CC BY
7
УДК 630*521.3
Хвойные бореальной зоны. Том XXXVI, № 1. С. 57-62
РОЛЬ ЭКСПОЗИЦИИ СКЛОНА В СООТНОШЕНИИ ДИАМЕТРОВ НИЖНЕЙ ЧАСТИ ДЕРЕВЬЕВ СОСНЫ В ГОРНО-ТАЕЖНЫХ УСЛОВИЯХ ВОСТОЧНОГО САЯНА
А. А. Вайс, Д. Н. Деревянных
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: vais6365@mail.ru
Незаконные рубки приобретают в последние годы особую актуальность, что требует составления специальных нормативов для восстановления срубленного запаса и назначения штрафных санкций.
Целью данной статьи являлось исследование связи диаметров нижней части деревьев сосны обыкновенной в горных условиях Бирюсинского лесничества и оценка влияния экспозиций склонов на указанную связь. Всего обмеру было подвергнуто 899 деревьев сосны обыкновенной. Обработка материала выполнялась с помощью электронной таблицы Excel на ПЭВМ. Измерение диаметров растущих деревьев производилось на высоте 1,3 метра, на высоте пня и у шейки корня.
В результате проведенных исследований были получены следующие выводы.
- Влияние экспозиций склонов на исследуемые связи, оказалось незначимым.
- Получены линейные модели вида: d13 = a + b • d„ и d13 = a + b • d0 без учета экспозиций склонов и выполнена их оценка.
- По однокоэффициентным линейным уравнениям вида: d13 = b • d„ и d13 = b • d0 была разработана нормативная таблица для зависимости диаметра стволов на высоте груди от диаметра на высоте пня и диаметру у шейки корня. Ее анализ показал, что разница со значениями диаметра на высоте груди и диаметра на высоте пня незначительная, поэтому мы отказались от учета высоты пня, и брали за входную величину диаметр у шейки корня. Итоговая нормативная таблица составлена для определения диаметра стволов на высоте груди по диаметру у шейки корня.
- Сравнение полученного материала с данными других авторов показало, что данные нормативов практически совпали с данными Н. В. Третьякова, а с таблицами А. А. Вайса наблюдалось значительное расхождение.
Ключевые слова: сосна, диаметр на высоте груди, диаметр у шейки корня, норматив.
Conifers of the boreal area. Vol. XXXVI, No. 1, P. 57-62
ROLE OF EXPOSITIONS OF SLOPES IN THE RATIO DIAMETERS OF THE LOWER PART OF TREES OF THE PINE MOUNTAIN AND TAIGA CONDITIONS OF EAST SAYAN
A. A. Vais, D. N. Dereviannjch
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: vais6365@mail.ru
Illegal cabins acquire special relevance in recent years that requires creation of special standard rates for recovery of the cut-down inventory and purpose ofpenalties.
The purpose of this article was researching of interrelation of diameters of the lower part of trees of a pine ordinary in mountain conditions of the Biryusinsky forest area and an impact assessment of expositions of slopes on pine forest stands. 899 trees of a pine ordinary have been subjected in total. Materials handling was made by means of the spreadsheet "Excel" on PEVM. Measurement of diameters of the growing trees was performed at the height of 1,3 meters, at height of a stub and at a root neck.
As a result of the conducted researches the following conclusions have been received.
- Influence of expositions of slopes on the researched communications, was not significant.
- Linear models of a type are received: d13 = a + b • dp and d13 = a + b • d0. Their assessment was also executed without expositions of slopes.
- On the one-coefficient linear equations of a type: d13 = b • dp and d13 = b • d0 have been developed the standard table for dependence of diameter of trunks at breast height from diameter at height of a stub and to diameter at a root neck. Its analysis has shown that a difference with values of diameter at height of a breast and diameter at stub height insignificant therefore we have refused accounting of height of a stub, and took for entrance size diameter from a root neck. The final standard table is constituted for determination of diameter of trunks at breast height on diameter at a root neck.
- Comparison of the received material with data of other authors has shown that data of standard rates have practically matched N. V. Tretyakov's data, and tables A. A. Vais the considerable discrepancy was observed.
Keywords: a pine, diameter at breast height, diameter at a root neck, the standard.
ВВЕДЕНИЕ
Незаконные рубки приобретают в последние годы особую актуальность, что требует составления специальных нормативов для восстановления срубленного запаса и назначения штрафных санкций.
В вопросе соотношения диаметров комлевой части деревьев большое значение имеет высота пня, поскольку существующие нормативы используют разные методические подходы. В одних таблицах диаметры измеряют у шейки корня, в других - на высоте 20-25 см от основания почвы, в третьих высота пня принималась равной одной трети величины диаметра на высоте груди [2; 3; 5]. Этот вопрос требует дальнейшего уточнения.
Установлено, что в насаждениях наблюдается определенное влияние рельефных особенностей на форму поперечного сечения деревьев сосны на высоте 1,3 м [4]. Исходя из этого, в тонкомерной части древостоя рекомендуется проводить измерение одного диаметра вне зависимости от экспозиции и крутизны склонов. У деревьев средних рангов, можно выполнять по два замера, в зависимости от экспозиции склона. В крупномерной части насаждений рекомендуют измерять два взаимо-перпендикулярных диаметра деревьев сосны на теплых склонах и двух диаметров по максимальной и минимальной оси на холодных склонах [9].
По мнению ряда исследователей, форма ствола может служить индикатором эколого-лесоводствен-ных условий [7; 9].
По мнению Н. Л. Леонтьева, М. В. Акиндинова [4] в регионах Западной Сибири с учетом изменения направления преобладающих ветров с северо-восточного на юго-западное установлено частое наличие деревьев с неправильной формой ствола. На теплых склонах наблюдается большое количество деревьев, имеющих круговую форму. Эта тенденция имеет возрастающий характер. На холодных склонах количество данных стволов с круговой формой сильно снижено. Круговая форма стволов в условиях Западной Сибири характерна для высокополнотных и высоко-бонитетных насаждений. В низкополнотных и низко-бонитетных насаждения выявлено значительное число стволов деревьев с геометрически неправильной формой стволов. На основании формы поперечного сечения ствола можно провести оценку пороков, таких как сучковатость, трещиноватость, сбежистость, закомелистость, овальность, нарост, кривизна, завитки раки, пятнистости и др. [4].
На температурный режим различные части дерева реагируют по-разному. Прирост радиуса на высоте у шейки корня, на высоте четверти ствола дерева, и на высоте половины ствола дерева, практически одинаково реагируют на температуру в начале и середине месяца [1]. Намного позже начинает сказываться влияние температуры на прирост древесного ствола на южном склоне.
Экспозиция склонов оказывает влияние на процессы лесовосстановления. Древостои северных и южных
стволов после пожаров успешно восстанавливаются. Высокую скорость прироста показывает как диаметр, так и высота. Всему этому сопутствуют единые лесо-растительные условия и однотипное протаивание многолетней мерзлоты. Напочвенный покров, обогащенный органическими элементами, успешно возобновляется [6; 1].
Можно констатировать, что экспозиция склонов определяет как размерные особенности отдельных деревьев, так и комплекс лесоводственных процессов в насаждениях.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Целью данной статьи являлось исследование связи диаметров нижней части деревьев сосны обыкновенной в горных условиях Бирюсинского лесничества и оценка влияния экспозиций склонов на соотношение диаметров стволов.
Объектом исследования являлись сосновые древостои. Измерение диаметров растущих деревьев производилось на высоте 1,3 метра, на высоте пня и у шейки корня. По требованиям инструктивных документов высота пня не должна превышать одной трети диаметра на высоте груди. В случае, когда диаметр места замера превышал 60 см, использовался способ определения через длину окружности. Всего обмеру было подвергнуто 899 деревьев сосны обыкновенной. Обработка материала выполнялась с помощью электронной таблицы Excel на ПЭВМ.
Форму нижней части стволов характеризует такой показатель как абсолютный сбег.
Абсолютный сбег (А) вычислялся по формуле
А = do - di,3 , (1)
где А - абсолютный сбег ствола, см; d0 - диаметр у шейки корня, см; d1,3 - диаметр на высоте груди, см.
Нулевой коэффициент формы также описывает нижнюю часть древесных стволов.
Нулевой коэффициент формы (q0) определялся по формуле
d0
Ч0 =
(2)
1,3
где д0 - нулевой коэффициент формы; d0 - диаметр у шейки корня, см; d1,3 - диаметр на высоте груди, см.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Исследования были проведены в условиях Бирюсинского участкового лесничества Емельяновского лесничества Красноярского края с преобладающей в низкогорном массиве породой сосной.
Результаты таксационной оценки оказались следующими: средний возраст варьировал от 40 до 140 лет, средняя высота изменялась от 11 до 27 метров, средний диаметр соответственно от 12 до 34 сантиметров, относительная полнота менялась от 0,6 до 0,9.
Происхождение у всех представленных древостоев семенное, форма насаждений в большинстве случаев простая. Типологическая структура была представлена следующими типами леса: сосняк осочковый (СОС), сосняк осочково-разнотравный (СОСРТ), сосняк травянистый (СТР), сосняк осочково-зеленомошниковый (СОСЗЛМ), и сосняк зеленомошно-осочковый (СзлмОС). Наиболее часто встречающимся типом леса являлся сосняк осочково-разнотравный (СОСРТ). Крутизна склона варьировал от 10 до 60 градусов. В особенностях напочвенного покрова можно выделить следующие виды: толокнянка обыкновенная (лат. Arctostaphylos uva-ursi), черника обыкновенная (лат. Vaccinium myrtillus), горошек (лат. Vicia cracca). Самыми популярными видами оказались осока острая (лат. Carex acuta) и зеленые мхи (лат. Bryidae). В подлеске данных древостоев часто встречаются: кизильник (лат. Cotoneaster lucidus) и рябина обыкновенная (лат. Sorbus aucuparia).
На предварительном этапе был выполнен статистический анализ материала. Средний диаметр на высоте груди варьировал в пределах от 15,6 до 47,1 см. Диаметр пня менялся от 18,5 до 53,6 см. Средний диаметр у шейки корня изменялся в пределах от 18,4 до 53,8 см. Точность опыта на большинстве пробных площадей не превысила 5 %, что указывает на преимущественную достоверность данных. Коэффициент изменчивости признаков варьировал от значительной до большой степени.
Максимальная величина абсолютного сбега деревьев сосны наблюдалась на западных, затем на восточных, северо-восточных и северо-западных экспозициях склонов.
Средние показатели нулевого коэффициента формы практически не менялись в зависимости от экспозиций. Изменчивость коэффициента формы была слабая. Точность опыта не превысила 1,5 %.
Для последующего анализа данных, было принято решение присвоить каждой экспозиции склона ранг, и расположить участки от холодных склонов к теплым.
Размещение холодных и теплых склонов по отношению к солнцу можно наблюдать на рис. 1.
В соответствии с данной классификацией северозападный и северо-восточный склон являются самыми холодными и поэтому имеют ранги (1,2). Самые теплые склоны это южные склоны, обладающие высокими температурными показателями (9,10 ранги -южная экспозиция).
Для того чтобы определить закономерности изменения показателей были построены диаграммы. На рис. 2 отражены связь средних диаметров на высоте груди относительно экспозиций склонов, связь средних диаметров на высоте пня относительно экспозиций склонов, связь средних диаметров у шейки корня относительно экспозиции склонов и связь среднего абсолютного сбега с экспозициями склонов.
С целью построения нормативов для связей d1з = У(йУ и d13 = 0) необходимо первоначально рассчитать регрессионную модель. В результате были получены линейные модели и дана их оценка (табл. 1, 2).
Коэффициент выравнивания менялся от 0,93 до 0,99, при допустимой степени адекватности (Я > 0,95). В целом можно сказать, что уравнения достоверны. Величина ошибки составила от 1,2 до 4,5 см. Коэффициенты уравнений в большей части оказались значимы, особенно коэффициент Ь, поскольку (ра, рь < 0,05) (табл. 1). Применительно к связи dl,3 = а + Ь • d0 все уравнения характеризовались допустимой степенью адекватности (Я > 0,95) и достоверностью так как (Рф > Рт). Величина ошибки составила от 1,3 до 5,9 см. Коэффициенты уравнений в большей части значимы, так как (ра, рЬ < 0,05) (табл. 2).
Анализ диаграмм показал, что какой либо зависимости коэффициентов а и Ь от экспозиций склонов не выявлено. Коэффициент а в большинстве участков варьировал около нуля, а коэффициент Ь характеризовался константой (постоянной величиной). Это позволило в дальнейшем объединить исходные данные в одну совокупность и рассчитать однокоэффициент-ные линейные уравнения вида: d1,3 = Ь • dп и d1,3 = Ь • d0.
Рис. 1. Расположение холодных и теплых склонов по отношению к сторонам света
Рис. 2. Изменение средних диаметров и величина сбега по экспозициям склонов
Таблица 1
Параметры зависимости диаметра ствола на высоте груди от диаметра на высоте пня: (113 = а + Ь •
Номер Экспозиция Коэффициенты уравнения Уровень значимости Стандартная ошибка Коэффициент детерминации Оценка достоверности рф > рт
а Ь Ра Рь
1 СевероЗападная 2,15 0,71 0,02 2Е-39 3,1 0,87 достоверно
2 СевероЗападная -0,49 0,87 0,27 5Е-73 2,1 0,97 достоверно
3 СевероВосточная -0,78 0,87 0,40 1Е-56 2,7 0,94 достоверно
4 Восточная -0,58 0,88 0,68 2Е-51 2,8 0,92 достоверно
5 Восточная -0,08 0,85 0,88 5Е-60 1,8 0,95 достоверно
6 Западная 2,67 0,83 0,25 1Е-29 4,5 0,86 достоверно
7 Западная 0,20 0,83 0,53 1Е-84 1,6 0,98 достоверно
8 Юго-Восточная -0,89 0,87 0,01 2Е-59 1,2 0,98 достоверно
9 Южная -0,727 0,882 0,10 6,6Е-67 1,7 0,94 достоверно
10 Южная 0,778 0,815 0,49 6,1Е-50 3,7 0,94 достоверно
Примечание. Все оценки регрессий получены при уровне доверительной вероятностир = 0,954.
На основе регрессионных уравнений был составлен норматив для определения диаметров на высоте груди по диаметрам на высоте пня и диаметров на высоте груди по диаметрам у шейки корня применительно к условиям Бирюсинского участкового лесничества учебно-опытного лесхоза СибГУ им. М. Ф. Решетнева (табл. 3).
Коэффициент корреляции Я составил 0,99, что указывает на допустимую степень адекватности. Основная ошибка составила 2,7 см, что не превысило размер ступени толщины (4 см).
Разница в значениях диаметров на высоте груди по диаметру на высоте пня и диаметру у шейки корня, составила незначительную величину и менялась по
ступеням толщины от 0 до 0,4 см. Это позволило унифицировать данный норматив, отказавшись от учета высоты пня.
Для сравнения полученного материала с данными других авторов был построен график (рис. 3). В результате данные Н. В. Третьякова [8] и цифры нормативов практически совпали, а с данными А. А. Вайса [2] различия были более выражены, особенно для крупномерных ступеней. Это можно объяснить тем, что при сопоставлении нормативов автор (А. А. Вайс) проводил исследования в смешанных низкобонитетных насаждениях, на что и указывала более высокая сбежи-стость стволов.
п
Таблица 2
Параметры зависимости диаметра ствола на высоте груди от диаметра у шейки корня: = а + Ь •
Коэффициенты Уровень значимо- Стан- Коэффици- Оценка
Номер Экспозиция уравнения сти дартная ент детер- достоверности
а Ь Ра Рь ошибка минации Рф > Рт
1 СевероЗападная 3,10 0,70 0,00 5Е-36 3,4 0,84 достоверно
2 СевероЗападная -0,60 0,90 0,26 4Е-66 2,5 0,96 достоверно
3 СевероВосточная -0,57 0,87 0,58 2Е-53 2,9 0,93 достоверно
4 Восточная -0,33 0,88 0,83 2Е-47 3,1 0,90 достоверно
5 Восточная 0,17 0,84 0,75 9Е-59 1,8 0,94 достоверно
6 Западная 6,20 0,76 0,04 8Е-22 5,9 0,76 достоверно
7 Западная 0,78 0,82 0,04 4Е-78 1,9 0,97 достоверно
8 Юго-Восточная -0,73 0,86 0,05 2Е-57 1,3 0,97 достоверно
9 Южная -0,43 0,87 0,38 2Е-61 1,9 0,92 достоверно
10 Южная 0,15 0,84 0,92 1Е-41 4,7 0,90 достоверно
Примечание. Все оценки регрессий получены при уровне доверительной вероятности р = 0,954.
Таблица 3
Нормативная таблица для зависимости диаметра стволов на высоте груди от диаметра у шейки корня
Ступень толщины на высоте шейки корня, см Диаметр на высоте груди, см
1 2
4 3,4
8 6,8
12 10,2
16 13,7
20 17,1
24 20,5
28 23,9
32 27,3
36 30,7
40 34,2
44 37,6
48 41,0
52 44,4
56 47,8
60 51,2
64 54,6
68 58,1
72 61,5
70,0 -| 60,0 -
§ и
50.0 -
(и
| 40,0 -
ч
30.0 -
20,0 -
10,0 -
0.0 -о
Рис. 3. Диаграмма связи диаметров для сравнения нормативов
10 20 30 40 50 60 70 80
Ступень толщины, см
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведенных исследований были получены следующие выводы.
Влияние экспозиций склонов на исследуемые связи, оказалось незначимым.
Получены линейные модели вида: dl,3 = а + Ь • dп и d1,3 = а + Ь • d0 без учета экспозиций склонов и выполнена их оценка.
По однокоэффициентным линейным уравнениям вида: d1,3 = Ь • dп и d1,3 = Ь • d0 была разработана нормативная таблица для зависимости диаметра стволов на высоте груди от диаметра на высоте пня и диаметру у шейки корня. Ее анализ показал, что разница со значениями диаметра на высоте груди и диаметра на высоте пня незначительная, поэтому мы отказались от учета высоты пня, и брали за входную величину диаметр у шейки корня. Итоговая нормативная таблица составлена для определения диаметра стволов на высоте груди по диаметру у шейки корня.
Сравнение полученного материала с данными других авторов показало, что информация нормативов практически совпала с данными Н. В. Третьякова, а с таблицами А. А. Вайса наблюдалось значительное расхождение.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ССЫЛКИ
1. Зырянова О. А., Абаимов А. П., Бугаенко Т. Н. Биоразнообразие и динамика экосистем: информационные технологии и моделирование. Новосибирск: Наука, 2006. С. 495-504.
2. Лесотаксационный справочник для южнотаежных лесов Средней Сибири / сост. С. Л. Шевелев [и др.]. М. : ВНИИЛМ. 2002. 166 с.
3. Лесотаксационный справочник для северо-востока европейской части СССР] / Арханг. лесотехн. ун-т ; отв. ред. В. В. Загреев. Архангельск: Изд-во Арханг. ин-та леса и лесохимии, 1986. 357 с.
4. Леонтьев Н. Л., Акиндинов М. В. Стандартизация круглых лесоматериалов в СССР // Тр. ЦНИИМЭ. 1967. 84 с.
5. Марцинковский Л. А. О зависимости между диаметрами деревьев лиственницы на высоте пня и на высоте груди // Лиственница: сб. науч. тр. Красноярск : СТИ, 1964. № 39. С. 15-17.
6. Миркин Б. М. Современная наука о растительности. М. : Логос, 2002. 406 с.
7. Орлов М. М. Лесная таксация : 3-е изд. Ленинград : Лесное хоз-во и лесн. пром-сть, 1929. 530 с.
8. Третьяков Н. В., Горский П. В., Самойлович Г. Г. Справочник таксатора. М. : Гослесбумиздат, 1952. 853 с.
9. Nikolaev A. N., Fedorov P. P., Desyatkin A. R. Influence of climate and soil hydrothermal regime on radial growth of Larix cajanderi and Pinus sylvestris in Central Yakutia // Russia. Scandinavian J. of Forest Research, 2009. № 24. P. 217-226.
REFERENCES
1. Zyryanova O. A., Abaimov A. P., Bugayenko T. N. Bioraznoobraziye i dinamika ekosistem: informatsion-nyye tekhnologii i modelirovaniye. Novosibirsk: Nauka, 2006. S. 495-504.
2. Lesotaksatsionnyy spravochnik dlya yuzhno-tayezhnykh lesov Sredney Sibiri / sost. S. L. Shevelev [i dr.]. M. : VNIILM. 2002. 166 s.
3. Lesotaksatsionnyy spravochnik dlya severo-vostoka evropeyskoy chasti SSSR] / Arkhang. lesotekhn. un-t ; otv. red. V. V. Zagreyev. Arkhangel'sk: Izd-vo Arkhang. in-ta lesa i lesokhimii, 1986. 357 s.
4. Leont'yev N. L., Akindinov M. V. Standartizatsiya kruglykh lesomaterialov v SSSR // Tr. TSNIIM-E. 1967. 84 s.
5. Martsinkovskiy L. A. O zavisimosti mezhdu diametrami derev'yev listvennitsy na vysote pnya i na vysote grudi // Listvennitsa: sb. nauch. tr. Krasnoyarsk : STI, 1964. № 39. S. 15-17.
6. Mirkin B. M. Sovremennaya nauka o rastitel'nosti. M. : Logos, 2002. 406 s.
7. Orlov M. M. Lesnaya taksatsiya : 3-e izd. Leningrad : Lesnoye khoz-vo i lesn. prom-st', 1929. 530 s.
8. Tret'yakov N. V., Gorskiy P. V., Samoylovich G. G. Spravochnik taksatora. M. : Goslesbumizdat, 1952. 853 s.
9. Nikolaev A. N., Fedorov P. P., Desyatkin A. R. Influence of climate and soil hydrothermal regime on radial growth of Larix cajanderi and Pinus sylvestris in Central Yakutia // Russia. Scandinavian J. of Forest Research, 2009. № 24. P. 217-226.
© Вайс А. А., Деревянных Д. Н., 2018
Поступила в редакцию 18.11.2017 Принята к печати 26.02.2018
