CC BY
56
УДК:630*651.74:004.942
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММ ФОРМИРОВАНИЯ ДРЕВОСТОЕВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИМИТАЦИИ РУБОК УХОДА НА ЭВМ
DEVELOPMENT OF PROGRAMS OF THE FOREST STANDS FORMATION USING COMPUTER THINNING SIMULATION
Устинов М.В., Гореликова Н.В. (БГИТА, г. Брянск, РФ) Ustinov M.V., Gorelikova N.V.
(Bryansk State Academy of Engineering and Technology, Bryansk, Russia)
Рассмотрены возможности разработки программ формирования древостоев рубками ухода, имитируя их на ЭВМ.
The possibilities of developing programs of the forest stands formation by thinning with their computer simulation are considered in the given paper.
Ключевые слова: рубки ухода, формирование, имитация, интенсивность из-реживания, повторяемость
Key words: thinning, formation, simulation, intensity of thinning, frequency
В лесной отрасли накоплен определённый опыт формирования древостоев со стадии молодняков и до возраста рубки спелых, перестойных насаждений. Осуществляется формирование путём различных видов ухода за лесом. Это традиционное, давно сложившееся понимание ухода, сохраняет свое приоритетное назначение в системе мероприятий по уходу за лесом и сегодня. Рубки ухода за лесом, или промежуточные рубки, осуществляются путем из-реживания древостоев в целях создания благоприятных условий для роста оставляемых деревьев, лучшего формирования стволов и отложения дополнительного прироста на них, улучшения качества древесины, выращивания в конечном счете древостоя заданного назначения. При этом сохраняется способность насаждений эффективно выполнять санитарно-гигиенические, эстетические, водоохранно-водорегулирующие, защитные и другие функции леса.
На уход за лесом приходится наибольшая доля времени в периоде выращивания древостоев с момента их возникновения до рубки спелых, перестойных насаждений. Вместе с этим высокая трудоемкость рубок ухода за лесом, даже с применением современной механизированной технологии, не позволяет охватить этим видом ухода все нуждающиеся в уходе древостои. Следовательно, проведение исследований по разработке программ формирования высокопродуктивных древостоев также обременено этими проблемами. Существенно уменьшить затраты времени и объём исследовательских работ по закладке полевых экспериментов возможно путём имитации работ по рубкам ухода на ЭВМ по специальным программам.
Цель наших исследований - показать возможность разработки программ формирования древостоев путём имитации рубок ухода с использованием информационных технологий. Это позволяет не прибегать к постановке экспериментов в полевых условиях.
Для достижения поставленной цели необходимо наметить объект исследования, определиться с используемым программным обеспечением, провести эксперимент формирования древостоев путём имитирования рубок ухода
на ЭВМ, проанализировать разработанные программы, сделать выводы и дать предложения.
Методикой исследований предусматривается подбор и анализ объекта исследований, проверка достоверности применяемого программного обеспечения, постановка эксперимента с помощью ЭВМ, оценка разработанных программ формирования древостоев, полученных в результате эксперимента, с использованием общеизвестных в лесной таксации и экономике методов.
Объектом исследования выбраны сосновые древостои I класса бонитета в лесном фонде ГКУ Брянской области «Суземское лесничество». Анализ структуры сосняков выполнен с использованием программы «Автоматизированная система преобразования и анализа таксационных описаний» [1]. Программа позволяет преобразовать данные по характеристике насаждений из таксационных описаний, представленных в Microsoft Office Word в текстовом формате, в табличный формат, с экспортом в Microsoft Office Excel или Access, возможности которых позволяют анализировать и выполнять первичную оценку структуре древостоев.
Для исследований по формированию древостоев заложено шесть пробных площадей (1111) в высокополнотных (0,8-1,0) насаждениях с преобладанием сосны (8 единиц и более) I класса бонитета в преобладающих типах леса - сосняк брусничный и сосняк бруснично-черничный. По возрасту древостои 1111 охватывают период от 18 до 75 лет.
Основными нормативами рубок ухода являются - время проведения рубок, их интенсивность и повторяемость. Нормативы устанавливаются с учетом природно-экономических особенностей округов, а в их пределах - особенностей групп типов леса и экономических условий района, исходя из начальной и целевой характеристики насаждений.
Формирование древостоев путём естественного роста и имитацией рубок ухода на ЭВМ проводилось по шести вариантам:
1. Естественное формирование древостоев: рост древостоя без вмешательства человека.
2. Формирование древостоев в соответствии с «Правилами ухода за лесами» [2]: древостой формируется рубками ухода с соблюдением интенсивности изреживания и периодов повторяемости рубок в соответствии с «Правилами ухоа за лесами».
3. Метод формирования сосновых древостоев, предложенный проф. Ф.В. Кишенковым [3]: предусматривает деление всего периода активного хозяйственного воздействия на древостои на два этапа. Первый этап - от смыкания крон деревьев, до 40-50 лет. В рубку назначаются часть «фоновых» деревьев, больные и прекратившие рост. Далее идёт второй этап - до 60-65 лет. Отбор деревьев в рубку проводится по низовому методу за счёт угнетённых деревьев.
4. Формирование древостоев в соответствии с «Правилами ухода за лесами» с уменьшением интенсивности изреживания на 50 %. При этом повторяемость рубок соответствует требованиям «Правил ...».
5. Формирование древостоев 2-х кратным приемом рубок ухода с интенсивностью изреживания в соответствии с «Правилами ухода за лесами».
6. Формирование древостоев 2-х кратным приемом рубок ухода с отбором деревьев в рубку по предложению проф. Ф.В. Кишенкова.
Моделирование объемов отпада древесины при естественном росте древостоя выполнено по программе, моделирующей ход роста древостоя, -«Michxod», в которой использована функция Э.А. Митчерлиха. Данная функция удовлетворяет необходимые требования для описания закономерностей роста как отдельных деревьев, так и их совокупностей [4]. Исходными данными для моделирования послужили характеристики насаждений шести пробных площадей.
Исходным, для формирования древостоев по принятым вариантам, взято насаждение ПП № 6: состав 8С1Б1Ос, возраст - 18 лет, класс бонитета - I,
-5
полнота - 0.86, запас - 123 м /га, тип леса - Сосняк черничник, тип лесорас-тительных условий - А3.
Формирование древостоев имитацией рубок ухода по этим вариантам выполнено по программе «Sosna99». Программа позволяет прогнозировать рост конкретного древостоя сосны при естественном росте и в зависимости от интенсивности изреживания при рубках ухода за лесом [4].
Характеристика древостоев к возрасту рубки спелых, перестойных насаждений, сформированных по каждому из шести вариантов, приведена в таблице 1.
Таблица 1 - Таксационная характеристика древостоев, сформированных к возрасту рубки спелых, перестойных насаждений (81 год)__
№ ПП Состав Высота, м Диаметр, см Число стволов, шт./га Запаса, м3/га Класс бонитета Полнота
Вариант 1
9С 26,6 29,4 397 340
6 1Б 27,0 30,3 44 37 I 0,67
Итого 441 377
Вариант 2
9С 29,5 32,8 449 520
6 1Б 30,0 33,5 50 57 I 0,89
Итого 499 577
Вариант 3
9С 28,1 29,5 556 499
6 1Б 29,3 31,0 60 55 I 0,91
Итого 616 554
Вариант 4
9С 28,0 29,1 654 583
6 1Б 29,2 30,6 72 64 I 1,0
Итого 726 647
Вариант 5
9С 28,7 31,0 517 526
6 1Б 29,8 32,1 57 59 I 0,93
Итого 574 585
Вариант 6
9С 27,5 28,2 630 516
6 1Б 28,6 29,5 70 57 I 0,96
Итого 700 573
Показатели таблицы 1 показывают, что средние высоты древостоев сосны в возрасте рубки спелых, перестойных насаждений находятся в пределах от 26,6 м (вариант 1) до 29,5 м (вариант 2). Размах составляет 3 м. По диаметру размах составляет от 28,2 см (вариант 6) до 32,8 см (вариант 2). При таких
3 3
размахах наблюдаем запасы от 377 м /га (вариант 1) до 647м /га (вариант 4).
При формировании древостоев рубками ухода, определить наиболее оптимальный вариант в возрасте рубок спелых, перестойных насаждений очень трудно, так как необходимо учесть ещё затраты и доходную часть от проводимых рубок ухода, причём, с учетом периодов повторяемости рубок.
Окончательное решение о выборе оптимального варианта формирования древостоя возможно после материально-денежной оценки древесины, получаемой при всех видах рубок и затрат на их проведение с дисконтированной их оценкой. Результаты таких расчетов приведены в табл. 2.
Таблица 2 - Лесоводственно-экономические показатели вариантов формирования древостоев. Расчет на 1 га_
Показатели Ед. изм. Варианты формирования древостоев
Вар.1 Вар.2 Вар.3 Вар.4 Вар.5 Вар.6
1 Состав в возрасте РС, ПН 9С1Б 9С1Б 9С1Б 9С1Б 9С1Б 9С1Б
2. Возраст РС, ПН лет 81 81 81 81 81 81
3. Класс бонитета I I I I I I
4. Полнота 0,63 0,89 0,91 1,0 0,93 0,96
5. Запас, выбираемый при всех видах рубок ухода 3 м - 174,8 215,0 121,3 221,1 224,6
6. Запас в возрасте рубки спелых, перестойных насаждений 3 м 377 577 554 647 585 573
7. Дисконтированные затраты на проведение рубок ухода и спелых, перестойных насаждений руб. 241 95690 90354 77228 30612 48662
8. Дисконтированная оценка вырубаемой древесины по минимальным ставкам лесных податей руб. 22103 33019 31259 32078 33419 30443
9. Дисконтированная оценка вырубаемой древесины по рыночным ценам руб. 16782 107756 123439 88044 122722 111888
10.Экономический эффект, всего руб. 16541 12066 33085 10816 92110 63226
в т. ч.: бюджетный руб. 22103 33019 31259 32078 33419 30443
хозяйственного субъекта руб. -5562 -20953 1826 -21262 58691 32783
11. Сравнительный эффект, всего руб. - -4475 16544 -5725 75569 46685
в т. ч.: бюджетный руб. - 10916 9156 9975 11316 8340
хозяйственного субъекта руб. - -15391 7388 -15700 64253 38345
Таким образом (табл. 2), по результатам формирования древостоев по вариантам из сосновых молодняков I класса бонитета можно сделать следующие выводы:
1. По всем предложенным вариантам формирования насаждений имеем положительный экономический эффект.
2. Наиболее оптимальным вариантом формирования по лесоводственно-таксационным и экономическим оценкам является вариант № 5 - формирование древостоев 2-х кратным приемом рубок ухода с интенсивностью изрежи-вания в соответствии с «Правилами ухода за лесами», при котором достигает-
-5
ся наибольшее оптимальное пользование древесиной - 806,1 м /га и, в нашем случае, наибольший экономический эффект - 92,1 тыс. руб. с 1га.
3. Оптимальной интенсивностью изреживания можно считать проценты выборки древесины по видам рубок ухода в пределах естественного отпада древесины по запасу.
4. Формирование древостоев в соответствии с «Правилами ухода за лесами» не дают оптимального пользования древесиной.
Таким образом, исследования по формированию древостоев, проведённые путём имитационного моделирования рубок ухода за лесом на ЭВМ, не требуют больших затрат на полевые работы и нескольких десятков лет на их проведение. Несомненно, результаты исследования, в том числе и программы формирования древостоев, требуют производственной проверки.
Список использованных источников
1. А. с. 2009611223 РФ. Автоматизированная система преобразования и анализа таксационных описаний [Электронный ресурс] / М.М. Устинов (РФ); заявл. 30.12.2008; зарегистр. 26.02.2009.
2. Приказ МПР от16 июля 2007 г. №185 «Об утверждении Правил ухода за лесами» [Электронный ресурс] // Зарегистрирован в Минюсте РФ 29 августа 2007 года №10069. URL: http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/12055420 (дата обращения: 23.10.2014 г.).
3. Кишенков, Ф.В. Таксационная структура древостоев: монография [Текст] / Ф.В. Ки-шенков.- М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008. - 130 с.
4. Черных, В.Л. Информационные технологии в лесном хозяйстве: учебное пособие [Текст ] /В.Л. Черных, М.В. Устинов, М.М. Устинов и др.; по ред. проф. В.Л. Черных. -Йошкар-Ола: МарГТУ, 2009.- 144 с.
