CC BY
16
Хвойные бореальной зоны, XXXIII, № 1 - 2, 2015
УДК 630.5
ОБЪЕМЫ СТВОЛОВ КЕДРА В ГОРНЫХ ЛЕСАХ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ
С.Л. Шевелев, А.С. Смольянов, И.И. Красиков
ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет, 660049 г. Красноярск, пр. Мира 82. E- mail: [email protected]
В статье рассмотрены закономерности в изменении формы и объемов стволов сосны кедровой сибирской в горных лесах Восточной Сибири. В результате проведенных работ, на основе ранее выявленных закономерностей в изменении показателей формы стволов сосны кедровой сибирской в горных лесах Восточной Сибири, построены объемные таблицы и таблицы видовых высот, имеющие существенные различия с нормативами используемыми в других регионах Российской Федерации.
Ключевые слова: Сосна кедровая сибирская, пробные площади, форма стволов, объем стволов, объемные таблицы.
The article describes the rules of change the shape and volume of the Pinus sibirica trunks in Siberian mountain forests of Eastern Siberia. As a result of the carried-out works, on the basis of earlier revealed regularities in change indicators of a form trunks Pinus Sibirica in the mountain woods Eastern Siberia, the volume tables and tables of specific heights having essential distinctions with the standards used in other regions of the Russian Federation are constructed.
Keywords: Pinus sibirica, plot, form of trunks, volume of trunks, three-dimensional tables.
ВВЕДЕНИЕ
Сосна кедровая сибирская (Pinus sibirica Du Tour) формирует древостой как в равнинных, так и в горных областях Сибири. Горные кедровники Иркутской области и Забайкальского края представлены дре-востоями, в основном, зеленомошной группы типов леса, III-IV, реже II классов бонитета (Новосельцева, 1969; Смирнов, 1969).
В настоящее время, в качестве норматива для оценки запаса древостоев кедра в данном регионе чаще всего используются объемные таблицы построенные для кедровников соседних лесотаксацион-ных районов (Сортиментные и товарные таблицы..., 1991).
Объемная таблица для кедровников Восточного Саяна составленная по данным Ангарской лесной экспедиции СОПС Академии наук СССР и вошедшая в «Справочник таксатора - 1952 г.» под редакцией Н.В. Третьякова (1952) выполнена по требованиям не соответствующим, применяемых в настоящее время методик в части установления разрядов высот.
Также при анализе этой таблицы, построенной с применением метода графического выравнивания отмечено незакономерные изменения показателей формы стволов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исходные данные, положенные в основу настоящей работы представлены 17 пробными площадями, заложенными в соответствии с требованиями
ОСТ 56-69-83 "Пробные площади лесоустроительные. Методы закладки". На пробных площадях было срублено и обмерено 284 модельных дерева. Кроме этого, для установления характера соотношения между средними диаметрами и средними высотами древостоев были использованы лесоустроительные данные в объеме 126 таксационных выделов.
Таксационная характеристика древостоев пробных площадей приведена в таблице 1.
Таблица 1 - Таксационная характеристика древо-стоев пробных площадей
й о s к g ба
ft! G 8
о
О
^ 8« У
ft м ft в
° I
о
б
а
н
о н л о
с
н
1 2 3 4 5 6 7 8
Зиминское лесничество
1 7К1П2Б+Е 16,6 22,0 IV 0,38 116 баг.злм
2 8К1Е1БедП 16,2 22,6 IV 0,47 191 баг.злм
3 6К3Е1П+Б 16,7 20,0 IV 0,68 254 баг.злм
Хилокское лесничество
4 5К4Л1Б 17,4 20,0 III 0,69 197 баг.злм
5 5К5Л 18,0 24,0 V 0,89 311 злм.бр.
6 10К+П 19,6 30,0 IV 0,63 263 злм.бр.
7 5К3Л2Б 13,7 17,0 III 0,70 148 злм.бр.
8 9К1Б 16,6 23,0 III 0,73 213 злм.бр.
Окончание табл.
1 2 3 4 5 6 7 8
9 8К1С1Б 19,7 29,0 III 0,75 216 бр.злм.
10 9К1Б 19,8 29,0 III 0,70 265 злм.
11 6К4Л 21,0 32,0 IV 0,65 275 бр.злм.
12 4К6Б 7,0 7,6 IV 0,79 70 баг.
13 9К1Л 19,0 24,0 III 1,00 322 баг.
14 7К3Л 21,8 30,0 IV 1,00 467 бад.
15 8К2Б 18,5 19,5 III 0,63 187 злм.бр.
16 8К2Л 16,4 15,0 III 0,46 152 злм.бр.
17 9К1Л 18,0 22,0 III 0,66 251 злм.
Примечание: Класс бонитета определен по шкале И.В. Семечкина, В.Ф. Лебкова для древостоев кедра [1].
Древостой всех пробных площадей произрастают в условиях типичных для горных кедровников Восточной Сибири.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
Для решения поставленной задачи, т.е. установлению закономерностей в формировании объемов стволов кедра в горных лесах Восточной Сибири детальному исследованию подверглись особенности изменения их формы (Шевелев, 2014).
Было проанализировано содержание 7 объемных таблиц для различных регионов Сибири, построенных по отличающимся методикам, в различные временные периоды.
Оказалось, что в большинстве таблиц, изменение старых видовых чисел, обусловленное связью этого показателя полнодревесности стволов с их высотой и диаметром, зачастую нарушено. В некоторых объемных таблицах отмечены их резкие «скачки» и незакономерная динамика. Во многом это можно объяснить результатами применяемого ранее способа графического выравнивания данных.
Сопоставление характеристик формы стволов, заложенных в двух наиболее методически обоснованных нормативах, построенных И.В. Семечкиным (Беззаботнов,1974) для кедровников Западного Саяна и Е.П. Смолоноговым, В.Н. Седых, Н.В. Чащиным (Седых, 2014) для древостоев Западно-Сибирской равнины, показало на наличие существенных различий между ними.
Разница в старых видовых числах между более полнодревесными стволами кедра в Западно-Сибирской равнине и стволами горных кедровников Западных Саян в ступенях толщины 24-52 см лежит в пределах 13,1-18,4 %.
Исчисленные средние значения старых видовых чисел для исследуемых древостоев, также имеют значительные различия с видовыми числами, заложенными в рассматриваемые выше нормативы (рисунок 1).
Все это еще раз ставит под сомнение возможность использования унифицированных нормативов таксации объемов стволов кедра, и говорит о целесообразности регионального подхода.
Рисунок 1 - Видовые числа у стволов кедра различного диаметра
Анализ изменения видовых высот с изменением высот деревьев, в пределах отдельных ступеней толщины (Шевелев, 2014) показал, что в диапазоне 8-24 см изменение видовых высот имеет линейный вид и подчинено одной закономерности - графики взаимно дополняют друг друга (так как некоторые деревья, входящие в соседние ступени толщины имеют близкие или одинаковые высоты) формируя прямую линию.
У деревьев большего размера (ступени толщины 36-44 см) закономерность несколько нарушает-
ся. Графики характеризующие изменение видовой высоты с изменением высоты, в пределах ступеней толщины, хотя и сохраняют линейный вид, но начинают накладываться друг на друга. Это происходит вследствие стабилизации высот деревьев в крупных соседних ступенях толщины. В обобщенном графики изменения видовых высот от высоты деревьев это вызывает некоторое искривление линии в зоне наиболее крупномерных стволов (рисунок 2).
Хвойные бореальной зоны, XXXIII, № 1 - 2, 2015
Б = 0.89125958 г = 0.90783424
Высота, м
Рисунок 2 - Видовые высоты у деревьев кедра различной высоты
Зависимость с высокой степенью адекватности (г2=0,81; S=0,891) отображается уравнением вида:
Hf=(a+bH)/(1+cH+dHл2), где Ж - видовая высота Н - высота, м а =0.88189 Ь=0.26864 с=-0.04019 d=0.001098
Далее полученные закономерности в изменении формы стволов кедра были использованы при построении объемной таблицы.
Формирование норматива велось на разрядной основе. По данным пробных площадей и материалов лесоустройства была построена таблица, показывающая границы разрядов высот (таблица 1).
При построении разрядной таблицы были использованы методические положения изложенные А.Г. Мошка-левым и др. (1982), в соответствии с которыми разница в высотах середин соседних разрядов высот, при одних и тех же ступенях толщины, должна быть равна 9±0,5% .
Таблица 1 - Пределы высот (м) деревьев кедра по разрядам высоты
Диаметр, Разряды высот
см I II III IV V VI VII VIII IX
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
6 8,1 -7,6 7,5 - - 7,1
8 11,4 - 10,7 10,6 - 9,9
10 14,1 - 13,2 13,1 - 12,3
12 16,6 - 15,5 15,4 - 14,5
14 18,5 - 17,4 17,3 - 16,2
16 20,4 - 19,1 19,0 - 17,8
18 21,8 - 20,4 20,3 - 19,0
20 23,0 - 21,6 21,5 - 20,1
22 24,2 - 22,6 22,5 - 21,1
24 25,1 - 23,5 23,4 - 21,9
26 25,9 - 24,2 24,1 - 22,5
28 26,6 - 24,9 24,8 - 23,2
30 27,3 - 25,5 25,4 - 23,8
32 27,7 - 25,9 25,8 - 24,1
34 28,2 - 26,4 26,3 - 24,6
36 28,7 - 26,8 26,7 - 25,0
38 28,9 - 27,1 27,0 - 25,2
40 29,4 - 27,5 27,4 - 25,6
7,0 -9,8 -12,2 -14,4 -16,1 -
17.7 -18,9 -20,0 -21,0 -
21.8 -
22.4 -23,1 -23,7 -
24.0 -
24.5 -24,9 -
25.1 -25,5 -
6,6 9,2 11,4
13.4 15,0
16.5
17.6 18,6 19,5
20.3 20,9 21,5 22,0
22.4 22,8 23,2 23,4
23.7
6,5 -6,1 9,1 - 8,5 11,3 - 10,5
13.3 - 12,3 14,9 - 13,8
16.4 - 15,2
17.5 - 16,2
18.5 - 17,1 19,4 - 18,0
20.2 - 18,7
20.8 - 19,2 21,4 - 19,8
21.9 - 20,3
22.3 - 20,6 22,7 - 21,0 23,1 - 21,3 23,3 - 21,5
23.6 - 21,8
6,0 - 5,5 8,4 - 7,7
10.4 - 9,6 12,2 - 11,3 13,7 - 12,6 15,1 - 13,8 16,1 - 14,8
17.0 - 15,7 17,9 - 16,4
18.6 - 17,1
19.1 - 17,6
19.7 - 18,0
20.2 - 18,5
20.5 - 18,8 20,9 - 19,2 21,2 - 19,5 21,4 - 19,7 21,7 - 20,0
5.4 - 5,0 7,6 -7,0
9.5 - 8,7 11,2 - 10,2
12.5 - 11,4 13,7 - 12,5 14,7 - 13,4
15.6 - 14,2
16.3 - 14,9
17.0 - 15,5
17.5 - 15,9 17,9 - 16,3
18.4 - 16,8
18.7 - 17,0
19.1 - 17,4 19,4 - 17,6
19.6 - 17,8 19,9 - 18,1
4,9 -6,9 -8,6 10,1
11.3 -
12.4 -
13.3 -
14.1 -14,8 -
15.4 -
15.8 -
16.2 -16,7 -
16.9 -17,3 -
17.5 -17,7 -18,0 -
4,5 6,3 7,8 9,1 10,2 11,2 12,0
12.7 13,3 13,9 14,3 14,6 15,0 15,3 15,6
15.8 16,0 16,2
4,4 -4,0 6,2 -5,5 7,7 -6,9 9,0 -8,1 10,1 - 9,0
11.1 - 9,9 11,9 - 10,6 12,6 - 11,2
13.2 - 11,8
13.8 - 12,3 14,2 - 12,6 14,5 - 12,9
14.9 - 13,3 15,2 - 13,5 15,5 - 13,8 15,7 - 14,0 15,9 - 14,1 16,1 - 14,3
3,9 5,4 ■ 6,8 8,0 8,9 9,8 10,5 11,1
11.7 12,2 12,5
12.8 13,2 13,4 13,7 13,9 14,0 14,2
- 3,5
- 4,8 -6,0
- 7,0
- 7,9
- 8,6
- 9,2
- 9,8
- 10,2
- 10,7
- 10,9
- 11,2
- 11,5
- 11,7
- 12,0 - 12,1
- 12,3
- 12,4
Окончание табл.
2
3
4
5
6
7
8
9
10
42 29,6 - 27,7 27,6 - 25,8 25,7 - 23,9 23,8 - 22,0 21,9 - 20,2 20,1 - 18,3 18,2 - 16,4 16,3 - 14,5 14,4 - 12,6
44 29,9 - 28,0 27,9 - 26,1 26,0 - 24,2 24,1 - 22,3 22,2 - 20,3 20,2 - 18,4 18,3 - 16,5 16,4 - 14,6 14,5 - 12,7
46 30,1- 28,1 28,0 - 26,2 26,1 - 24,3 24,2 - 22,4 22,3 - 20,4 20,3 - 18,5 18,4 - 16,6 16,5 - 14,7 14,6 - 12,7
48 30,3 - 28,4 28,3 - 26,5 26,4 - 24,5 24,4 - 22,6 22,5 - 20,6 20,5 - 18,7 18,6 - 16,7 16,6 - 14,8 14,7 - 12,9
50 30,5 - 28,5 28,4 - 26,6 26,5 - 24,6 24,5 - 22,7 22,6 - 20,7 20,6 - 18,8 18,7 - 16,8 16,7 - 14,9 14,8 - 12,9
В качестве аппроксимирующей функции при построении разрядной таблицы использовано уравнение вида:
у=(а*Ь+с*хМ)/(Ь+хМ)
Для кривой отражающей изменение высот среднего -V разряда величина коэффициентов уравнения равна:
а =0.1587 Ь =56.3177 с =24.0497 d =1.5997
На основе данных таблицы разрядов и ранее полученных зависимостей между высотой ствола и видовой высотой построена таблица видовых высот кедра по разрядам высот Стаблица 2).
Таблица 2 - Видовые высоты кедра по ступеням толщины и разрядам высот
Видовые высоты
диаметр, им I II III IV V VI VII VIII IX
6 4,060 3,781 3,499 3,215 2,928 2,639 2,347 2,052 1,761
8 5,677 5,309 4,935 4,556 4,172 3,783 3,389 2,990 2,598
10 6,944 6,510 6,068 5,619 5,162 4,697 4,225 3,745 3,275
12 8,085 7,597 7,098 6,589 6,068 5,537 4,996 4,443 3,905
14 8,934 8,408 7,870 7,317 6,752 6,173 5,581 4,975 4,387
16 9,691 9,135 8,563 7,974 7,370 6,749 6,113 5,460 4,829
18 10,253 9,676 9,081 8,467 7,835 7,184 6,515 5,827 5,164
20 10,744 10,150 9,536 8,900 8,245 7,568 6,871 6,153 5,463
22 11,169 10,561 9,931 9,278 8,603 7,904 7,183 6,440 5,727
24 11,531 10,913 10,270 9,603 8,911 8,194 7,453 6,688 5,955
26 11,784 11,159 10,508 9,831 9,128 8,399 7,644 6,863 6,117
28 12,033 11,402 10,743 10,057 9,343 8,602 7,834 7,038 6,279
30 12,278 11,641 10,975 10,280 9,556 8,803 8,021 7,211 6,439
32 12,423 11,783 11,112 10,412 9,682 8,923 8,133 7,314 6,535
34 12,613 11,969 11,294 10,587 9,850 9,081 8,282 7,451 6,662
36 12,755 12,107 11,428 10,717 9,974 9,199 8,392 7,553 6,757
38 12,848 12,199 11,517 10,803 10,057 9,277 8,466 7,621 6,821
40 12,986 12,335 11,650 10,932 10,180 9,394 8,575 7,723 6,915
42 13,078 12,425 11,738 11,017 10,261 9,472 8,648 7,790 6,978
44 13,168 12,514 11,825 11,101 10,342 9,549 8,720 7,857 7,041
46 13,213 12,558 11,868 11,143 10,383 9,587 8,757 7,891 7,072
48 13,303 12,647 11,955 11,227 10,463 9,664 8,829 7,958 7,135
50 13,348 12,691 11,998 11,269 10,504 9,702 8,865 7,991 7,166
Далее, путем перемножения видовых высот стволов на площади поперечных сечений соответствующих ступеней толщины, была построена объемная таблица.
Ниже она приводится (таблица 3) в несколько из-
мененном, по сравнению с традиционной формой объемных таблиц, виде.
Для сокращения объема в таблице не приведены значения средних высот по разрядам для деревьев различных ступеней толщины.
1
Хвойные бореальной зоны, XXXIII, № 1 - 2, 2015
Таблица 3 - Объемная таблица кедра в горных лесах Восточной Сибири
Объемы стволов (м3) по разрядам высот
Д*ШМС1р, им I II III IV V VI VII VIII IX
6 0,0115 0,0107 0,0099 0,0091 0,0083 0,0075 0,0066 0,0058 0,0050
8 0,0285 0,0267 0,0248 0,0229 0,0210 0,0190 0,0170 0,0150 0,0131
10 0,0545 0,0511 0,0476 0,0441 0,0405 0,0369 0,0332 0,0294 0,0257
12 0,0914 0,0859 0,0802 0,0745 0,0686 0,0626 0,0565 0,0502 0,0441
14 0,1375 0,1294 0,1211 0,1126 0,1039 0,0950 0,0859 0,0765 0,0675
16 0,1947 0,1836 0,1721 0,1603 0,1481 0,1356 0,1228 0,1097 0,0970
18 0,2608 0,2461 0,2310 0,2153 0,1993 0,1827 0,1657 0,1482 0,1313
20 0,3374 0,3187 0,2994 0,2795 0,2589 0,2376 0,2158 0,1932 0,1715
22 0,4243 0,4013 0,3773 0,3525 0,3269 0,3003 0,2729 0,2447 0,2176
24 0,5214 0,4934 0,4644 0,4342 0,4029 0,3705 0,3370 0,3024 0,2693
26 0,6253 0,5922 0,5576 0,5217 0,4844 0,4457 0,4057 0,3642 0,3246
28 0,7406 0,7017 0,6612 0,6189 0,5750 0,5294 0,4821 0,4331 0,3864
30 0,8675 0,8224 0,7754 0,7263 0,6751 0,6219 0,5667 0,5094 0,4549
32 0,9986 0,9471 0,8933 0,8370 0,7783 0,7172 0,6538 0,5879 0,5253
34 1,1446 1,0861 1,0249 0,9607 0,8938 0,8241 0,7515 0,6762 0,6046
36 1,2976 1,2318 1,1627 1,0903 1,0147 0,9359 0,8538 0,7684 0,6875
38 1,4563 1,3828 1,3055 1,2246 1,1400 1,0516 0,9596 0,8639 0,7731
40 1,6311 1,5493 1,4632 1,3730 1,2786 1,1799 1,0770 0,9700 0,8686
42 1,8109 1,7205 1,6254 1,5255 1,4209 1,3116 1,1975 1,0787 0,9663
44 2,0013 1,9018 1,7971 1,6871 1,5718 1,4512 1,3253 1,1941 1,0700
46 2,1948 2,0860 1,9714 1,8509 1,7246 1,5925 1,4545 1,3107 1,1747
48 2,4060 2,2874 2,1622 2,0306 1,8924 1,7479 1,5968 1,4392 1,2904
50 2,6195 2,4906 2,3546 2,2115 2,0613 1,9040 1,7397 1,5682 1,4063
В завершение было осуществлено сопоставление объемов стволов построенной таблицы с объемами
стволов полученных по нормативам, построенным для насаждений кедра других регионов (рисунок 3).
40 48 Диаметр, см
Рисунок 3 - Сопоставление объемов стволов кедра, полученных по нормативам для разных регионов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведенных работ, на основе ранее выявленных закономерностей в изменении показателей формы стволов сосны кедровой сибир-
ской в горных лесах Восточной Сибири, построены объемные таблицы и таблицы видовых высот, имеющие существенные различия с нормативами используемыми в других регионах Российской Федерации.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Беззаботнов, Е.Л. Справочное пособие по таксации лесов Сибири / Е.Л. Беззаботнов, Э.Н. Фалалеев и др. Том -1. - Красноярск, 1974.-216 с.
Мошкалев, А.Г. Таксация товарной структуры древостоев / А.Г. Мошкалев, А.А. Книзе, Н.И. Ксенофонтов, Н.С. Уланов. - 1982.- 157 с.
Новосельцева, И.Ф. Леса Читинской области / И.Ф. Новосельцева // Леса СССР Том 4. - Наука, М.- 1969 c.438-468.
Поликарпов, Н.П. Горные кедровые леса Сибири и научные основы лесоводственных мероприятий / Н.П. Поликарпов. - Красноярск, 1966. - 34 с.
Седых, В.Н. Динамика равнинных кедровых лесов Сибири/ В.Н. Седых. - Новосибирск, Наука. - 2014. - 232 с.
Смирнов, А.В. Леса Иркутской области / А.В. Смирнов //
Леса СССР Том 4. - Наука. -М.-1969 c.350-364 Сортиментные и товарные таблицы для древостоев Западной и Восточной Сибири / Фалалеев Э.Н., Павлов Н.В., Субочев Г.К., Смольянов A.C., Шевелёв С.Л., Семечкин И.В., Попов В.Е. Красноярск, 1991- 146c. Третьяков, Н.В. Справочник таксатора / Н.В. Третьяков, П.В. Горский, Г.Г. Самойлович. - Гослесбумиздат. - М.-Л.-1952. - 853 с. Шевелев, С.Л. Форма стволов кедра в горных лесах Восточной Сибири/ С.Л. Шевелев, А.С. Смольянов, И.И. Красиков // Хвойные бореальной зоны т. XXXII. № 3-4. - 2014. - С.78-82.
Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации.
Поступила в редакцию 06.10.14 Принята к печати 20.12.14
