農(nóng)業(yè)工程論文檢尺徑變化與材長(zhǎng)設(shè)計(jì)
[摘要]本文主要論述了林木材身直徑變化與形成規(guī)律、原木檢尺徑的性質(zhì)和《木材價(jià)格表》上的變徑價(jià)規(guī)律，研究出在材種（等級(jí)）相同和材長(zhǎng)較長(zhǎng)情況下的材長(zhǎng)設(shè)計(jì)理論和技術(shù)，避免了因《木材價(jià)格表》中價(jià)格制定存在問題所造成的不合理設(shè)計(jì)，進(jìn)一步完善了《木材檢驗(yàn)與量材》中的“優(yōu)化量材設(shè)計(jì)理論和技術(shù)”。
[關(guān)鍵詞]林木材身直徑變化與形成規(guī)律,原木檢尺徑,檢尺徑區(qū)間,售價(jià),變徑價(jià)材長(zhǎng)設(shè)計(jì)
實(shí)際工作中，按照《木材檢驗(yàn)與量材》中的“同等部分優(yōu)先設(shè)計(jì)長(zhǎng)材”的技術(shù)理論對(duì)原條進(jìn)行優(yōu)化量材設(shè)計(jì)，常常會(huì)出現(xiàn)一些不合理設(shè)計(jì)，造成原木特一等品率、綜合出材率和售價(jià)下降，原因是沒有處理好檢尺徑大小變化與材長(zhǎng)、材積、材種和售價(jià)之間的關(guān)系。
一、林木材身直徑變化規(guī)律
1、構(gòu)造特點(diǎn)
①林木主干從大頭（根部）到小頭（梢部）沿髓心線剖開，斷面呈三角錐形。所有枝干從分叉處開始到梢部，沿髓心線剖開也是三角錐形的結(jié)構(gòu)。
直徑不斷減少變化，平均變化值為尖削度，即尖削度=直徑減少值÷材長(zhǎng)×100%。
一棵林木的所有髓心都是從主干髓心生長(zhǎng)出來的，形成髓心樹，髓心樹與林木外形結(jié)構(gòu)一致。
林木為抗衡各種內(nèi)應(yīng)力（風(fēng)力、傾斜力等力）而生長(zhǎng)的各種不正形結(jié)構(gòu)，外形上也遵從這種規(guī)律。
②林木主干或枝干，從大頭到小頭，沒有節(jié)子時(shí)，直徑均勻減少變化。從有枝干的地方開始，被認(rèn)為是樹冠部分。遇有節(jié)子時(shí)，在節(jié)子處肥大，節(jié)子前后直徑減少值常大于正常變化值，這是由于分生枝干（節(jié)子）的緣故。節(jié)子基部直徑越大或在一個(gè)點(diǎn)上節(jié)子個(gè)數(shù)越多，節(jié)子后直徑減少變化值越大。同時(shí)，單個(gè)節(jié)子還能引起主干枝彎曲。節(jié)子基部直徑值越大，主干彎曲越大。
�、壑鞲筛炕蚋芍糠蚀蠼Y(jié)構(gòu)，是抗衡各種應(yīng)力最大最復(fù)雜的地方，直徑減少變化值要大一些。
2、形成原因
①林木年輪個(gè)數(shù)自下而上呈等差數(shù)列分布，公差為1。樹根莖處的年輪個(gè)數(shù)最多，個(gè)數(shù)等于樹齡，樹梢年輪為1個(gè)（當(dāng)年生長(zhǎng)的幼枝）。此為尖削度形成的主要原因。
�、诹帜咀韵露希贻喓穸认蛟絹碓奖∽兓藶榧庀鞫刃纬捎忠辉�。
③林木生長(zhǎng)在不同的環(huán)境中，為了爭(zhēng)光、爭(zhēng)水、爭(zhēng)營養(yǎng)、爭(zhēng)空間和抗風(fēng)（倒伏）等，林木自身在垂直與水平方向上的結(jié)構(gòu)發(fā)生不同的變化，此因?qū)庀鞫刃纬珊妥兓兄匾绊憽?/p>
�、懿煌瑯浞N的正常生長(zhǎng)高度、樹冠冠幅大小、干枝的分布形式和結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)速度（直徑和高度每年生長(zhǎng)值）和材質(zhì)物理性質(zhì)（硬度、強(qiáng)度、彈性、紋理結(jié)構(gòu)等等）不同，則抗衡各種應(yīng)力的能力不同，導(dǎo)致尖削度不同。如色木與水曲柳的尖削度不同；落葉松與所有闊葉樹的尖削度不同等等。
3、平均尖削度
經(jīng)過對(duì)大量林木材身各段直徑測(cè)量，尖削度的正常變化（沒有較大節(jié)子時(shí)）值，小的只有幾毫米/m，大的有幾㎝/m，相差懸殊，平均值是1cm/1m左右或1㎜/dm。
4、確定原條和長(zhǎng)材原木中間某處直徑的一般做法
�、俅_定長(zhǎng)材原木中間某處檢尺徑的做法：如果尖削度大時(shí)，先檢量小頭檢尺徑，然后再用觀察法確定。如果尖削度小看不出來，可以采用大小頭同時(shí)檢量，以平均值計(jì)算的方式確定。②確定原條從大頭向小頭某處檢尺徑的一般做法：先檢量大頭檢尺徑（扣除肥大），然后用觀察法、計(jì)算法和圍尺測(cè)量（應(yīng)扣除樹皮）等三種方法來推斷某處檢尺徑大小。③注意事項(xiàng)：如果有肥大，應(yīng)扣除肥大檢量。
二、原木檢尺徑
1、原木檢尺徑
原木檢尺徑，原木小頭斷面經(jīng)進(jìn)舍后的直徑。檢尺徑大小決定材種確定、材長(zhǎng)設(shè)計(jì)、材積多少和售價(jià)高低，決定木材的用途的使用范圍，是原木產(chǎn)品的重要規(guī)格條件。
①檢尺徑與材長(zhǎng)：原條從根部到梢部，材長(zhǎng)越長(zhǎng)，直徑或檢尺徑越小。
�、跈z尺徑與材種：每一個(gè)材種的檢尺徑都有規(guī)定的范圍，叫做材種檢尺徑范圍。材種級(jí)別越高，檢尺徑的最低限度要高一些，材種檢尺徑范圍縮小。
�、蹤z尺徑與售價(jià)：檢尺徑越大，木材紋理結(jié)構(gòu)越好，材質(zhì)越好，出材率高，應(yīng)用范圍廣，則售價(jià)增大。
�、軝z尺徑與材積：材長(zhǎng)一定，檢尺徑越大，材積越多。
2、分類
�、俨姆N檢尺徑范圍可以分為大徑、中徑、小徑三種。如特柞分為小徑特柞、中徑特柞和大徑特柞。
�、跈z尺徑是連續(xù)的自然偶數(shù)（小徑中有奇數(shù)檢尺徑）。因此，每一個(gè)檢尺徑又可以分為上限、中限和下限三個(gè)部分，上限還可以分為一般上限和上限極限值兩部分；下限還可以分為一般下限和下限極限值兩部分。例如，實(shí)際檢量23.0至24.9為檢尺徑24cm，23.0為下限極值，24.9為上限極值等等。
3、特點(diǎn)
①檢尺徑都是非0整數(shù)，檢量時(shí)是量至㎜計(jì)至㎝，所以，每一個(gè)檢尺徑都可以看做是一個(gè)獨(dú)立的數(shù)值區(qū)間。如實(shí)際檢量23.0cm至24.9cm為檢尺徑24cm，23.0cm為下限極值，24.9cm為上限極值，24.0cm為中限標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)材種和材長(zhǎng)一定，長(zhǎng)徑和短徑都在23.0cm-24.9cm范圍內(nèi)的任何值時(shí)，檢尺徑都為24cm，則售價(jià)和材積都一樣。根據(jù)以上說法，當(dāng)生產(chǎn)的原木檢尺徑長(zhǎng)徑和短徑都處于下限極值時(shí)，實(shí)際材積在23.0cm-24.9cm范圍內(nèi)最少，而理論材積等于24cm時(shí)的材積，可以認(rèn)為是變相提高售價(jià)，銷售這樣的木材對(duì)企業(yè)最劃算，有利于縮短森林培育周期。同理，生產(chǎn)的原木檢尺徑處于上限極值時(shí)，實(shí)際材積在23.0cm-24.9cm范圍內(nèi)最多，理論材積等于24cm時(shí)的材積，無形中降低售價(jià)，銷售這樣的木材對(duì)企業(yè)最不劃算。如果檢尺徑處在材種檢尺徑區(qū)間最低值或檢尺徑區(qū)間級(jí)升級(jí)線邊緣時(shí)，對(duì)售價(jià)影響更大。檢尺徑限值的確定非常重要，關(guān)系到優(yōu)先設(shè)計(jì)短材后檢尺徑的升級(jí)。以長(zhǎng)短徑真值大小和進(jìn)舍后長(zhǎng)短徑的差值大小來綜合考慮才能確定�，F(xiàn)舉幾個(gè)例題來加以說明：①短徑31.1cm，長(zhǎng)徑33.5cm，進(jìn)舍后為短徑31cm，長(zhǎng)徑33cm，都是奇數(shù)，檢尺徑為32cm，且長(zhǎng)短徑進(jìn)舍后的差為2，為偶數(shù)，長(zhǎng)短徑進(jìn)舍后都為奇數(shù)，則定為下限。②短徑32.9cm，長(zhǎng)徑36.1cm，進(jìn)舍后短徑32cm，長(zhǎng)徑36cm，都是偶數(shù)，檢尺徑為34cm，又因短徑為上限極值，長(zhǎng)徑為中限，且短徑升級(jí)時(shí)長(zhǎng)徑仍不能升級(jí)，且長(zhǎng)短徑進(jìn)舍后的差為3，不是偶數(shù)，則以長(zhǎng)徑為準(zhǔn)定為中限。③短徑32.5cm，長(zhǎng)徑36.5cm，進(jìn)舍后短徑32cm，長(zhǎng)徑36cm，都是偶數(shù)，檢尺徑為34cm，則定為上限。④短徑32.5cm，長(zhǎng)徑35.5cm，進(jìn)舍后為短徑32cm，長(zhǎng)徑35cm，且長(zhǎng)短徑進(jìn)舍后的差為3，一奇一偶，檢尺徑為34cm，則以長(zhǎng)徑為準(zhǔn)定為下限。
三、檢尺徑區(qū)間
1、檢尺徑區(qū)間
按照木材使用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值大小，把材種檢尺徑范圍從小到大劃分成數(shù)段，叫做檢尺徑區(qū)間。受木材市場(chǎng)行情和可利用森林資源現(xiàn)狀影響，各段檢尺徑區(qū)間的范圍大小不同。如特選材柞木：26cm-28cm為2cm，30cm-34cm為4cm，……50cm-58cm為8cm，60cm以上不限等。隨著科學(xué)技術(shù)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，材種檢尺徑范圍和檢尺徑區(qū)間都將隨之變化。
2、檢尺徑區(qū)間級(jí)
按自小到大的順序把檢尺徑區(qū)間分成級(jí)，叫做檢尺徑區(qū)間級(jí)，用數(shù)字或字母表示。如膠合板材柞木：26cm-28cm為A級(jí)，30cm-34cm為B級(jí)，36cm-40cm為C級(jí)……60cm以上為F級(jí)。
四、檢尺徑區(qū)間售價(jià)
1、檢尺徑區(qū)間售價(jià)
每一個(gè)檢尺徑區(qū)間執(zhí)行相同的售價(jià)，叫做檢尺徑區(qū)間售價(jià)。
2、檢尺徑區(qū)間售價(jià)級(jí)
按照檢尺徑區(qū)間級(jí)的排列順序，在每一個(gè)檢尺徑區(qū)間后面標(biāo)上售價(jià)，便形成了檢尺徑區(qū)間售價(jià)級(jí)，用數(shù)字或字母表示。如吉林省白石山林業(yè)局二〇一三年第三次原木價(jià)格表中的膠合板材柞木，材長(zhǎng)2m的檢尺徑區(qū)間售價(jià)級(jí)為：26cm-28cm為A級(jí)，售價(jià)1790元；30cm-34cm為B級(jí)等等。
A級(jí)為最低級(jí)。級(jí)數(shù)不斷增加，檢尺徑也就不斷增大，售價(jià)也不斷增加。相鄰檢尺徑區(qū)間售價(jià)級(jí)之間的售價(jià)差值大小不一。如曲柳優(yōu)質(zhì)材2.6m，30-34cm（A級(jí)）售價(jià)為3290元，36-38cm（B級(jí)）售價(jià)為4570元，售價(jià)差值為1280元，而36-38cm（B級(jí)）售價(jià)4570元和40-44cm（C級(jí)）售價(jià)4690元的售價(jià)差值為120元，差值大小懸殊，帶有不合理性。此后差值大小變化較接近。
材種不同，級(jí)的劃分方法也不同。材種級(jí)別越高，級(jí)數(shù)越多，即劃分越細(xì)密。
3、檢尺徑區(qū)間售價(jià)級(jí)之間的變徑價(jià)規(guī)律
從多年來的《木材價(jià)格表》上可以看到三個(gè)問題：①每一個(gè)材種的不同材長(zhǎng)在相同檢尺徑區(qū)間內(nèi)的售價(jià)不同，材長(zhǎng)越長(zhǎng)，售價(jià)也越高。②定制材售價(jià)高。③短材長(zhǎng)原木的檢尺徑區(qū)間售價(jià)與低一級(jí)長(zhǎng)材原木的檢尺徑區(qū)間售價(jià)相比，有高的，叫升徑價(jià)，有低的，叫降徑價(jià)，也有相等的，叫等徑價(jià)，這種現(xiàn)象叫做變徑價(jià)現(xiàn)象。如特選材柞木2m材長(zhǎng)36-40cm（C級(jí)），售價(jià)2630元，4m30-34cm（B級(jí)），售價(jià)為2450元，前者比后者售價(jià)高了180元，升徑價(jià)180元。如特選材柞木2m材長(zhǎng)30-34cm（B級(jí)），售價(jià)2350元，4m26-28cm（A級(jí)），售價(jià)為2350元，前者與后者售價(jià)相等，等徑價(jià)為0元。如特選材榆木2m材長(zhǎng)36-40cm（C級(jí)），售價(jià)1740元，4m30-34cm（B級(jí)），售價(jià)為1790元，前者比后者售價(jià)低了50元，降徑價(jià)50元。當(dāng)材種相同，升徑價(jià)數(shù)值達(dá)到一定值時(shí)，長(zhǎng)材短造后，兩節(jié)或兩節(jié)以上的短材售價(jià)大于長(zhǎng)材售價(jià)，叫做升徑售價(jià)。反之，都叫做降徑售價(jià)。升徑售價(jià)現(xiàn)象普遍存在。有升徑價(jià)現(xiàn)象時(shí)，常伴有材積增加和減少的變化，所以，計(jì)算是否有升徑售價(jià)時(shí)，要把材積變化因素排除出去，才能準(zhǔn)確判斷是否升徑售價(jià)。當(dāng)材種相同，有升徑售價(jià)現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)優(yōu)先設(shè)計(jì)短材（長(zhǎng)材短造），有降徑售價(jià)現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)優(yōu)先設(shè)計(jì)長(zhǎng)材。對(duì)材長(zhǎng)的要求：長(zhǎng)材必須能分造成短材，如4m長(zhǎng)材=2m+2m，6m長(zhǎng)材=2m+4m=2m+2m+2m=3m+3m=4m+2m；3m=2.6m（定制材）+0.4m（短原木）等等。
在優(yōu)化量材設(shè)計(jì)中，要認(rèn)真掌握這一規(guī)律，不可全都優(yōu)先設(shè)計(jì)長(zhǎng)材。適合優(yōu)先設(shè)計(jì)短材的木材，長(zhǎng)材短造后，第一節(jié)原木檢尺徑不變，與長(zhǎng)材檢尺徑區(qū)間相同，但售價(jià)下降：后一節(jié)原木進(jìn)入高一級(jí)檢尺徑區(qū)間售價(jià)，售價(jià)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于長(zhǎng)材售價(jià)，兩根短材長(zhǎng)原木的售價(jià)之和大于長(zhǎng)材售價(jià)。后一節(jié)原木檢尺徑能否進(jìn)入高一級(jí)檢尺徑區(qū)間，取決于長(zhǎng)材原木檢尺徑的真值在該檢尺徑區(qū)間的位置。如果長(zhǎng)材檢尺徑在檢尺徑區(qū)間的上限，根據(jù)木材尖削度一般變化情況，向大頭方向移到2m都可以使后一節(jié)短材原木檢尺徑區(qū)間升級(jí)。如果長(zhǎng)材原木檢尺徑真值在上限極限值時(shí)，后一節(jié)原木的檢尺徑很可能隔徑增加，這種情況還可以增加材積。尖削度大時(shí)，這種變化更明顯。后一節(jié)短材原木檢尺徑隔檢尺徑區(qū)間增加的很少見
4、變價(jià)規(guī)律的應(yīng)用
按照《木材檢驗(yàn)與量材》的量材設(shè)計(jì)要求，對(duì)原條進(jìn)行優(yōu)化量材設(shè)計(jì)。凡遇長(zhǎng)材（材種或等級(jí)相同）木段，應(yīng)將其完整設(shè)計(jì)下來，然后根據(jù)檢尺徑區(qū)間售價(jià)級(jí)的變徑價(jià)規(guī)律進(jìn)行優(yōu)化量材設(shè)計(jì)。如果存在升徑售價(jià)現(xiàn)象，就優(yōu)先設(shè)計(jì)短材，如果沒有升徑售價(jià)現(xiàn)象，就優(yōu)先設(shè)計(jì)長(zhǎng)材。
受木材市場(chǎng)的變化影響，各檢尺徑區(qū)間范圍和售價(jià)也在不斷發(fā)生變化，原來適合長(zhǎng)材短造的，現(xiàn)在可能適合設(shè)計(jì)長(zhǎng)材了，而原來設(shè)計(jì)適合長(zhǎng)材的，現(xiàn)在可能適合設(shè)計(jì)長(zhǎng)材短造了，總之，要及時(shí)根據(jù)當(dāng)時(shí)的售價(jià)而定。
為在工作中方便，可以按照當(dāng)時(shí)的《木材價(jià)格表》制定《升徑售價(jià)表》，量材設(shè)計(jì)人員在現(xiàn)場(chǎng)檢量出長(zhǎng)材檢尺徑，對(duì)照《升徑售價(jià)表》，就知道設(shè)計(jì)長(zhǎng)材或短材，免去了現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算過程。
五、舉例說明（尖削度以正常為準(zhǔn)，例題都是按照原木標(biāo)準(zhǔn)要求，從原條中優(yōu)化量材設(shè)計(jì)出的長(zhǎng)材原木）。
例1、柞木原木，般材，二等，材長(zhǎng)4m，檢尺徑28cm中限，售價(jià)；0.302×1130=341.26元。長(zhǎng)材短造：2m28cm售價(jià)0.138×1060=146.28元，2m30cm升徑價(jià)，售價(jià)為0.158×1360=214.88，兩段合計(jì)361.16元，長(zhǎng)材短造后的兩根原木材積為0.296m3，比原來減少了0.006m3，經(jīng)濟(jì)效益增加了19.90元。此例第二節(jié)原木檢尺徑區(qū)間升級(jí)，售價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比此前長(zhǎng)材售價(jià)高得多。
例2：白松原木，般材6m，二等，檢尺徑18cm上限，售價(jià)0.219×920=201.48元。長(zhǎng)材短造：2m18cm售價(jià)0.059×590=34.81元，4m22cm售價(jià)0.191×910=173.81元，合208.62元，增加7.14元，材積增加了0.031m3。
本例短造設(shè)計(jì)方案很多（長(zhǎng)材越長(zhǎng)，則長(zhǎng)材短造方案越多，但最佳方案僅一個(gè)），如果設(shè)計(jì)成：①2m+2m+2m時(shí)，因2m售價(jià)過低，材積變化不大，則必?fù)p失；②4m+2m時(shí)，因2m材積過大，售價(jià)低，總材積增加不大，損失是必然的；③3m+3m時(shí)，因3m售價(jià)偏低，后一節(jié)檢尺徑仍為22cm，則材積增加量小，難以增加售價(jià)。所以，2m（小頭）+4m（大頭）設(shè)計(jì)中，因2m（小頭）材積少，4m（大頭）材積多，增加的材積多而達(dá)到提高售價(jià)。
例3：曲柳原木，般材，二等材長(zhǎng)4m，檢尺徑28cm上限，售價(jià)0.302×1190=359.38元。長(zhǎng)材短造：第一節(jié)2m28cm，售價(jià)0.138×1090=150.42元，第二節(jié)2m32cm，升徑價(jià)，售價(jià)0.180×1290=232.20元，合計(jì)382.62元，增加23.24元，材積增加了0.016m3。
參考文獻(xiàn)
《木材檢驗(yàn)與量材》（2004年出版，吉林科學(xué)技術(shù)出版社）
《吉林省白石山林業(yè)局2013年第三次木材價(jià)格表》。
《木材檢驗(yàn)工程師技師晉升指導(dǎo)》（2006年，吉林科學(xué)技術(shù)出版社）
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