CC BY
11
тавление и анализ работы локальной и региональной систем моделей биопродуктивности, широко применяемых в отечественных и международных научных проектах. Установлены вероятные причины обнаруженных отличий: использованные при моделировании исходные данные, географические факторы и задействованное математическое обеспечение. Сформулированы предложения на счет усовершенствования локальной системы моделей для лучшего учета динамики компонентов фитомассы рекреационно-оздоровительных лесов.
Ключевые слова: биопродуктивность лесов, городские леса Киева, искусственные сосновые древостои, система моделей биопродуктивности.
Lakyda I.P. Some Peculiarities of Bioproductivity Assessment of Recreational and Sanitary Forests on the Example of Pine Stands of Artificial Origin of Urban Forests of Kyiv City
Based on the performed assessment of bioproductivity of pine stands of artificial origin of urban forests of Kyiv city by live biomass components, a comparison and analysis of local and regional systems of bioproductivity models was done. These systems are widely used within the national and international scientific research projects. The most probable reasons of existence of the found differences are ascertained: the initial data, geographical factors, and the applied mathematical tools. The proposals for improvement of the local system of models for better accounting for dynamics of live biomass components of recreational and sanitary stands are formulated.
Keywords: bioproductivity of forests, urban forests of Kyiv city, pine stands of artificial origin, system of bioproductivity models.
УДК 630 *[5+17+56] Астр. О.М. Мельник1 -
НУ бюресурав I природокористування Украти, м. Ктв
КОНВЕРС1ЙН1 КОЕФЩ16НТИ КОМПОНЕНТ Ф1ТОМАСИ ДЕРЕВОСТА-Н1В НАЦЮНАЛЬНОГО ПРИРОДНОГО ПАРКУ "ПРИП'ЯТЬ-СТОХЩ"
За результатами польових i лабораторних дослщжень, як оброблено на ПК з ви-користанням спещальних прикладних програм (табличного процесора М8 Ехсе1, ста-тистично! програми 8ТАТ18Т1СА - 8), зiбрано та проаналiзовано базу даних головних люотворних видш Национального природного парку "Прип'ять-Стохщ", яку надалi ви-користано для шформативного забезпечення та розроблення множинних регресшних ршнянь. Опрацьовано комплекс математичних моделей оцшювання конверсшних ко-ефiцieнтiв фiтомаси деревосташв за й окремими компонентами (деревина стовбура у корi, кора стовбура, гшки крони та листя (хвоя)). Отримано регресiйнi рiвняння, що зв'язують фтомасу деревостанiв за фракцями з таксацшними показниками для таких деревних видiв, як: вiльха клейка, сосна звичайна, береза повисла та дуб звичайний.
Ключовi слова: Нацюнальний природний парк "Прип'ять-Стохщ", деревостан, вiк, вiдносна повнота, боштет, бiотична продуктивнiсть, моделювання, конверсшш коефь щенти, коефiцieнти регресГ!
Вступ. Лiси планети е одним з головних стабшзуючих природних меха-шзмш, якi здатнi компенсувати зростаючi iндустрiальнi та транспортнi емiсií парникових газш в атмосферу.
У роботi акад. М.М. Мокеева [3] зазначено, що за останш 100 роюв концентрация вуглецю в атмосферi шдвищилася на 20 %, а збшьшення запасiв фгго-маси рослинного покриву не спостерiгаеться. Причиною цiеí негативно! тенден-
1 Наук. кергвник: проф. П.1. Лакида, д-р с.-г. наук
цп е зменшення площi свiтових лГсГв, що е результатом як господарсько!' дГяль-носп людини (проведения несанкцiонованих рубок для задоволення потреб на-щонального господарства), так i збiльшениям кшькосп негативних природних явищ (пожежi, буреломи, вiтровали i т. iн.). Зокрема, за 15 ротв з 1990 по 2005 рр. вона скоротилася на 125,3 млн га, тобто щорiчне скорочення становило в середньому 8,4 млн га [13].
Ощнювання вуглецевого стоку в лiсових екосистемах насамперед е ощ-нюванням фггомаси деревостану, яке на перших етапах дослщжень розрахову-вали шляхом просто!' екстраполяцп даних фiтомаси окремих пробних площ (ПП) на значнi лiсовi регiони. З часом методи ощнювання вдосконалювалась i на сучасному еташ вивчення найбшьш вживаним вважають метод, пов'язаний з ощненням вiдповiдних показнитв через регресiйне моделювання компонент фракцш. При цьому здебiльшого використовують перевщш (конверсiйнi) ко-ефiцiенти, якi в подальшому сумiщаються з банками лковпорядно!' iнформацií [1]. Конверсiйний коефiцiеит вперше запропонував Ф. Флурi (Ph. Flury) [14] ще у 1892 р. У його пращ шд назвою " Дослiджения вiдношения маси плок до маси лiквiдноí деревини (Untersuchungen über das Verhältniss der Reisigmasse zur Derbholzmasse)" вперше з'явились даш про масу крон та запропоновано пере-вiднi коефiцiенти для ощнювання об'ему глок за об'емом лжввдно!' деревини.
Наступнi спроби ощнювання фггомаси та ii рiчного приросту здшснив швейцарський вчений Х. Бургер (H. Burger). У серп дослвджень, проведених в перiод з 1929 по 1953 рр. шд сшльною назвою "Деревина, маса листя та приркт (Holz, Blattmenge und Zuwachs)", вш вивчив вс деревнi види бвропи, причому основну увагу придшяв вiдношенню маси листя до рГчного приросту стовбуро-во!' деревини, тобто продуктивной асим1люючого апарату дерева [11, 12].
Шзшше перевiдний коефiцiент набув поширення в радянських та шо-земних дослiджениях ( Л.К. Поздняков та ш. [6], Т.Х. Токмурзин [7]; А.А. Ону-чин, АН. Борисов [5]; В.А. Усольцев [8, 9] та ш).
Мета дослщжень - розробити математичш моделi ощнювання наземно!' фiтомаси насаджень Нацiонального природного парку (НПП) "Прип'ять-Сто-хвд" , яю б адекватно описали дослщш данi з високим рiвнем апроксимацп.
Матер1али та методика дослщжень. Моделювання компонент фггомаси насаджень основних лкотворних деревних вид1в НПП "Прип'ять-Стохвд" здшс-нено шляхом встановлення одно- та багатофакторних залежностей компонент фь томаси вщ таксацГйних ознак насаджень, яш зазначено в даних лкового кадастру. Вихщним матерГалом для проведення моделювання слугували агреговаш дослщш даш про наявш для дослщжуваного регюну тимчасовГ пробш плошд (ТПП), яш репрезентативно вщображають основш таксащйш показники та найбшьш типовГ умови зростання деревосташв головних лкотворних видав НПП "Прип'ять-Стохвд" . Всього використано 113 пробних площ, з яких 48 ПП - у насадженнях сосни звичайно!', 44 ПП - ощнюють насадження в1льхп клейко!', 14 ПП - берези повисло!' та 7 ПП - дуба звичайного, з яких 6 - з визначенням фггомаси.
Для виршення завдань роботи за основу використано методику збиран-ня дослвдних даних П.1. Лакиди [1]. Визначення математичних залежностей проводено шляхом пошуку аналiтпчних залежностей змши коефщеппв RV (ко-ефщента вГдношення фракцп фГтомаси насадження (Mfi, т га-1) до запасу стов-
бурово! деревини (М, м3та-1)) основних компонент фиомаси з таксацiйними по-казниками дослвдних насаджень у межах кожного деревного виду, методом множинно! регресй' за допомогою табличного процесора MS Excel та пакета статистичних програм STATISTICA-8.
Результати дослщжень. З метою виявлення закономiрностей розподшу дослiджуваних показниюв шдготовлено загальний робочий масив даних ТПП, який мктить: середнiй вiк (А, ротв), середнiй дiаметр (D, см), середню висоту (Н, м), вiдносну повноту (П), бонiтет (Б) та коефщкнти вiдношень RV для таких компонент:
• Rr(st+k) - деревина cTOB6ypiB у корц
• Rv(k) - кора cTOB6ypiB;
• RV(g) - гшки (деревина i кора гшок крони);
• RV(¡) - листя (хвоя).
Основними аргументами регресiйних ршнянь були таксацiйнi показники насаджень: вш (A), клас бонiтету (Б) i ввдносна повнота (Л). Застосовано фун-кцiю залежностi коефiцieнта Rv ввд параметрiв деревостану такого вигляду:
Rv =f(A, Б, Л),
де: Rv - вiдповiднi конверсiйнi коефiцieнти (деревина у кор^ кора, листя (хвоя) тощо); f(A, Б, Л) - функцц таксацiйних ознак деревостану (вш, бонiтет, повнота). Для моделювання змiни коефiцieнтiв RV використано залежностг
Rv =аоАа1; Rv = аоА1 • Б2;
Rv = а0+а1 •arctg(A/a2), де: A - середшй вiк насадження, ротв; Б - код класу боштету; а0, а1, а2 - коефь цieнти регресй'.
Клас боштету на кожнiй з ТПП визначено за бонiтетною шкалою М.М. Орлова [4], а у моделях, до складу яких вш входив, його традицшна нуме-ращя замiнялась цифровими кодами, якi вiдповiдають висотi середини класу бонiтету для насадження у вшд 100 ротв. Детальна характеристика параметров ршнянь коефщкнтш вiдношень RV фракцiй у насадженнях головних лiсотвiр-них деревних видiв НПП "Прип'ять-Стохiд" наведено у таблиц!
Табл. МножиншрегресштpiB^H^ конверсшних коефiцieнтiв RV оцтювання
компонент фгтомаси
Модель регресй R1 Модель регресй' rR
Вшьха клейка Сосна звичайна
Rv(st+k)=0,286+0,132• arctg (A/13,912) 0,51 Rv fa+k)=0,160+0,162• arctg (A/1,870) 0,73
Rv ®=Залежтстъ не встановлено - Rv (k)= 0,779-а-0,439 б-0,444 0,73
Rv (g)=0.0208• А-0,484 0,31 Rv (g)=1,979• А-1,112 0,55
Rv (/)=4-8,725 • А-1,410 • Б-0,991 0,73 Rv m= 9,912 • А-1,693 0,77
Береза повисла Дуб звичайний
Rv (+)= 0,321 -А0,0" •Б',06' 0,80 Rv (st+k)=0,325 • А0,026 Б0, 0,91
Rva^^ А-0,203-Б-0,890 0,61 Rv (k)=3,500• А-0,346 • Б-0,694 0,89
Rv (g)=2,700• А-1,308 0,56 Rv (g)= Залежнiсть не встановлено -
Rv (l)=0,944• А-1,128 0,62 Rv (l)=1,123 • А-1,084 0,80
Шд час моделювання встановлено, що всi моделi статистично значущi, хоча деякi з них мають не дуже високу точнють. Все пояснюеться тим, що кон-версiйнi коефiцiенти фiтомаси деревних стовбурiв е умовною щiльнiстю стов-бурово'! деревини, i по суп, модель описуе параметричну i географiчну м^и-вiсть умовно'! щiльностi. Через деяк бiологiчнi особливостi деревних видiв ця мiнливiсть не може бути високою.
Для подальших розрахункiв ф^омаси лiсiв НПП мПрип,ять-Стохiдм за и компонентами, буде використано значення конверсiйних коефiцiентiв деревини стовбура у кор^ плок та листя. Тому вважаемо за потрiбне навести графiчну ш-терпретацiю результатiв, якi отримано внаслщок багатоварiантного пошуку оптимального рiвняння (рис. 1).
Рис. 1. Змта конверсшних коефщieнтiв (тщ з втом у розрт переважаючих деревних виЫв: а) выьха клейка; б) сосна звичайна; в) береза повисла; г) дуб звичайний
Як бачимо з рис. 1, модел^ як використано для берези та дуба - прост логарифмiчнi кривi (вщповщають традицшнш алометрп), внаслiдок чого спос-терiгаемо монотонний рiст ф^омаси зi збiльшенням вiку та боштету. Для сос-нових i вшьхових деревостанiв кiлькiсть спостережень для яких була значно бь льша, а розподш не вiдповiдав нормальному, використано анал^ичну модель вигляду: у= ао+агагС£(х/а2). Вона, на вiдмiну вiд традицшно! алометрично!' мо-делi, чiткiше описала наведений розподш, що шдтверджено вищими коефь цiентами детермшацп та розподшами залишкiв.
У кожному з представление випадюв (рис. 2), залежно вщ обсягу подання вихщних даних та адекватност модел1 дослщному процесу, вщбрано одне з р1в-нянь. Основою для вибору того чи шшого р1вняння слугували уявлення про характер залежност1 модельованого показника та показниюв статистично! точност апроксимацп й адекватност моделей. Осктьки для конверсшного коефщ1ента Яуф дуба звичайного достов1рно! залежност1 не знайдено, то в подальших розра-хунках буде використано його середш значення, що, звичайно, обмежить меж1 його застосування. Причиною е незначна ктьюсть експериментальних матерь ал1в для моделювання, що унеможливило встановлення хоч яко***сь залежност1.
Для конверсшних коефщ1ент1в, як характеризують гшки соснових, бе-резових та дубових деревосташв, залежност1 встановлено лише в1д показника вшу. Лише для клейковшьшаниюв значущим був 1 показник боштету. Варто за-значити, що для вс1х р1внянь була спроба встановити залежшсть з використан-ням експоненти, але показники коефщ1ента детермшацп внаслщок цього мали менш1 значення, а в деяких випадках були взагал1 незначущими (рис. 3).
Анал1зуючи рис. 3, можна стверджувати, що вс дослщжуваш конвер-сшт коефщ1енти компонент фггомаси насаджень вшьхи клейко!*, сосни звичайно!*, берези повисло!*, дуба звичайного, для яких встановлено залежшсть, описуються регресшними р1вняннями з високим р1внем апроксимацп. Вс1 вони е значущими на 5 %-му р1вш множинних кореляцшних вщношень.
Bík, р Bík. р
Рис. 3. Змта конверсшних коефiцieнтiв RV ф з вЫом у розрт переважаючих дерев-них eudie: а) выьха клейка; б) сосна звичайна; в) береза повисла; г) дуб звичайний
Варто зазначити, що у частит пщбраних множинних регресшних piB-нянь конверсшних коефщенлв е показник бонiтету, використання якого iнколи критикують деякi дослщники, якi стверджують, що вiн е порядковою, а не ари-фметичною величиною. Однак використання кодованих значень боштету нас-ттьки пpавомipне, як, наприклад, середньо'1 висоти в 100 роюв [10].
Пiдсумовуючи всi наведен результати дослiджень, варто зазначити, що використання багатомipних залежностей дало змогу знайти математичнi моде-лi, яю вiдобpажають зв'язок вiдповiдних компонент фггомаси насаджень з його таксацiйними показниками. Вш i бонiтет виявилися значущими (найбтьш впливають на залежнi змшш) показниками.
Пошук адекватних моделей дав змогу отримати максимум iнфоpмацií з дослщних даних i до певно'' мipи врахувати особливостi екосистем НПП "При-п,ять-Стохiдм, зокрема i для загальних моделей бiотичноí пpодуктивностi лЫв. Висновки
1. Моделювання конверсшних коефщенпв вiдповiдних компонент фiтомаси сосни звичайно!' показало, що адекватнi модел^ до складу яких входить bík та бонггет насаджень, знайдено лише для листя. Залежшсть, до складу яко1 входить bík, виявилася найкращою для описування конверсiйних коефь щенлв, якi характеризують деревину стовбура у кор^ гшки та листя.
2. Конверсшш коефiцieнти гiлок i листя березових насаджень добре опису-ються залежшстю, до складу яко! входить лише вш насаджень. Для конвер-сшних коефiцieнтiв, яы характеризують деревину стовбура у »Dpi i кору бе-резняыв, залежнiсть встановлено вiд вшу та боштету.
3. Для дуба звичайного математичну залежшсть конвеpсiйних коефщенпв вiд вiку та бонiтету насаджень встановлено для деревини стовбура у коpi та само! кори. Не виявлено достовipно! залежностi конвеpсiйних коефщенпв г1лок насаджень дуба звичайного, що пояснюеться недостатньою кiлькiсть експериментальних матеpiалiв.
4. Аналiзуючи коефiцieнти piвнянь вшьхи клейко!', можна стверджувати, що вс дослiджуванi конвеpсiйнi коефiцieнти компонент фггомаси насаджень, для яких встановлено залежшсть, описуються pегpесiйними piвняннями з низьким piвнем апроксимацп, але водночас значущими на 5 %-му piвнi множинними кореляцшними вiдношеннями (RV(st+k) становить 0,51, RV(g)=0,31). Лише для листя цей показник становить 0,73.
5. Адекватшсть отриманих моделей вихщним даним оцшено статистиками !х-нiх залишк1в та коефiцieнтами детермшацп одержаних piвнянь. Варто за-уважити, що всi параметри, якими оцiнено моделi зв'язку, шдпорядкову-ються законовi нормального pозподiлу. Тому !хня оцiнка буде адекватною тiльки тод^ коли вихiднi данi матимуть нормальний pозподiл та забезпе-чуватиметься достатнш обсяг вибipки.
Лiтература
1. Лакида П.1. Методичш аспекти мониторингу вуглецю в лiсостанах Украхни / П.1. Лакида, О.В. Мазур (Морозюк), О.М. Василишин та iH. // Природно-ресурсний комплекс Захiдного По-люся: iсторiя, стан, перспективы розвитку : матер. наук.-практ. конф., (Березне, 25-26 кви. 2007 р.). - Березне : Вид-во Березшвського лiсового коледжу, НС1, 2007. - С. 45-46.
2. Лакида П.1. Фiтомаса лвдв Украши : монографiя / П.1. Лакида. - Тернопiль : Вид-во "Збруч", 2002. - 256 с.
3. Моисеев Н.Н. Быть или не быть ... человечеству? / Н.Н. Моисеев. - М. : Изд-во "Наука". 1999. - 288 с.
4. Нормативно-справочные материалы для таксации лесов Украины и Молдавии / под ред. А.З. Швиденко и др. - К. : Изд-во "Урожай", 1987. - 560 с.
5. Онучин А. А. Опыт таксации фитомассы сосновых древостоев / А. А. Онучин А.Н. Борисов // Лесоведение : науч. -теор. журнал. - М. : Изд-во "Наука". - 1984. - № 6. - С. 66-71.
6. Поздняков Л.К. Леса Якутской АССР / Л.К. Поздняков // Леса СССР. - М. : Изд-во "Наука". - 1969. - Т. 4. - С. 469-537.
7. Токмурзин Т.Х. Выбор методов учета фитомассы насаждений / Т.Х. Токмурзин // Актуальные вопросы лесного хозяйства в Казахстане. - Алма-Ата : [б. и.], 1977. - С. 71-76.
8. Усольцев В.А. Биологическая продуктивность лесов Северной Евразии: методы, база данных и ее приложения / В. А. Усольцев. - Екатеринбург : Изд-во УрО РАН, 2007. - 638 с.
9. Усольцев В.А. Методы таксации фитомассы деревьев : метод. указ. [для студ.-дипломн. очн. и заочн. обуч. спец. 1512] / В.А. Усольцев, З.Я. Нагимов. - Свердловск : Изд-во УЛТИ, 1988. - 43 с.
10. Щепащенко Д.Г. Биологическая продуктивность и бюджет углерода лиственничных лесов Северо-Востока России : монография / Д.Г. Щепащенко, А.З. Швиденко, В.С. Шалаев. -М. : Изд-во ГОУ ВПО МГУЛ, 2008. - 296 с.
11. Burger H. Holz, Blattmenge und Zuwachs. XII. Mitteilung: Fichten im Plenterwald / H. Burger // Mitt. Schweiz. Anstalt Forstl. Versuchswesen. 1952. Bd. XXVIII. - S. 108-156.
12. Burger H. Holz, Blattmenge und Zuwachs. XIII. Mitteilung: Fichten in gleichaltrigen Hochwald / H. Burger // Mitt. Schweiz. Anstalt Forstl. Versuchswesen. 1953. Bd. XXIX. - S. 38-130.
13. FAO Global Forest Resource Assessment 2000, Main Report // FAO Forestry Paper 140. Rome (2001).
14. Flury Ph. Untersuchungen über das Verhältniss der Reisigmasse zur Derbholmasse / Ph. Flury // Mitt. Schweiz. Centralanstalt Forstl. Versuchswesen, 1892, Bd. 2. - S. 25-32.
Мельник А.Н. Конверсионные коэффициенты компонентов фито-массы древостоев Национального природного парка "Припять-Стоход"
По результатам полевых и лабораторных исследований, которые обработаны на ПК с использованием специальных программ (табличного процессора MS Excel и пакета специальной статистической программы STATISTICA - 8), собрано и проведено анализ базы данных главных лесообразующих древесных видов Национального природного парка "Припять-Стоход", которая в дальнейшем использовалась для информативного обеспечения и разработки множественных регрессионных уравнений. Обработан комплекс математических моделей оценки конверсионных коэффициентов фитомассы насаждений по её отдельным компонентам (древесина ствола в коре, кора ствола, ветви кроны и листья (хвоя)). Получены регрессионные уравнения, связывающие фитомассу насаждения по фракциям с таксационными показателями для таких древесных видов, как: ольха клейкая, сосна обыкновенная, береза обвислая и дуб обыкновенный.
Ключевые слова: Национальный природный парк "Припять-Стоход", древостой, возраст, относительная полнота, бонитет, биопродуктивность, моделирование, конверсионные коэффициенты, коэффициент регрессии.
Melnyk O. М. Conversion Rates of Components of Stands Phytomass of National Nature Park "Prypiat-Stokhid"
According to the results of field and laboratory researches that were processed on the computer using special application programs such as MS Excel table processor, STATIS-TICA-8 statistic program, we gathered and analyzed the database of main forest forming species of National Nature Park "Prypiat-Stohid", which was further used for informational providing and developing of multiple regression equations. The set of mathematical models of estimation of conversion rates of stands phytomass according to its separate components (trunk wood in bark, bark of trunk, branches of crown and leaves (needles)) was processed. We found the regression equations that connect phytomass of the stand in fractions with taxation indexes for such tree species as European black alder, common pine, drooping birch and common oak.
Keywords: National Nature Park "Prypiat-Stohid", stand, age, relative density, forest capacity, biotic productiveness, modeling, conversion rates, regression rates.
УДК 712.(253+41)(477.41) Наук. ствроб. 1Л. Мордатенко, канд. бюл. наук -Державний ДП "Олександрiя" НАН Украгни, м. Бта Церква
РОЗРОБЛЕННЯ ГЕНЕРАЛЬНОГО ПЛАНУ УРОЧИЩА "ГАЙОК" ДЕНДРОПАРКУ "ОЛЕКСАНДР1Я": ЛАНДШАФТНИЙ АНАЛ1З ТА ФУНКЦЮНАЛЬНЕ ЗОНУВАННЯ
У 1999 р. до дендропарку "Олександрш" було приеднано урочище "Гайок" пло-щею 95,5 га. Штучш насадження урочища "Гайок" мають незадовшьннй саштарний стан, тому потребують розроблення плану оптишзацп, виконання люогосподарських, мелюративних i бущвельних роби для покращення ландшафту та створення на цш те-ритори нового сучасного парку. Здшснено ландшафтний аналiз урочища "Гайок": про-аналiзовано рельеф, насадження, водоймища, вивчено типи умов мюць зростання. На основi ландшафтного аналiзу проведено функцюнальне зонування ще! територп.
Ключовi слова: парк, рельеф, насадження, водойма, зонування.
Дендропарк "Олександрш" належить до кторичних парив i е пам'яткою садово-паркового мистецтва Украши. Площа парку з роками, на Bi^Mmy вщ ш-ших парив, постшно збшьшуеться. До 1999 р. площа парку становила 201,5 га. У 1999 р. до ще1 територц було приеднано 95,5 га лку (урочище "Гайок")
