CN104316101B - 厚朴活立木树皮产量测算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了厚朴活立木树皮产量测算方法，包括：采集厚朴活立木的树高、树干中央直径和树干中央处树皮厚度的信息；采用树皮取样模具在厚朴活立木胸径处取一块树皮，根据所取的树皮信息，计算得到厚朴活立木树皮的密度；根据采集的信息及厚朴活立木树皮的密度，通过数学模型即可计算得到厚朴活立木的树皮产量。该方法不限定龄组和测算时间，测算精度高，有效地解决了厚朴活立木树皮产量值难获得的难题，用本发明技术所测产量值与其它预测模型相比，精度高，对开展厚朴良种选育及资产评估工作具有重要参考意义。

Description

厚朴活立木树皮产量测算方法

技术领域

本发明涉及森林资源调查领域，具体涉及厚朴活立木树皮产量测算方法。

背景技术

厚朴(officinalis(Rehder et E.H.Wilson)N.H.Xia et C.Y.Wu)为木兰科(Magnoliaceae)木兰属(Magnolia)落叶乔木，具燥湿消痰、下气除螨之功效，是我国特有传统中药材，属国家Ⅱ级重点保护树种和Ⅱ级保护中药材。药用厚朴主要有厚朴(原亚种)(Magnolia officinalis Rehd.et Wils.subsp.officinalis)和凹叶厚朴(亚种)(Magnolia officinalis Rehd.et Wils.subsp.biloba(Rehd.et Wils.)Law)；凹叶厚朴与厚朴最明显的区别在于叶先端是否凹缺，凹缺的是凹叶厚朴，不凹的是厚朴；研究表明，厚朴树皮的两个主要活性成分—厚朴酚与和厚朴酚具有抗菌、抗炎、抗肿瘤、肌肉松弛、降胆固醇、抗衰老等广泛的药理作用；厚朴在我国主要分布范围：东自浙江、福建沿海，西至云南怒江、四川盆地西缘，南至广西北部，北至秦岭南麓、大别山，介于E 102～122°，N 22～34°之间；垂直分布范围为海拔300～1800m之间。

厚朴的主要利用部位是树皮，采收方式为：在树皮剥皮期(5～7月)，将达到商品采收期的厚朴活立木伐倒，然后对其进行人工剥皮；厚朴生长周期长，加之药用领域需求量大，野生资源日渐稀少，目前商品厚朴主要来源于人工厚朴林；厚朴栽培日益受到重视，培育面积不断扩大，部分地区开展过良种选育工作，开展厚朴良种选育，寻找具有优良遗传特性(速生、高产、质优、抗逆性好)的厚朴群体作为繁殖材料投入生产，对于解决资源供需矛盾具有重要意义。由于优树选择是良种选育的第一项工作，优树选择中不允许将候选树砍伐，而厚朴作为特殊经济树种，其主要价值在树皮部位，对其开展选优研究绕不开树皮产量这一关键因子，这种情况下，既要获得树皮产量，又须保证候选树生长正常，就不得不考虑间接测算树皮产量的方法；另外，近年来，四川、湖北、浙江等多省发展厚朴人工林规模逐年扩大，由于产业发展需要，针对大面积的厚朴人工林进行资产评估时，也将涉及树皮产量因子，因此，开展厚朴活立木树皮产量的测算具有重要意义。

传统的获取厚朴树皮产量的方法是砍树剥皮称取重量或通过树高和胸径预测树皮产量；其中，通过树高和胸径预测树皮产量，目前具有以下两种方法：

现有技术一：“凹叶厚朴树皮产量预测模型的研究”的论文中公开了：通过实测61株凹叶厚朴样木胸径、树高和树皮产量，对凹叶厚朴树皮产量预测模型进行研究，采用改进单纯形法建立树皮产量数学模型，并对不同数学模型进行了比较。结果表明，改进单纯形法优化得到的模型y＝0.9438643+0.02407896D^2.040018H^0.3646304，y＝0.06606968D^2.059642的相关系数最大，分别为0.9623和0.9583，可用于凹叶厚朴树皮产量预测；但是该方法具有以下缺陷：

(1)该方法只适用于凹叶厚朴，且该方法未明确其是否适用于不同龄组(幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林)厚朴树皮产量的预测。

(2)该方法基于61个样本数据分析得出数学模型，仅涉及了胸径和树高两个测树因子，而根据相关文献研究结果，影响厚朴树皮产量的因子有胸径、树高、树皮厚度、树皮物理密度(不同季节树皮物理密度不一样，造成产量不一样)、胸高形数等，故该数学模型在预测产量时遗漏了某些关键测树因子，不能准确预测单株活立木的树皮产量。

现有技术二：“厚朴人工药用原料林生物量测定分析”的论文中公开了：根据林木的生物量与胸径、树高之间的关系，选择拟合方程W＝a(D²H)^b，其中a、b为方程式常数，D为胸径，H为树高，W为某一器官生物量，每块样地中选择厚朴平均木3株，共测定21株平均木，测定分析其生物量状况，进而建立厚朴药用人工林生物量预测模型；结果得出厚朴树皮产量的预测回归方程：W＝0.0248(D²H)^0.6742；该方法基于21个样本数据分析得出数学模型，亦仅涉及了胸径和树高两个测树因子，故该数学模型在预测产量时遗漏了某些关键测树因子，不能准确预测单株活立木的树皮产量。

关键词及缩略语

活立木：指生长在地面上的树木；活立木伐倒后，去掉枝丫，剩下的部分称为伐倒木；同是树干，由于它们存在的状态和各具特点不同，从而产生相应不同的测定理论和测算方法；

活立木与伐倒木比较，其测定主要有以下特点：

(1)活立木高度除幼树或低矮树木可用测尺或测杆直接测定外，一般多用测高器测定；

(2)活立木直径在人手臂能及的部位，可用测树围尺直接测定树木的直径，超过这一范围的直径称为上部直径，需用上部直径仪或其它方式测定；

(3)活立木材积在活立木状态下，是通过活立木材积三要素(胸高形数、胸高断面积、树高)测定材积，一般是测定胸径或胸径兼树高，采用公式法计算材积，只有在特殊情况下才增加测定一个或几个上部直径精细求算材积。

生物量：是指任一时间区间(可以是1年、10年或100年)某一特定区域内生态系统中绿色植物净第一生产量的积累量(即NPP)，即某一时刻的生物量也就是在此时刻以前生态系统所积累下来的活有机质质量的总和；生物量的单位通常是用平均每平方米生物体的干重(kg/hm²、g/m²)，或能量(kJ/m²)表示；净生产量用于植物的生长和生殖，因此随着时间的推移，植物逐渐长大，数量逐渐增多，而构成植物体的有机物质(包括根、茎、叶、花、果实等)也就越积越多，逐渐累积下来的这些茎生产量，一部分可能随着季节的变化枯死凋落而被分解，另一部分则以生活有机质的形式长期积存在生态系统之中，森林的生物量可以分为地上及地下两部分，地上部分包括乔木树干、树干、树枝、叶、花、果以及灌木、草等植被的重量；地下部分则指植物的根系重量。

植物群落中各种群的植物量很难测定，特别是地下器官的挖掘和分离工作非常艰巨；出于经济利用和科研目的的需要常对林木和牧草的地上部分生物量进行调查统计，据此可以判断样地内各种群生物量在总生物量中所占的比例。

表1缩略语

发明内容

针对于现有技术存在的不足，本发明的目的是提供厚朴活立木树皮产量测算方法，解决现有的厚朴活立木树皮产量测算需要砍树及在不需要砍树的情况下测算精度不高的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了厚朴活立木树皮产量测算方法，包括：

采集厚朴活立木的树高h、树干中央直径和树干中央处树皮厚度t_中央的信息；

采用树皮取样模具在厚朴活立木胸径处取一块树皮，根据所取的树皮信息，计算得到厚朴活立木树皮的密度ρ；

根据采集的信息及厚朴活立木树皮的密度，通过数学模型即可计算得到厚朴活立木的树皮产量。

优选地，树干中央处树皮厚度t_中央的测定方法为：

采用树皮取样模具在厚朴活立木树干中央处取一块树皮，使用数显游标卡尺测量该块树皮的厚度t_中央。

优选地，根据所取的树皮信息，计算得到厚朴活立木树皮的密度ρ具体包括：

对所取树皮进行测量，获取树皮的鲜重FW、长度l、宽度w和厚度t_胸径信息；

根据获取的信息，通过数学模型计算得到厚朴活立木树皮的密度ρ。

优选地，采用树皮取样模具在厚朴活立木胸径处取一块树皮具体包括：

将树皮取样模具置于厚朴活立木胸径处，使树皮取样模具底部内框边与厚朴活立木胸径处位置重合；

按住模具，使其紧贴树皮，沿树皮取样模具边框线划树皮，深达树干木质部，获得一块规则的厚朴活立木树皮。

优选地，采用森林罗盘仪测量厚朴活立木的树高。

优选地，树皮取样模具呈长方形，树皮取样模具的材质为金属。

本发明的测算方法的工作原理为：通过测算单株树皮密度和树皮材积，计算出树皮产量；其中，树皮材积为树干带皮材积与树干去皮材积之差；

(1)树皮密度的测算方法为：

取厚朴活立木胸径处的一块规则树皮，测得该块树皮的长、宽、厚和鲜重，通过以下公式可计算出各单株厚朴活立木的树皮物理密度；

其中，ρ为树皮密度，FW为树皮样品的鲜重，l为树皮样品的长，w为树皮样品的宽，t为树皮样品的厚，FW、l、w和t的值均由外业调查现场获得。

(2)单株树皮材积的计算方法为：

依据测树学理论，树干材积可由以下活立木近似求积公式求得；

V＝f_1.3·g_1.3·h ②

其中，V为材积，f_1.3为胸高形数，g_1.3为胸高断面积，h为树高；树高h由外业调查直接获得。

③

f_1.3＝q² ₂ ④

其中，D_1.3为胸径，数据由外业调查直接获得；q₂为胸高形率，胸高形率可由下式求得：

⑤

其中，为树干中央直径，该中央直径从外业调查中获得。

单株树皮材积的计算用厚朴活立木带皮材积减去去皮材积求得，即V_树皮材积＝V_{树干带皮材积}-V_{树干去皮材积}；

(3)树皮产量的计算

树皮产量为树皮材积与树皮物理密度的乘积，即

BY＝(V_{树干带皮材积}-V_{树干去皮材积})·ρ ⑥

通过公式①、②、③、④、⑤和⑥，即可获得树皮产量测算的数学模型：

本发明提供的厚朴活立木树皮产量测算方法通过一小块树皮、树高、树干中央直径和树干中央处树皮厚度等测树因子即可测算出树皮产量，并且该方法在不需要砍树的情况下即可进行估算，也不限定龄组和测算时间，测算精度高，有效地解决了厚朴活立木树皮产量值难估算的难题，用本发明方法所测产量值与其它预测模型相比，精度高，对开展厚朴良种选育及资产评估工作具有重要参考意义。

附图说明

图1为树皮取样模具的结构示意图；

图2为利用树皮取样模具取树皮样品的示意图。

其中，l为长，w为宽，a为胸径处位置线，b为树皮取样模具，c为厚朴树干表面。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。

实施例

(1)采用森林罗盘仪，结合三角形性质和数学原理测定厚朴活立木的树高h，具体测定方法见林峰等发表的论文《利用森林罗盘仪测定树高》；

(2)借助登高板，爬到树干中央处测树干中央直径再采用树皮取样模具在树干中央处取一块树皮，使用数显游标卡尺测得该块树皮的厚度即树干中央处树皮厚度t_中央；

(3)采用树皮取样模具在厚朴活立木胸径处取一块树皮，测得该块树皮的鲜重FW、长度l、宽度w和厚度t_胸径；

具体测定方法为：将树皮取样模具竖立置于胸径处，树皮取样模具底部内框边与胸径位置线重合(如图1所示)，胸径处树皮需生长正常；树皮取样模具放置位置选定后，左手将树皮取样模具按住，使其紧贴树皮，右手握小刀沿模具边框线用力划树皮，深达树干木质部，待四条边划完，将该模具移开，用刀刃轻轻撬开树皮，便可获得一快规则的树皮样品；样品取下后，立即用口袋秤测样品鲜重，用数显游标卡尺测树皮厚度。

其中，树皮取样模具的结构如图2所示，该模具的材质为不易变形的金属，模具框内需平滑，l、w均为模具框内度量值，模具框外长和宽无特别要求，不影响取样即可。

(4)通过数学模型计算得到厚朴活立木树皮的密度ρ；

(5)根据上述得到的信息，通过数学模型计算得到厚朴活立木的树皮产量。

试验例

分别采用本发明中方法和砍树剥皮实测两种方法进行对比分析，即针对相同厚朴活立木，先用本发明方法间接测算产量，再将树伐倒实测产量。同时，本次还将现有技术一中y＝0.9438643+0.02407896D^2.040018H^0.3646304和y＝0.06606968D^2.059642以及现有技术二中W＝0.0248(D²H)^0.6742(下文将分别用y1、y2、y3指代)进行运用检验，并与本发明方法中的产量模型(下文将用BY指代)进行对比。

测产时间：2012年7月；

测产地：位于四川省北川县林峰村桂溪乡，测产地相关情况见表2，外业调查基础数据见表3。

表2测产地相关情况

表3外业调查基础数据

说明：以上指标值的测量均按照实施例中要求进行；利用本发明测树皮产量本无需测量胸径值，但为便于对现有技术一和技术二进行检验和对比，本次对胸径进行了测量，胸径用测树围尺测得。

几种不同测产方法测得的树皮产量及其与实测产量的差值(绝对值)见表4。

表4不同测产方法测得的厚朴树皮产量及其与实测产量的差值(绝对值)(单位：kg)

说明：表中“BY差”指本发明中产量模型测得的产量与实测产量值的差值(绝对值)。

从表4可以看出，除砍树剥皮实测树皮产量外，利用本发明技术及现有技术一和现有技术二均可估测出厚朴树皮产量，但测得结果具有较大差异，具体是：

本发明技术、现有技术一、现有技术二所测得的厚朴活立木树皮产量分别与砍树剥皮实测产量进行对比，离差(平均值)排序为本发明技术<现有技术一<现有技术二。

利用SPSS18.0软件对表4中四组差值进行差异显著性检验，均为p<0.05，差异显著；由此可以得知，本发明技术在不砍树的情况下测算厚朴活立木树皮产量具有较高精度。

本发明的方法在不需要砍树的情况下就可以较准确地估算出厚朴活立木的树皮产量，而且方法简单，易行，只需要取小块树皮，测量厚朴活立木树高、树干中央直径等测树因子，即可进行估算，并且通过实验验证，本发明方法所测产量值与其它回归预测模型相比，精度高，对开展厚朴良种选育及资产评估工作具有重要参考意义。

Claims (3)

1.厚朴活立木树皮产量测算方法，其特征是，包括：

采集厚朴活立木的树高、树干中央直径和树干中央处树皮厚度的信息；

采用树皮取样模具在厚朴活立木胸径处取一块树皮，根据所取的树皮信息，计算得到厚朴活立木树皮的密度；

根据采集的信息及厚朴活立木树皮的密度，通过数学模型

即可计算得到厚朴活立木的树皮产量；

其中，为树干中央直径，t_中央为树干中央处树皮厚度，h为树高，ρ为厚朴活立木树皮的密度；

所述树干中央处树皮厚度的测定方法为：

采用树皮取样模具在厚朴活立木树干中央处取一块树皮，使用数显游标卡尺测量该块树皮的厚度；

所述根据所取的树皮信息，计算得到厚朴活立木树皮的密度具体包括：

对所取树皮进行测量，获取所述树皮的鲜重、长度、宽度和厚度信息；

根据获取的信息，通过数学模型计算得到厚朴活立木树皮的密度；

采用树皮取样模具在厚朴活立木胸径处取一块树皮具体包括：

将树皮取样模具置于厚朴活立木胸径处，使树皮取样模具底部内框边与厚朴活立木胸径处位置重合；

按住模具，使其紧贴树皮，沿树皮取样模具边框线划树皮，深达树干木质部，获得一块规则的厚朴活立木树皮。

2.根据权利要求1所述的厚朴活立木树皮产量测算方法，其特征是，采用森林罗盘仪测量厚朴活立木的树高。

3.根据权利要求1或2所述的厚朴活立木树皮产量测算方法，其特征是：所述树皮取样模具呈长方形，树皮取样模具的材质为金属。