Анализ изменчивости морфометрических характеристик сосны на клоновой лесосеменной плантации Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

АНАЛИЗ ИЗМЕНЧИВОСТИ МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СОСНЫ НА КЛОНОВОЙ ЛЕСОСЕМЕННОЙ ПЛАНТАЦИИ

Юлия Юрьевна Иванова

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Новосибирск, ул.

Плахотного, 10, старший преподаватель кафедры экологии и природопользования, тел: (383)361-08-86, e-mail: iuu@ngs.ru

В статье представлен результат анализа изменчивости морфометрических характеристик клонов сосны обыкновенной на примере одной из экспериментальных лесосеменных плантаций в Алтайском крае. Для определения морфометрических характеристик деревьев, разработана технология наземной стереофотосъемки. По результатам обработки материалов стереофотосъёмки получены следующие характеристики: высота дерева, ежегодные приросты за весь период жизни дерева, а также угол ветвления для 80 деревьев. Приведён результат статистического анализа полученных данных.

Ключевые слова: клоновая плантация, сосна, морфометрические характеристики, стереопара, наземная стереофотосъёмка.

ANALYSIS OF PINE MORPHOMETRIC CHARACTERISTICS VARIABILITY ON CLONAL SEED-FOREST PLANTATION

Yuliya Yu. Ivanova

Senior lecturer, department of ecology and nature management, phone: (383)361-08-86, e-mail: iuu@ngs.ru

The paper presents analysis results for Scotch pine clones morphometric characteristics variability by the example of one of the experimental seed-forest plantations in Altai region. To determine the trees morphometric characteristics terrestrial stereo photographic survey techniques have been developed. On the basis of the survey results the following characteristics were determined: tree height, annual height increment over the whole period of the tree life, branching angle for 80 trees. The results of the given characteristics analysis are presented.

Key words: clone plantation, pine, morphometric characteristics, stereopair, terrestrial stereo photographic survey.

В лесном хозяйстве страны осуществляется комплекс различных мероприятий по эффективному использованию, охране и воспроизводству лесов, повышению их продуктивности и устойчивости. Ведущее место среди лесохозяйственных мероприятий отводится лесному селекционному семеноводству. Одной из наиболее эффективных форм организации лесного семеноводства является закладка лесосеменных плантаций, с использованием плюсовых деревьев, отобранных в лучших насаждениях. Так, в Озерском лесхозе Алтайского края с целью сохранения генетического потенциала сосны обыкновенной созданы такие плантации. Для выявления генетически лучших особей проводятся многолетние наблюдения. При этом анализируется изменчивость признаков различной природы по большому набору

морфометрических показателей, в том числе, измеряются высота и диаметр ствола, ширина, кроны, длина и диаметр осевых и боковых побегов, размер хвои и генеративных органов и др. Традиционно такие показатели получают в процессе обмера каждого дерева, иногда для этого производят их спиливание. Главными признаками, определяющими строение кроны деревьев, являются: длина и толщина сучьев, угол ветвления и число ветвей в одной мутовке.

Поскольку размер исследуемой площадки небольшой и посадки разреженны по сравнению с естественными лесными массивами, целесообразнее для определения морфометрических характеристик сосны использовать материалы цифровой наземной стереофотосъёмки. Методика проведения такой съёмки была представлена в работе [1]. Стереофотосъемка выполнялась цифровыми фотокамерами Canon 30D, снабженными матрицей 22,5^15,0 мм (3504x2336 пикселей) и вариобъективом с фокусным расстоянием 17 ^ 40 мм. На расстоянии до объекта съемки порядка 6 м размер пикселя в пространстве объекта составлял порядка 2,1x1,4 мм. Точность построения модели оценивалась по контрольным отрезкам на тестовых стойках, а также измеренным лазерным дальномером DISTO A5 межмутовочным расстояниям. Средняя квадратическая погрешность, вычисленная по расхождениям с контрольными отрезками, составила 2, 4 см.

Для обработки материалов использовался программный продукт PhotoModeler. Функциональные возможности программы позволяют построить 3 D - модель как по одной стереопаре, так и по большему числу снимков. В свою очередь построенная модель позволяет определить пространственные размеры объектов.

Рассмотрим методику измерения угла ветвления (отхождения) ветки - угол, под которым она отходит от ствола у своего основания - клонов сосны обыкновенной, произрастающих на экспериментальной лесосеменной плантации. Ветвление - это способ увеличения надземной массы и площади поверхности растения. Из верхушечной почки зародышевого стебля развивается главный стебель - ось первого порядка, а из его боковых почек - боковые стебли (оси второго порядка), которые, в свою очередь, ветвятся, образуя оси третьего порядка и т.д. У древесных растений главный стебель начинает ветвиться на определенной высоте. Неветвящаяся часть стебля называется стволом. В результате ветвления у древесных растений формируется крона. Крону составляют разновозрастные ветви. В строении дерева выделяют скелетные ветви - крупные, долговечные разветвления. Они и составляют каркас кроны, на котором развиваются более слабые полускелетные ветви и многочисленные мелкие менее долговечные ветки и веточки.

Процесс измерения угла отхождения ветки по стереопаре заключается в идентификации точек, определяющих длину осевого побега (ось первого порядка) и длину бокового побега (ось второго порядка) за исследуемый период, при этом отмечаются соответственные точки на левом и правом снимках. Идентификация этих точек осуществляется опцией, соответствующей построению графического линейного объекта. Вычисление угла ветвления реализуется по пространственным координатам замаркированных точек. Из рис. 1 видно, что это угол образованный отрезками АВ и АС.

0.823

Angle between (*} 66.088

Units: m Closest distance d.o

Рис. 1. Измерение угла ветвления

Поскольку в процессе формирования ветви меняется вектор направления её роста в пространстве, то угол отхождения ветви, измеренный на разных стадиях её развития, будет различный. Поэтому, при измерениях на боковом побеге маркировали по три точки с последующим построением по ним трёх различных углов, их измерением и определением среднего значения.

Для оценки точности измерения угла ветвления по стереоснимкам, был проведён дополнительный эксперимент. Были получены стереопары тест-объекта (прямоугольная рамка), проведена их обработка и измерены углы. Отклонение от реальных размеров не превысило 0,1 градуса.

В результате статистического анализа были рассчитаны такие показатели как, средняя арифметическая величина, дисперсия, среднее квадратическое отклонение, стандартная ошибка средней арифметической, коэффициент вариации. Расчёт показателей выявил различный уровень изменчивости разных клонов. Оценка уровня изменчивости оценивалась по шкале, предложенной С.А. Мамаевым. Согласно данной шкале уровень изменчивости у одних клонов был определён как «очень низкий», у других - как «средний».

Подводя итоги, можно отметить, что предлагаемый метод определения количественных характеристик, в частности угла ветвления древесных насаждений, является достаточно эффективным и может служить средством информационного обеспечения исследователей лесных ресурсов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Трубина Л.К., Иванова Ю.Ю. Определение количественных характеристик древесных насаждений по материалам наземной стереофотосъёмки [Текст] / Л.К. Трубина, Ю.Ю. Иванова // «Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка». - Москва, 2010, № 1, - С. 23-26.

© Ю.Ю. Иванова, 2012