CC BY
81
УДК 630 5
ХОД РОСТА БЕРЕЗОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ БЕЛАРУСИ ПО БОНИТЕТАМ В РАЗРЕЗЕ ОСНОВНЫХ ТИПОВ ЛЕСА
DYNAMICS OF GROWING OF BIRCH FOREST STANDS OF BELARUS ON STAND QUALITY INDEX IN BASIC FOREST TYPES
Усс Е.А. (РДЛУП «Гомельлеспроект», г. Гомель, Республика Беларусь) Uss E.A. (RSFME "Gomellespmekt", Gomel, Republic of Belarus)
Разработаны таблицы хода роста березняков Беларуси f-V классов бонитета на типологической основе, которые позволяют уточнить таксационные показатели березовых древостоев в среднем на 12-15%.
On a typological basis are developed the tables of growing dynamics of birch forests of Belarus for quality index f-V of the classes which allow to specify mensuration parameters in the birch stands on the average with accuracy 12-15%.
Ключевые слова: таблицы хода роста, бонитет насаждений, тип леса, березовые насаждения, метод математического моделирования
Key words: table of growing dynamics, tables of growth dynamics, stand quality index, forest type, birch forest, method of mathematical modeling
Закономерности роста и производительности древостоев, представленные в таблицах хода роста, являются одной из теоретических основ лесоустройства, т.к. создают основу организации и ведения лесохозяйственных мероприятий.
Многие лесоводы занимались изучением роста и продуктивности березовых древостоев (А.Р. Варгас, 1848; Д.А. Милованович, 1929; А.В. Тюрин, 1931; Г.Ф. Карпенко, 1957; В.К. Попов, 1961; Г.А. Порицкий, 1962; С.П. Каразия, 1965; О.А. Атрощенко, 1972; В.Ф. Багинский, 1973, И.Д. Юркевич, В.С. Гельт-ман, Н.Ф. Ловчий, Э.П. Ярошевич, А.З. Тютюнов, 1992 и др.).
В настоящее время в республике для практического применения используются таблицы хода роста, утвержденные приказом Гослесхоза СССР от 17 июня 1984 г. № 82, содержащиеся в справочнике - «Нормативные материалы для таксации леса Белорусской ССР» [1]. Поскольку других официальных стандартных таблиц и таблиц хода роста в Беларуси впоследствии не принималось, то упомянутый справочник сохраняет свой статус. Однако с момента выхода действующего нормативного документа прошло более 30 лет. За прошедший период времени лесной фонд Республики Беларусь претерпел существенные качественные изменения, обусловленные влиянием экологических факторов, среди которых первоочередное значение приобретают лесохозяйственные мероприятия. Рациональное ведение хозяйствования, направленное на улучшение состояния лесов, в т.ч. своевременное проведение рубок ухода, ликвидация очагов заражения вредителями и другие мероприятия способствовали повышению продуктивности и устойчивости лесных насаждений [2, 3]. Это свидетельствует об актуальности разработки новых нормативов для инвентаризации основных лесо-образующих пород.
В эколого-формационной структуре лесного фонда участие березовых насаждений составляет 23,0% от общей лесопокрытой площади Беларуси, уступая по распространению только сосновым лесам. Такая широкая представленность
березняков обусловлена широтой эдафо-фитоценотического потенциала двух лесообразующих видов рода береза (Betula L.) - березы бородавчатой (Betula verrucosa Ehrh.) и березы пушистой (Betula pubescens Ehrh.). Береза бородавчатая формирует насаждения в лишайниковом, вересковом, брусничном, мшистом, орляковом типах, доминирует в черничном, кисличном, снытевом и крапивном типах березовой формации. Основным эдификатором в долгомошном, осоковом, сфагновом, осоково-сфагновом, папоротниковом, приручейно-травяном, осоково-сфагновом, болотно-папоротниковом, пушицево-сфагновом, ивняковом типах леса выступает береза пушистая. Эдафические ареалы березы бородавчатой и березы пушистой не совпадают, однако в некоторых типах леса перекрывают друг друга, образуя смешанные леса с участием обоих видов этого рода. Березняки Беларуси в типологическом отношении проявляют значительное многообразие [4]. В настоящее время в березовой формации лесных фито-ценозов преобладающее участие принадлежит черничному (19,3%), кисличному (15,7%), папоротниковому (14,2%), долгомошному (10,7%), орляковому (10,3%), осоковому (9,4%), осоково-травяному (5,0%) и мшистому (4,7%) типам. Значительно меньшее распространение имеют снытевый (2,9%), приру-чейно-травяной (2,9%), осоково-сфагновый (1,6%) и крапивный (1,5%) типы. Долевое участие верескового, брусничного, болотно-папоротникового и ивнякового типов не превышает 1% от общей площади березняков Беларуси.
В соответствии с необходимостью сбора экспериментального материала, достоверно отражающего генеральную совокупность, в березовых насаждениях заложено 268 пробных площадей и выполнен анализ стволов 512 модельных деревьев, охватывающих как наиболее распространенные типы березовой формации, такие как: черничный, кисличный, орляковый, папоротниковый, мшистый, долгомошный, осоковый, снытевый типы, так и менее распространенные типы леса: березняки вересковые, брусничные, болотно-папоротниковые, сфагновые и осоково-сфагновые. Насаждения, представленные в выборке, по уровню продуктивности характеризуются ростом по 1б-У классам бонитета.
При построении нормативов для инвентаризации березовых лесов нами использовался комбинированный метод составления таблиц хода роста, сочетающий в себе способ указательных насаждений (аналитический) и графический метод (метод ЛенНИИЛХа). Собранный экспериментальный материал обработан по специальной компьютерной программе и дифференцирован по показателям, заложенным в основу классификационных построений: прежде всего, классу бонитета, а также учитывая ассоциативность типов леса, по сериям типов леса. Систематизация данных по принадлежности их к одному естественному ряду развития осуществлялась с использованием аналитического метода (в качестве основного метода), проверяя данные с применением графических построений. Статистическая обработка экспериментальных данных выполнена на ПЭВМ с использованием пакета прикладных программ «Statistica 6.0», «Photoshop 6.0», а также пакета «Microsoft Excel». В основе разработки таблиц хода роста положен метод математического моделирования закономерностей роста древостоев. Параметры математических функций, используемых для аппроксимации, рассчитывались с использованием метода наименьших квадратов.
В существующем многообразии математических моделей, используемых для описания закономерностей динамики таксационных показателей и связей между ними, крайне важен выбор оптимальной функции роста. С этой целью предпочтение при выборе отдавали тем функциям, которые отвечали следующим требованиям: во-первых, математические свойства функции роста должны соответствовать закономерностям хода роста моделируемого таксационного признака; во-вторых, функция роста должна обладать достаточной гибкостью с тем, чтобы аппроксимировать динамику моделируемого признака при данных условиях роста с точностью исходных данных; в-третьих, в используемой математической функции должно быть оптимальное число параметров, возможность актуализации данных и вычисления возраста точки перегиба.
В ходе обобщения и систематизации обработанного экспериментального материала, собранного в березовых древостоях, для аппроксимации динамики таксационных параметров использовались различного рода кривые. Хорошие результаты при моделировании закономерностей зависимостей следующего вида:
Н = /(А), П = /(А), ^ = /(Н, П), О = /(Н), а = /(Н, А, А), М = /(I , А, А), М = /(I ) получены на основе использования целого ряда математических уравнений: уравнения кубической параболы, логарифмической функции, сплайн-функции с одним и двумя узлами, функции экспоненциальных преобразований (в частности, уравнение Корсуня) и др.
Выполненное математическое моделирование показало, что универсального уравнения для описания всех исследуемых зависимостей, заложенных при построении таблиц хода роста, нет. Хорошие результаты для аппроксимации динамики высоты и диаметра дают уравнения кубической параболы, логарифмическая зависимость, уравнение экспоненциальных преобразований, для описания накопления запаса - уравнение логарифмической кривой, сплайн-функция, экспоненциальные функции, для описания изменений суммы площадей сечений - уравнение гиперболы, видового числа - экспоненциальные, а также сплайн-функции. Необходимо отметить, что при выборе оптимальной модели роста нередко отмечалось такое явление, когда применение различных видов функциональных зависимостей при аппроксимации давали близкие результаты. Для окончательной проверки адекватности математической модели проводили анализ остатков: правильность выбора модели принималась в том случае, если остатки представляли собой независимые, одинаково распределенные случайные величины.
На основе выполненного математического моделирования с использованием вышеуказанных функций разработаны таблицы хода роста нормальных березовых древостоев 1б-У классов бонитета и стандартная таблица суммы площадей сечений и запасов при полноте 1,0. В разработанных новых лесоустроительных нормативах для инвентаризации лесов содержится информация о динамике таксационных показателей с учетом современного состояния березовой формации. Во-первых, охарактеризован ход роста березняков 1б бонитета, составляющих примерно 3-5% березовой формации. Во-вторых, ввиду достоверных отличий между березовыми древостоями III класса бонитета в суходольных и заболоченных условиях местопроизрастания, нами разработаны два варианта
таблиц (один - для вересково-бруснично-мшистой группы типов березняков, второй - для осоково-травяной и болотно-папоротниковой групп типов леса). В-третьих, охарактеризована динамика таксационных показателей низкопродуктивных березняков (IV-V классов бонитета) в условиях заболачивания почв, участие которых в эколого-фитоценотической структуре составляет около 810%. Следует отметить, что в действующих нормативах [1] приводятся таблицы хода роста березняков Г-IV классов бонитета, причем для более низких уровней производительности (III-IV бонитет) отражена динамика именно суходольных типов березняков (березняки вересковый и лишайниковый), распространение которых в настоящее время крайне незначительно (суммарное долевое участие этих типов леса в березовой формации составляет 0,8%).
Динамика таксационных показателей, содержащихся в разработанных таблицах хода роста березовых насаждений, показывает, что в первые 25-30 лет текущий прирост по запасу выше среднего, в 35-40 лет значения приростов выравниваются, а в последующие годы они уменьшаются, причем интенсивнее падает текущий прирост. Кульминация текущего прироста по запасу березняков в лучших условиях местопроизрастания наблюдается в возрасте 20-25 лет, в средних - в 25-30 лет, в худших - 35-40 лет.
Таким образом, в основе разработанных таблиц хода роста для нормальных березовых древостоев положен комбинированный метод составления таблиц, при котором правильность выбора указательных насаждений предопределяется сходной динамикой развития насаждений по данным анализа ствола модельных деревьев. Для составления лесоинвентаризационных нормативов по березе использованы обработанные экспериментальные материалы 268 пробных площадей и анализ стволов 512 модельных деревьев. Разработанные на основе математического моделирования таблицы хода роста нормальных березовых древо-стоев позволяют уточнить таксационные показатели (Н, Д, £G, М и др.) в среднем на 12-15%.
Список использованных источников
1 Нормативные материалы для таксации леса Белорусской ССР / Под ред. В.Ф. Багин-ского. - М.: ЦБНТИ, 1984. - 308 с.
2 Ермаков, В.Е. Направление оптимизации видового состава лесов Белоруссии / В.Е. Ермаков // Лесоведение и лесное хозяйство. Республиканский сборник научных трудов. -Минск: Вышэйшая школа, 1987. - Вып. 22. - С. 71-75.
3 Качановский, С.Б. Экологический аспект устойчивого развития Беларуси в контексте общеевропейских проблем / С.Б. Качановский // Европа наш общий дом. Тематические доклады международной научной конференции. - Минск: НАН Беларуси, 1999. ч. 1. - С. 84-92.
4 Юркевич, И.Д. Выделение типов леса при лесоустроительных работах / И.Д. Юрке-вич. - 3-е изд. - Минск: Наука и техника, 1980. - 120 с.
