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减反率法

用反映一定地区内森林寿命的曲线(减反率曲线)来推算采伐量及森林资源动态的一种方法。反是日本的面积单位,也叫段,为10日亩,减反是减少面积,减反率是采伐面积的概率。减反率法来源于林业空间理论,为日本铃木太七所创造。林龄空间在森林的林龄分配中对各龄级面积用向量表示时,叫做林龄向量。而林龄向量可以看成在n维向量空间中变动,此空间A叫做林龄空间。

用反映一定地区内森林寿命的曲线(减反率曲线)来推算采伐量及森林资源动态的一种方法。反是日本的面积单位,也叫段,为10日亩,减反是减少面积,减反率是采伐面积的概率。减反率法来源于林业空间理论,为日本铃木太七所创造。

林龄空间

在森林的林龄分配中对各龄级面积用向量表示时,叫做林龄向量。而林龄向量可以看成在n维向量空间中变动,此空间A叫做林龄空间。设某分期的林龄向量为

a=(a0a1a2,……,an

一个分期后,它的林龄向量变成

a′=(a0a1a2,……,an

今设j龄级的林分在一个分期后向k龄级转移的概率为pj,时,则成

ak=a0p0,k+a1p1,k+……+anpn,k

(k=0,1,2,……,n

因此,把龄级转移概率pj,k加以排列,就会形成P=(pj,k),(jk=0,1,2,……,n)的林龄转移矩阵。这时由a向a′的转移,可由下式表示:Pa=a′,亦即

减反率法

下一个分期的林龄向量a″,设其林龄转移矩阵为Q时,同样可以用下式表示:

a″=ak=(aPQ=aP·Q

可以假定,这些矩阵PQ,……完全相等,所以以下的林龄转移矩阵都可看做与已知的所有的矩阵P相等。这样简化之后,从现在起到L分期后的林龄向量a(L)

aL=PLa

如果把上式中矩阵PL的(ij)分量写成p(L)i,j时则下式成立:

减反率法

可见,林龄向量a在林龄空间A的内部通过林龄转移矩阵P,依次如PaP2a,…转移,但并不是在全空间内随便转移,亦即林龄向量分量之和是一定的,如下式:

a1+a2+……+an=全部森林面积

于是,如能预测各个分期的林龄向量,用该森林的收获表可知各龄级的每公顷蓄积量V1V2,……,Vn,通过下式即可求出各该分期的森林总蓄积量:

a1p1,1V1+a2p2,1V2+……+anpn,1Vn

减反率的计算

今设新栽植的林分恰好到j龄级时可以采伐的概率(即减反率)为qj,于是现在已到j龄的林分时对其最初的林分来说,平均只剩下1-q1-q2-……-qj-1。因此,它在本分期j龄级所采伐的概率为qj/(1-q1-q2-……-qj-1)。这里的概率qj叫做j龄级的减反率。

为了简化,所采伐的林分设在该分期内如能更新,则减反率与林龄转移概率之间的关系如下:

qj=p1,2p2,3p3,4……pj-1jpj,1

pj,1=qj,1=qj/(1-q1-q2-……-qj-1

1-q1-q2-……-qj=p1,2P23p3,4……pj,j+1

根据上述关系,可以减反率求林龄转移概率,同时反求也是容易的。

设具有林龄分配a1a2……,an的林分,在u1u2,……,uk-1分期的采伐面积uk

uk=uk-1q1+uk-2q2+……+u1qk-1+a1q1,k+a2q2,k+……+anqn,k

此为林分更新方程式。根据此法计算各个分期的采伐量就称为减反率法。此法曾在日本民有林森林计划中广泛应用。

减反率的估计

所谓减反率就是某林分从造林到采伐为止的一种时间排队的概念,利用简单的假设,可证明某地林分寿命恰好在t龄级的概率FM(t)

FM(t)=e-mt/(M-1)!

式中 mM为参数,可用当地平均伐期龄Et)与伐期龄方差σ2t)表示,即

Et)=M/m

σ2(t)=M/m2

于是

减反率法

减反率qj就是林分寿命在j龄级与j+1龄级之间的某种概率。可由公式qj=∫j+1jFntdt得出。上式积分为自由度n=2Mx2分布,可用x2分布表加以计算,即

减反率法