞
∂ ²¯1vw o≥³1t
¤¼ ot | | {
根据竹林年龄结构研究要求 o选择决策变量 Ξϕ(ϕ t ,u ,v ,w ,x)为各度竹的株数k株r
«°ul o在研究竹林产量影响因素中 o不能排除竹林的总株数和能代表竹林林分质量的平
均胸径 o因此在建立目标函数模型时应当加以考虑 ∀假设 ∆表示平均胸径 ,用 Ν表示林
分总株数 ∀竹林的产量指标 ,根据现有生产经营习惯 , 以及考虑竹林生态效益 , 采用竹
林总产量 ,笋产量先换算成产值 ,再把笋产值换算成竹材产量(按 v根笋的价值相当于 t
根竹的价值) ,两者相加可得竹林总产量 ,竹林总产量越大 ,年或度的竹秆收获量也大 ,从
经济效益考核上采用竹林总产量( Ψ值) 作为目标函数值也是适宜的 ∀而 : Ξt !Ξu !Ξv !
Ξw !Ξx分别为 ´ !µ !¶ !· !∏度竹的株数(株/ «°ul o∆为林分平均胸径k¦°l oΝ为林分
每总株数k株r«°ul o≠ 为竹林总产量k®ªr«°ul ∀应用调查的标准地材料 o进行回归分析 o
得到目标函数模型 }
Ψ = − yzvv{ .tyx + tv .yzxy Ν + {vxw .usu ∆ + t .wtv{ Ξt +
s .y|yy Ξu + t .u|t{ Ξv + s .ux|z Ξw − t .tysy Ξx (t)
模型的复相关系数 Ρ s .|{ ,经回归显著性检验结果表明 : Φt wts Φs .st(u .{t) ,
可见回归模型呈极显著相关 ,所建立的模型可以使用 ∀
当对某一具体毛竹林寻找最佳的年龄结构时 o林分总株数 Ν和林分平均胸径 ∆ 已
知 ,因而不作为决策变量 ,为此假设 ΨΨ Ψτ p yzvv{ .tyx n tv .yzxy Ν n {vxw .usu ∆ ,因
而(t)式的目标函数模型改为
ΨΨ = t .wtv{ Ξt + s .y|yy Ξu + t .u|t{ Ξv + s .ux|z Ξw − t .tysy Ξx (u)
根据前人研究结果 ,结合竹林经营生产需要以及永续作业的要求 , 提出每度竹的毛
竹株数占总株比例基本相等 ,但 ∏度竹已老化其生产能力有所下降 ,株数应适当地减少 ,
在此基础上给予上下 x%的浮动变幅 ∀同时还要求 µ度竹株数要大于 ¶度竹株数 ,也大
于 ·度竹株数 ,各度竹株数累加等于林分总株数(合理密度所要求的株数)[ tt ,tu] ∀
约束条件 } z .x%Ν [ Ξx [ Ξt [ tz .x%Ν
us%Ν [ Ξw [ Ξv [ Ξu [ vs%Ν
Ξt n Ξu n Ξv n Ξw n Ξx Ν
应用所建立毛竹丰产年龄结构的优化模型函数式kul o针对特定竹林的立竹量和平均胸
径 o在约束条件下求算最优的年龄结构和最优结构下的理论竹林产量 ∀
u 求解
根据建立的优化模型进行求解 o采用改进单纯形法求解 Ψ o其全部计算过程在微机
上进行 ∀
例如 }某一材用竹林的林分株数为 uzss株r«°u o∆ 为 | qx¦° o原竹林 ´ ! µ ! ¶ ! · !
∏度竹分别为 xux株r«°u !yvs 株r«°u !wwx株r«°u !yys株r«°u !wws 株r«°u o通过最优
年龄结构计算得到最优解 Ξt wyx株r«°u oΞu zxs株r«°u oΞv zxs株r«°u oΞw xws
株r«°u oΞx t|x株r«°u o目标函数值 Ψ xt qst·r«°u o实际产量为 ws qux·r«°u ∀通过
比较 o竹林调整后的年龄结构合理 o结果令人满意 ∀
各度竹的株数分布见图 o基本上接近正态分布 o中间多两边少 o而且新增的 ´度竹的
株数多于 ∏度竹 o只要合理采伐 o竹林年龄结构的调整很容易 o同时立竹量将逐步增大 o符
zw专刊 t 郑郁善等 }笋竹两用丰产林年龄结构研究
方能进行评价 ∀在毛竹分布区内随机地设置 us° ≅ us°标准地 ts块调查林分胸径 !株
数 !各度竹株数 !秆总产量和笋产量 ∀将竹林平均胸径 !总株数 !各度竹株数代入模型ktl
计算结果见表 u ∀
表 2 模型的实用检验 ≠
Ταβ . 2 Τηε πραχτιχαλτεστ οφ τηε µοδελ
Ν
k≤∏¯°r«°ul
∆
k¦°l
各 度 竹 实 测 数
¦·∏¤¯ ±∏°¥¨µ¶²©¥¤°¥²²¬± §¬©©¨ µ¨±·§¨ªµ¨ ¶¨k≤∏¯°r«°ul
Ξt Ξu Ξv Ξw Ξx
Ψα
k®ªr«°ul
Ψτ
k®ªr«°ul
ϖ Ψ
k®ªr«°ul
uzwx | q{ vzx yss z{s xzs wus xvy{| xvyxx vw
u{sx | qx vtx {ux z|x xzs vss xuuvw xusut utv
vsvs | qx yzx xts y|s yts xwx xxt|t xxs|{ |v
tysx { qv uts uws t{s w|x w{s uwut| uwvvw p ttx
u{|x | qt zxs zyx zvx uws wsx xswtt xsxyw p txv
u|xx | qw wxs tt{x {ts vss uts xv|wx xv{zs zx
txss | qt tus w{s wxs vvs tus vsuvs vstux tsx
utss { qt uws y|s yss vys uts vsw|w vsv|z |z
uwss { qs tvx {zs zyx vvs vss vv{v| vvy{z txu
uwwx | qx uts zxs z{s w{s uux wztxw wzuzz p ttz
≠ Ψα为竹林的实测产量 ; Ψτ 为优化模型计算的理论产量 ; ϖ Ψ为实测产量与理论产量差值 ∀ Ψᬶ·«¨ ¤¦·∏¤¯
¼¬¨ §¯ oΨτ¬¶·«¨ ·«¨ ²µ¨·¬¦¤¯ ¼¬¨ §¯²©·«¨ ¥¤°¥²²¶·¤±§¦¤¯¦∏¯¤·¨§¥¼ ²³·¬°¤¯ °²§¨¯o ϖ Ψ¬¶·«¨ §¬©©¨ µ¨±¦¨ ¥¨·º¨¨ ± ¤¦·∏¤¯ ¼¬¨ §¯
¤±§·«¨ ²µ¨·¬¦¤¯ ¼¬¨ §¯q
竹林实测产量平均值为 wvtwt ®ªr«°u o竹林预测结果平均相对误差 s q{| h o模型精
度均在 |{ h q在实际生产中可以应用 ∀
x 效益预测
在毛竹各产区内的建模标准地以外再调查 ts块 us° ≅ us°笋竹两用丰产林标准地 o
根据总株数 !胸径 o在微机上求解 o寻找得到最大目标值 o用目标值与原值比较得到表 v ∀
表 3 最佳年龄结构竹林笋和竹产量理论值与实际值的比较 ≠
Ταβ . 3 Χοµ παρισον οφ τοταλ ψιελδσ οφ βαµ βοο σηοοτ ανδ στεµ βετωεεν τηεορψϖαλυε ανδ
αχτυαλϖαλυειν τηε οπτιµ υµ αγεστρυχτυρεστανδ
序号
²q
Ν
k≤∏¯°r«°ul
∆
k¦°l
ψΧ
k·r«°ul
ψ°¤¬
k·r«°ul
ϖ ψ
k·r«°ul
最佳年龄结构
³·¬°∏° ¤ª¨ ¶·µ∏¦·∏µ¨k≤∏¯°r«°ul
´ µ ¶ · ∏
t v{xx ts qs yz quv zt q{| w qyy yzx tsxs tsxs z{s vss
u uztx | qy wv qwt xu qsw { qyv wyx zxs zxs xws uts
v uvws z q{ us qut vt qx| tt qv{ wsx ywx ywx wyx t{s
w uyzs { qw vv q{v wt qvy z qxv w{s zus zus xws uts
x uwwx { q| vz qyy wu qu{ w qyu wvx yys yys w|x t|x
y u{sx | qx ww quz xu qxt { quw w|x zyx zyx xzs uts
z uwss | qu vx q{x ww qty { qvt wus yys yys w{s t{s
{ utvs z qx ut quv uy qsy w q{v vzx x{x x{x wus tyx
| uuus z qt t{ qss uv q|| x q|| v|s yss yss wxs t{s
ts t|{s z qu ty qtt ut qvy x qux vwx xws xws v|s tyx
≠ Ψ°¤¬为优化后的目标产量 ~ΨΧ为竹林实际产量 ~ϖ Ψ为增产的产量 ∀ Ψ°¤¬¬¶·«¨ ª²¤¯ ¼¬¨ §¯¤©·¨µ²³·¬°¬½¤·¬²±o ΨΧ
¬¶·«¨ ¤¦·∏¤¯ ¼¬¨ §¯²©·«¨ ¥¤°¥²²¶·¤±§oϖ Ψ¬¶·«¨ ¤§§¨§¼¬¨ §¯q
|w专刊 t 郑郁善等 }笋竹两用丰产林年龄结构研究
表 v表明 o用所建立的理论模型优化毛竹林年龄结构 o其平均增产竹材产量 y q|w ·r
«°u o效益极为可观 ∀
y 结论
本调查材料来源于福建省闽西北各毛竹产区笋竹两用丰产林中 o能较好地反映该地
区毛竹林分状况 ∀模型ktl的相关系数大 o经回归显著性检验为显著 o可推广使用 ~该模型
能根据不同的立地条件 !经营目标 !经营水平 o按经营立竹量和经营目标k胸径l o而提出笋
竹两用林最佳年龄结构 o采用相应的更为有效的调整措施 o指导林业生产 ∀克服了长期以
来不同竹林类型 !立地 !经营目标 !经营措施采用同一的年龄结构 ∀
模型重新应用于笋竹两用林分中随机调查的标准地 ts块 o经检验结果模型计算值与
实际的竹林产量差异很小 o模型计算结果精确可靠 ∀
模型计算的笋竹两用林分年龄结构理论值 o即各度竹株数 o基本上接近正态分布 o因
新竹数量k ´度竹l和 µ !¶度竹较多 o· !∏度竹数量较少 o有所左偏 o但极有利于丰产竹
林培育 ∀
根据 ts块标准地材料 o应用所建立的模型计算得到的林分年龄结构 o并按此结构调
整实施后预计能提高竹秆产量 y q|w·r«°u ∀当然丰产毛竹林还要考虑合理林分密度≈z o{ ∀
对于各种立地条件和经营条件下的合理林分密度 !合理年龄结构和合理配套研究将在今
后作进一步探讨 ∀
参 考 文 献
t 何 明 q毛竹笋用林合理竹龄结构及其生长规律 q竹子研究汇刊 ot||v otukvl }xu ∗ xx
u 周芳纯 q毛竹林结构理论研究总结报告 q竹类研究 ot|{{ktl
v 郭仁鉴等 q实现同龄林合理森林秩序的探讨 q林业科学 ot|{xktl }us ∗ u|
w ¤¶¶≥ q¬±¨ ¤µ³µ²ªµ¤°°¬±ª ° ·¨«²§¶¤±§¤³³¯¬¦¤·¬²±¶oƒ¬©·« ∞§¬·¬²±o ¦µ¤º ¬¯¯
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¶¬∏° ²±·«¨ ²µ¼ ²©¦²°³∏·¬±ªot|{w ovsu ∗ vtt
y 周芳纯 q竹林培育 q北京 }农业出版社 ot|zw otz{ ∗ tz|
z 郑郁善 o洪 伟 q材用毛竹林密度效应模型研究 q福建林学院学报 ot||y otykwl }vwv ∗ vwx
{ 郑郁善 q丰产毛竹林密度效应研究 q生物数学学报 ot||z otukvl }uz| ∗ u{u
sx 林 业 科 学 vw卷
ΣΤΥ∆Ψ ΟΝ ΑΓΕ ΣΤΡ ΥΧΤΥΡΕ ΟΦ ΗΙΓΗ p ΨΙΕΛ∆
ΒΟΤΗ ΒΑΜΒΟΟ ΣΗΟΟΤ ΑΝ∆ ΤΙΜΒΕΡ ΣΤΑΝ∆
«¨ ±ª ≠∏¶«¤± ²±ª • ¬¨ «¤±ª • ¬¨¼¬±
( Φυϕιαν Χολλεγε οφ Φορεστρψ Νανπινγvxvsst)
Αβστραχτ
±·«¬¶³¤³¨µozv{ ³¯²·¶²©«¬ª«2¼¬¨ §¯¥¤°¥²²¶·¤±§º µ¨¨ ¦²¯¯¨ ¦·¨§©µ²° ³¯¤±·¬±ª¤µ¨¤²©¥¤°¥²²
¬± ±²µ·«º ¶¨·²©ƒ∏¬¤± o·«µ²∏ª« º«¬¦«¨¯ °¨ ±¨·¶²©¶·¤±§¤±§ ±¨√¬µ²±° ±¨·º µ¨¨ ° ¤¨¶∏µ¨§q
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¼¬¨ §¯ °²§¨¯ º¤¶ ¶¨·¤¥¯¬¶«¨ §¤¶©²¯ ²¯º¶}Ρ s1|{
Ψ = − yzvv{ .tyx + tv .yzxy Ν + {vxw .usu ∆ + t .wtv{ Ξt +
s .y|yy Ξu + t .u|t{ Ξv + s .ux|z Ξw − t .tysy Ξx
∞¬ª«·µ¨¶·µ¬¦·¨§¦²±§¬·¬²±¶º µ¨¨ ¶∏ªª¨¶·¨§¬±¦²°¥¬±¤·¬²± º¬·«·«¨ ±¨ §¨²©³µ²§∏¦·¬²±o·«¨ °²§¨¯¦¤±
¥¨ ∏¶¨§·²²³·¬°¬½¨ ¤ª¨ ¶·µ∏¦·∏µ¨ ²©¥¤°¥²²¶·¤±§²©§¬©©¨ µ¨±· ∏´¤¯¬·¼o§¨ ±¶¬·¼o¤±§∏±§¨µ§¬©©¨ µ¨±·
¶¬·¨ ¦²±§¬·¬²± ¤±§¯¨ √¨¯ ²© °¤±¤ª¨ ° ±¨·o¥¼ º«¬¦«·«¨ ¼¬¨ §¯¶²©¥²·«¶«²²·¤±§·¬°¥¨µ¦¤± ¥¨ ¬±¦µ¨¤¶¨§
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Κεψ ωορδσ ≥«²²·¤±§·¬°¥¨µ∏¶¨ ¶·¤±§oª¨ ¶·µ∏¦·∏µ¨ o¬±¨ ¤µ³µ²ªµ¤°°¨q
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