СОРТИМЕНТНО-СОРТНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕРЕВЬЕВ НА ПРОБНОЙ ПЛОЩАДИ РАЗНОВОЗРАСТНОГО СОСНЯКА

1

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова

Мазуркин П.М. Исторически развитие лесной таксации происходило на основе многовекового позитивного (для лесного хозяйства, также и для леса как экологической системы) опыта взаимодействия людей с деревьями. Исходя из биотехнического принципа в лесной таксации, показана возможность моделирования возрастных распределений лесных деревьев по сортности бревен, экспертно назначаемых таксатором на стволе растущих деревьев подеревной глазомерной таксацией. Статья в формате PDF 230 KB сортиментысортностьраспределениепробная площадьassortmentsgradedistributionthe test area Введение

Исторически развитие лесной таксации происходило на основе многовекового позитивного (для лесного хозяйства, также и для леса как экологической системы) опыта взаимодействия людей с деревьями.

Способ подеревного глазомерного учета выхода сортиментов из древостоев [1. с.7-8] возник интуитивно и широко применялся в России в дореволюционное время под названием коммерческой таксации. Этот способ заключался в том, что из каждого дерева тщательным осмотром и выявлением внутренних и внешних пороков древесины определялся наиболее хозяйственно высокий выход сортиментов с указанием последовательности заготовки и наименования, их длины и диаметра в верхнем отрубе.

Цель статьи - исходя из биотехнического принципа в лесной таксации [2, 3] показать возможности моделирования возрастных распределений лесных деревьев по сортности бревен, экспертно назначаемых таксатором на стволе растущих деревьев подеревной глазомерной таксацией.

Таким образом, в царской России, и даже до конца 20-х годов ХХ века (до известных реформ индустриализации), в лесном хозяйстве произошел резкий переход в понимании деревьев как массовый статистический материал заготовки кругляка для нужд социалистического строительства.

Этот кризис понимания леса как склада древесины в виде кругляка продолжается и его преодоление возможно только на основе ускоренного развития дендрометрии [4, 5], причем измерения деревьев нужно проводить на основе способов мировой новизны [6] при понимании каждого лесного дерева как достойного объекта геодезических измерений [7].

Пока приходится брать первичные данные по модельным деревьям.

Объект измерений

Для анализа качества ствола по сортиментам и их сортам был принят пример полной таксации более 200 сосен (табл. 1 и табл. 2) на пробной площади № 4-1963 в сосняке брусничном III класса бонитета [1]. Размер пробы - 130 70 м или по площади 0,91 га. Полнота древостоя была 0,76 с удельным запасом стволовой древесины 302,1 м³/га.

В табл. 1 представлена часть квалиметрической шкалы, предложенной проф. В.Л. Черных, для квалиметрической оценки качества сортиментов, получаемых в ходе анализа стволов сосен на всей пробной площади лесного выдела.

В табл. 2 приняты следующие условные обозначения параметров деревьев:

•  A - возраст деревьев сосны, лет;
•  H _C - высота ствола от пня, м;
•  L _C - длина сортиментов на стволе дерева по коду шкалы качества табл. 1, м;
•  L _C / H _C - относительная длина сортимента данного качества в стволе;
•  V _C - объем сортиментов без коры данного качества на стволе, м³;
•  V ^K - общий объем ствола лесного дерева в коре, м³;
•   - коэффициент качества по сортиментам у ствола дерева.

Таблица 1. Шкала качества сортиментов на пробе 4-1963 сосняка Сибири

Назначение	Крупность	Сортность	Код
Деловая древесина	Крупные	I	1
		II	2
		III	3
		IV	4
	Средние	II	6
		III	7
	Малые	I	13
Дровяная древесина	Технологическая	-	18
	Топливная	-	19

Таблица 2. Измеренные и расчетные таксационные показатели сосен на пробной площади СибНИИЛХЭ № 4-1963 разновозрастного сосняка Сибири (фрагмент)

№ сосны	A, лет	H C. м	V K, м3	Длина сортиментов по коду качества бревен, м
				1	2	3	4	6	7	13
1	277	22.5	1.8762	8.0	0	0	0	0	9.0	0
2	208	24.0	2.1526	6.4	5.5	4.0	0	0	4.0	0
3	145	19.6	0.2220	0	0	0	0	0	0	15.5
4	153	26.0	1.1610	5	0	0	0	14.0	0	0
5	147	18.0	0.1526	0	0	0	0	0	0	14.0
...	...	...	...	...	...	...	...	...	...	...
199	136	28.3	0.9494	0	0	0	0	18.0	0	4.0
200	199	18.5	0.2684	0	0	0	0	0	0	10.5
201	207	22.9	0.5286	0	0	0	0	5.0	0	4.0
202	220	28.3	2.1484	6.4	11.9	0	0	0	4.0	0
203	223	27.4	1.9238	8.9	8.0	0	0	0	4.0	0
сумма	33354	4399,2	250,2222	291,7	519,8	200	61,5	832,2	348,6	738,2

Примечание: Табличная модель продолжается по столбцам по кодам качества 18, 19, 1+2, 1+2+3, 1+2+3+4, 1+13, 2+6, 3+7, 6+7, 18+19 для параметров длины, относительной длины, объема древесины и относительного объема сортиментов.

Возраст деревьев

В дендрометрии возраст является основным параметром деревьев в древостое [4, 5]. Свойства древесины ствола могут измеряться по способам экологического мониторинга [6]. Для лесного насаждения возраст, из-за постоянного значения для культур, заменится на диаметр, измеряемый на высоте 1,3 м от корневой шейки ствола [7].

Для разновозрастного сосняка Сибири [1] были выделены следующие моменты:  - время проведения измерений в 1963 г.; A _max - возраст старого в древостое дерева сосны, в нашем примере A _max = 449 лет; A _min - возраст молодого дерева в 76 лет;  - начало жизни старой сосны в 1514 г.;  - начало жизни молодой сосны в 1887 г.

Пробная площадь

Из 203 модельных дерева два были исключены из-за ошибок в первичной записи исходных данных. По 201 дереву сосны в табл. 3 приведены кумулятивные параметры пробной площади сосняка.

В табл. 3 приняты условные обозначения:

•  N _V -количество деревьев сосны на пробной площади, на которых находятся сортименты данного кода качества по объему древесины, шт.;
•   - сумма длин сортиментов, м;
•   - сумма объемов древесины по кодам и группам сортиментов, м³;
•   - выход сортиментов данного качества из объема древесины на пробной площади.

Таблица 3. Кумулятивные параметры всех деревьев на пробной площади разновозрастного сосняка

Код качества	Значения кумулятивных параметров древостоя
	N V, шт.	∑L C, м	L C / H C	∑ V C, м3	η´ C
1	49	291.7	0.0661	39.2975	0.1594
2	66	519.8	0.1177	56.8751	0.2306
3	34	200.0	0.0453	17.6623	0.0716
4	14	61.5	0.0139	9.0386	0.0367
6	82	832.2	0.1884	23.2263	0.0942
7	60	348.6	0.0789	14.1845	0.0575
13	107	738.2	0.1672	8.0419	0.0326
18	160	962.6	0.2180	50.6905	0.2056
19	194	461.6	0.1045	27.5710	0.1118
Всего	201	4416.2	1	246.5877	1
1+2	80	811.5	0.1838	96.1726	0.3900
1+2+3	83	1011.5	0.2290	113.8350	0.4616
1+2+3+4	85	1073.0	0.2430	122.8740	0.4983
1+13	154	1029.0	0.2330	46.1122	0.1870
2+6	142	1352.0	0.3061	84.1010	0.3411
3+7	79	548.6	0.1242	31.8470	0.1292
6+7	127	1180.8	0.2674	41.4108	0.1679
18+19	201	1424.2	0.3225	78.2615	0.3174

Исчисление по объему оказалось точнее по сравнению с измерениями длин, однако длина ствола и размеры его участков по качественным отрезкам просты в пpaктической реализации, например, по способу [7] (российский патент №2224418) измерений непосредственно на растущем дереве.

В табл. 3 показаны вклады групп сортности бревен, намечаемых на стволе деревьев. На пример, все крупные бревна оцениваются суммой кодов 1+2+3+4 и они занимают 24,30 % от общей длины стволов 201 сосны в 4416,2 м. А по объему крупные бревна занимают из общего объема сортиментов без коры в 246.5877 м³ долю в 49,83 %. При этом такие крупные бревна находятся на 85 деревьях.

Статистические модели

Для возрастных распределений учтенных параметров сосен ∑ L _C,L _C / H _C , ∑ V _C и η´ _C (табл. 4) по кодам и группам кодов качества сортиментов действительно общее уравнение [2-5] вида

, (1)

где y - таксационных показатель модельных деревьев сосны, a ₁...a ₈ - параметры двухчлeнной биотехнической закономерности (1).

Из-за неточностей отнесения дров по длинам отрезков ствола модели типа (1) не были получены и поэтому в табл. 4 они проставлены прочерки.

Первый сорт бревен

Примем уровень адекватности получаемых моделей по условию превышения коэффициента корреляции 0,6. Данные приведены в табл. 5, из которых видно, что почти все относительные показатели выпали из-за значений коэффициента корреляции менее 0,6000.

Таблица 4. Корреляционная матрица биотехнической закономерности (1)

Код качества бревен	Коэффициент корреляции по таксационным показателям
	Длина сортиментов L C , м	Относительная длина L C / H C	Объем древесины , V C, м3	Относительный объем
1	0.5210	0.4486	0.7353	0.3162
2	0.2754	0.3119	0.4696	0.3359
3	0.3448	0.2819	0.4787	0.6660
4	0.5166	0.5975	0.3607	0.0841
6	0.1843	0.2374	0.2105	0.2590
7	0.2638	0.3471	0.1985	0.3683
13	0.1981	0.2879	0.0951	0.2458
18	-	-	0.6554	0.5449
19	-	-	0.6281	0.6276
1+2	0.1817	0.1378	0.5492	0.1254
1+2+3	0.3991	0.3809	0.5364	0.3051
1+2+3+4	0.4431	0.3911	0.5692	0.3092
1+13	0.2311	0.3961	0.8399	0.2010
2+6	0.3450	0.4788	0.5748	0.5044
3+7	0.1601	0.1629	0.5201	0.2510
6+7	0.3371	0.4180	0.1241	0.5617
18+19	0.6715	0.5440	0.7252	0.4579

Таблица 5. Корреляционная матрица при

Код качества	L C, м	V C, м3	η C
1		0.7353
3			0.6660
18	-	0.6554
19	-	0.6281	0.6276
1+13		0.8399
18+19	0.6715	0.7252

Наибольшую адекватность получила группа сортиментов 1+13, то есть сумма крупных и мелких бревен первого сорта. Поэтому для коммерческой таксации деревьев необходимо принять первосортные участки ствола вне зависимости от крупности возможных в будущем бревен.

С коэффициентом корреляции 0,8399 была получена (рис. 1) биотехническая закономерность (в интервале 76...449 лет) в виде формулы

. (2)

Заметно, что максимум объема первого сорта в древостое был достигнут к 400-летнему возрасту самой старой из популяции в 201 особь сосны. При этом и в общей модели (1) проявляется только вторая составляющая.

Крупные первосортные бревна

Из данных табл. 4 видно, что в отдельности тонкие бревна первого сорта дают закономерность с коэффициентом корреляции всего 0,0951. Поэтому можно измерять первосортные участки только на крупных стволах деревьев.

Для пробы № 4-1963 сосняка Сибири была получена (рис. 2) модель

. (3)

Рис. 1. Возрастное распределение крупных и мелких бревен первого сорта в сосняке
(абсцисса - возраст сосны, ордината - объем сортиментов по стволам сосен)

Рис. 2. Возрастное распределение крупных и мелких бревен первого сорта в сосняке

Вместо 154 дерева по табл. 3 придется измерять всего 49 деревьев с крупными стволами, то есть трудоемкость дендрометрических измерений уменьшится в 154 / 49 = 3,14 раза, то есть более чем в три раза.

Дровяная древесина

Из данных табл. 5 видно, что измерение дровяной части ствола деревьев возможно как по объему, так и по длинам фаутных участков. По распределению дров, после исключения одной резко выделяющейся от других точки, была получена (рис. 3) биотехническая зависимость вида

. (4)

Рис. 3. Возрастное распределение объема древесины дров на стволах в сосняке Сибири

Коэффициент корреляции 0,7775 стал даже выше по сравнению с адекватностью по первосортным крупным бревнам в 0,7353. Но при этом придется измерять фауты у всех растущих на данной пробной площади деревьев.

Дровяные участки ствола

Простота исполнения дистанционными способами [6, 7] измерения ствола и кроны деревьев позволяет рекомендовать лесному хозяйству метод анализа ствола по дровяным участкам.

На рис. 4 показан график биотехнической закономерности вида

. (5)

Рис. 4. Возрастное распределение длины дров на стволах в разновозрастном сосняке

Предлагаемый метод хотя и прост в реализации, однако потребует подеревной таксации каждого учетного дерева в древостое.

Полнота модели

Разные лесные древостои могут иметь различающиеся распределения коэффициента корреляции, показанные в табл. 4. Поэтому вначале лесному арендатору рекомендуется проводить измерения на наиболее экологически и технически ценных лесных земельных участках.

После разработки комплекса биотехнических закономерностей (по табл. 4 всего было получено 64 формулы) на пробных площадках с учетными деревьями выясняются наиболее значимые коды и группы кодов качества древесины на участках ствола. Повторные идентификации биотехнической закономерности (1) потребуют намного меньше труда и времени.

Среди всех 64 уравнений полными по конструкции (рис. 5) были:

- относительная доля объема крупных и мелких сортиментов I сорта

 ;(6)

- относительная доля средних сортиментов III сорта

 . (7)

а)	б)

Рис. 5. Распределение доли от объема ствола в коре

(абсцисса - возраст сосны, ордината - доля объема ствола в коре): а - крупных и мелких бревен первого сорта; б - средних сортиментов третьего сорта

Коэффициент корреляции формулы (6) равен всего 0,2010. Однако относительный параметр возрастного распределения сортиментов первого сорта позволяет сравнивать между собой технически различные древостои.

Заключение. Анализ сортиментно-сортного распределения модельных деревьев на пробной площади 4-1963 разновозрастного сосняка Сибири показал, что в лесном хозяйстве могут быть применены два способа оценки:

1. технического качества древостоя по распределениям сортиментов первого сорта, причем вне зависимости от различий по крупности;
2. экологического качества древостоя по распределениям дровяных участков на стволах растущих учетных деревьев.

Статья подготовлена и опубликована при поддержке гранта 3.2.3/4603 МОН РФ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Верхунов, П.М. Товарная структура разновозрастных сосняков / П.М. Верхунов. - Новосибирск: Наука, 1980. - 208 с.
2. Верхунов, П.М. Биотехнический принцип в лесной таксации / П.М. Верхунов, П.М. Мазуркин, В.Л. Черных // Известия академии наук и искусств Чувашской республики. Естественные науки. - 1996. - №3. - С.94-99.
3. Верхунов, П.М. Таксация древесного ствола лесных насаждений: Учеб. пос. /
   П.М. Верхунов, П.М. Мазуркин. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 1999. - 72с.
4. Мазуркин, П.М. Дендрометрия. Статистическое древоведение / П.М. Мазуркин. - Учеб. пос. - Часть 1. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2003. - 308с.
5. Мазуркин, П.М. Дендрометрия. Статистическое древоведение / П.М. Мазуркин. - Учеб. пос. - Часть 2. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2003. - 205с.
6. Мазуркин, П.М. Экологический мониторинг (Способы испытания деревьев): Учеб. пос. / П.М. Мазуркин- Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. - 224 с.
7. Мазуркин, П.М. Дендрогеодезия: пути и перспективы развития / П.М. Мазуркин, Т.А. Кошкина, О.Г. Щекова // Сб. материалов III Межвузовской научно-методической конференции. - М.: МГУП, 2001. -С.24-25.

---