1. 材積材積測定方法
大批量測定樹乾材積時,可根據所測定的立木胸徑(樹高1.3米處的樹干直徑)和樹高或原木的小頭直徑和材長,分別查詢相應的立木或原木材積表,從而快速獲得所需數據。對於板方材,可以通過實測長、寬、厚相乘或查詢板方材積表來計算。而對於伐倒木、單株立木樹乾材積和薪炭材材積的計算,有不同的公式和方法。本文將詳細介紹其中的幾種計算方式。
伐倒木樹乾材積的計算方法有以下幾種:
1. 中央斷面求積式,也稱為胡伯爾公式:公式為V=g1/2L。其中,L為樹干長,d1/2為在樹干長的一半處量測的直徑,g1/2為斷面積。通過代入公式計算出材積V。
2. 平均斷面求積式,也稱為斯馬林公式。適用於截頂樹的量測。分別測定大頭直徑d0和小頭直徑dn,計算斷面積g0和gn。
3. 截頂拋物體、圓錐體和凹面體求積式,也稱為牛頓公式或里克公式。需要量測大頭、中央和小頭三處直徑。
4. 赫斯菲爾德公式:公式為FC=CA。量測樹長1/3處直徑和小頭直徑。若取帶梢樹干,則gn=0,公式簡化為G=CB。
5. 按區分段計算材積公式。將樹干按一定長度(如1米或2米)分成若干段,分別量測每段的中央直徑,並量梢頭底直徑和梢長。
單株立術材積常用的計算公式有:
1. 胸高形數法:公式為V=g1.3Hf1.3。其中,V為樹乾材積;g1.3為胸高斷面積;H為樹高;f1.3為胸高形數。形數通常根據大量伐倒木的實測數據整理得出,編製成不同樹種各直徑和樹高的形數表,在計算材積時進行查詢使用。
2. 實驗形數法:公式為V=g1.3(H+3)fэ。實驗形數fэ根據大量資料分析得出,它隨樹高的變化比胸高形數更為穩定,大部分樹種的fэ集中在0.40~0.44之間。在使用時,可根據具體情況將fэ視為常數。
3. 望高法。根據Hr(樹干基部至上部直徑等於1/2胸徑處的高度)和m(測點高,即胸高1.3米,若從採伐點算起則為1.0米),計算材積。此法只需使用儀器(如速測鏡)找到1/2胸徑處並測量Hr,無需測定全樹高。
4. 丹琴略演算法。適用於計算樹高25~30米時的材積,對於該高度范圍的材積計算較為可靠。
薪炭材材積的測定一般採用堆垛的方式,根據所佔空間計算一垛的材積。計算空間體積稱層積材積,扣除材間空隙而求得的木材體積稱實積材積。層積材積可通過換算系數計算實積材積。換算系數大小與材積的直徑、彎曲和枝節有關。簡單測定方法包括:
1. 相片網點測定法:將木材垛橫斷面拍成相片,覆蓋網點板,統計斷面上所落點數與總點數的比例,即為實積系數。
2. 對角線比例測定法:在材垛的正面劃一個與垛高相等的長方形,在長方形兩對角線各牽一皮尺,沿皮尺在各木材頭上用粉筆劃一條線,量測材頭截線的總長度與對角線長度之比,即為實積系數。
任何形式的木材體積,包括立木、原木、原條、板方材等的體積。廣義的材積還包括枝椏、伐根等。樹木經濟利用的主要部分是樹干,因此研究測定樹乾材積的原理和方法是測樹學(見測樹)的主要任務。材積測算以單株木為對象;全林分樹木材積的總和稱作蓄積量,簡稱蓄積。材積和蓄積是森林經營利用的基本經濟指標。