Роль коры в соотношении диаметров нижней части деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L. ) в условиях Средней Сибири Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 630.5

роль коры в соотношении диаметров нижней части деревьев сосны обыкновенной (PINUS SYLVESTRIS L.) в условиях средней сибири

А.А. Вайс

660049, Красноярск, пр. Мира 82; e-mail: [email protected] ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», Красноярск, Россия

Применительно к условиям Средней Сибири деревья сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L) характеризуются двумя типами соотношения диаметров в коре и без коры в нижней части стволов: равномерным и нарастающим. Разработан норматив определения величины коры для ряда муниципальных районов Средней Сибири.

Ключевые слова: диаметр, толщина коры, модель, норматив

With reference to condition Average Siberia tree of the pine common (Pinus sylvestris L) is characterized two types of the correlation diameter in cortex and without cortex in lower part stem: even and growing. The Designed standard of the determination of the value of the cortex for row municipal region Average Siberia.

Key words: diameter, thickness of the cortex, model, standard

ВВЕДЕНИЕ

Форма нижней части стволов деревьев в значительной степени зависит от размера коры (корки). Комлевая часть определяет устойчивость дерева к воздействию внешних факторов (ветер, лесной пожар, механический удар и т.д.). Нижняя часть ствола является самой ценной с точки зрения хозяйственного использования. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.) вместе с лиственницей сибирской (Larix sibirica) относится к толстокорым породам Сибири. Все это указывает на актуальность изучения соотношения диаметров стволов в нижней части в коре и без коры.

Вопросы определения размеров и объема коры представлены в классических работах М.М. Орлова, Н.П. Анучина, А.В. Тюрина. На основе данных таксационных таблиц (объемных, сортиментных и товарных). И.А. Нахабцев (1989) разделил лесной фонд СССР на 20 лесотаксационных районов. Автор установил по выделенным территориям процентное содержание коры в древостоях основных лесообразу-ющих пород в зависимости от их средних диаметров.

В.Н. Евстафьев (2007) отмечал влияние возраста и размеров деревьев на величину коры. На основе математической модели было получено распределение относительной толщины коры деревьев лиственницы по относительным высотам (от 0,1 до 1,0).

И.И. Гусев (1981) установил, что район исследования в незначительной степени влияет на толщину коры ели Европейского Севера. При этом ученый определял размер коры с учётом бонитета древостоя (III - V класса бонитета и V класса бонитета). В худших условиях местопроизрастания толщина коры была больше при достоверном различии. Автор отмечал несущественную роль возраста при вычислении двойной толщины коры.

В.Ф. Лебков, Н.Ф. Каплина (2004) предлагали с учетом второго коэффициента формы, процента объема коры или двойной толщины коры на высоте груди разделять все стволы на три группы (I - толстокорые, II - среднекорые, III - тонкокорые). Такая дифференциация позволяет повысить точность таблиц.

Роль коры в определении текущего запаса наличного древостоя на примере сосновых лесов Приан-гарья подробно изучил В.В. Гончарук (1980). Автор предлагал при расчете толщины коры среднего дерева пользоваться линейным уравнением, поскольку между диаметрами деревьев без коры и в коре существуют тесные положительные линейные связи.

Как показывал обзор, основное внимание исследователями уделялось вопросам определения размеров коры и его распределению по длине ствола, а также роли факторов в установлении этой величины. На следующем этапе необходимо более подробно изучить вопросы размерной роли коры в отдельных частях дерева.

материалы и методы исследований

Основной целью данной работы было изучение размера коры в соотношении диаметра дерева на высоте груди и на высоте пня, поскольку эта величина в значительной степени определяет товарную структуру дерева. Для решения цели были поставлены следующие задачи:

- определить соотношение диаметров в коре и без коры на высоте груди и на высоте пня;

- установить стандартные формы данного соотношения;

- выявить закономерности в распределении коры в изучаемой связи;

- разработать норматив для перехода от диаметров на высоте груди и на высоте пня в коре к диаметрам без коры.

Исходными данными для анализа являлись учетные и модельные деревья сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) (таблица 1), срубленные на пробных площадях из двух районов (Пр. МПР РФ №68, 2007): Западно-Сибирского равнинно-таежного (Красноярский край: Енисейский муниципальный район) и Среднесибирского подтаежно-лесостепного (Иркутская область: Зиминский, Эхирит-Булагатский муниципальные районы). Общее число моделей 1075 штук.

В сосняках возраст варьировал от 25 до 370 лет, высота от 9,0 до 36,0 м, диаметр на высоте груди от 10,0 до 87,0 см, диаметр на высоте пня от 10,0 до 90,0 см. Все это указывало на высокое разнообразие исходного материала. Толщина коры характеризовалась следующими пределами: абсолютная толщина на высоте груди - 0,2-10,0 см; абсолютная толщина на высоте пня - 1,0-15,0 см.

результаты и их обсуждение

С помощью методов регрессионного анализа были построены зависимости диаметров стволов на высоте груди в коре и без коры от диаметров на высо-

те пня (Й1.3 в.к = f (¿1.3 б.к = f (¿и б,)) по отдельным

насаждениям.

Вопросы определения толщины коры и закономерности соотношения диаметров для сосняков Сибири отражены в работе (Вайс, 2009).

Недостаточный объем выборки не позволил получить достоверные значения коэффициента a для большинства уравнений. Величина ошибки варьировала для связи , = f ^ ) от 1,5 до 4,3 см, а для

1.3 в.к п в.к

модели ¿13 6к = f (¿п6 к) от 2,2 до 4,6 см. Коэффициенты детерминации указывали на адекватность связей (Я2 = 0,852-0,972 и R2 = 0,810-0,952).

Для констатации различия линий диаметров в коре и без коры был использован графический анализ. Общие закономерности иллюстрировали две выявленные формы соотношения линий.

В первом варианте наблюдалось равномерное соотношение, когда вне зависимости от диаметра ствола размер коры характеризовался одинаковой пропорцией диаметров в коре и без коры. Второй случай, когда изменение соотношения было нарастающим, а это значит, что чем больше размер пня, тем значительнее различие в диаметрах на высоте груди. Роль коры возрастала с увеличением размера пня.

Таблица 1 - Лимиты морфолого-таксационных признаков и толщина коры сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.)

Морфолого-таксационные признаки

Толщина коры, см

А, Н, d1,.3 в коре, см (!п в коре, 2*Т1,3 2*Тп

лет м см

Иркутская область (Зиминский район)

52-173 13,5-26,8 12,2-50,0 14,1-60,0 0,2-4,4 1,4-8,0

48-163 13,9-28,2 15,2-45,5 16,8-54,0 0,6-5,0 1,0-8,6

47-161 10,6-26,6 10,7-39,0 13,0-44,5 0,8-4,4 1,4-5,0

42-197 14,2-29,1 15,2-86,5 16,0-90,0 0,8-6,4 1,5-9,0

Иркутская область (Эхирит-Булагатский район)

88-268 11,4-27,3 12,0-66,0 13,5-92,0 0,5-6,0 1,5-15,0

130-165 21,0-26,6 16,7-49,0 19,5-54,0 0,8-10,0 1,4-9,0

44-168 9,4-25,2 10,0-61,5 13,5-71,0 2,0-10,0 2,5-9,0

Красноярский край (Енисейский район)

25-276 14,4-35,5 12,2-56,0 17,0-74,0 0,5-7,8 0,1-9,9

65-195 16,3-32,0 10,2-49,5 10,0-55,0 0,3-7,0 1,8-10,0

76-270 14,4-30,5 10,4-53,4 10,0-62,0 0,3-7,0 1,0-11,3

63-197 10,8-31,2 12,0-49,5 13,8-62,0 0,6-6,0 2,0-8,0

45-196 13,6-28,8 16,0-45,4 17,5-54,8 1,0-5,0 1,5-7,0

42-203 11,4-30,5 10,0-69,3 12,8-78,0 1,0-6,0 1,3-14,0

78-370 12,4-31,1 14,0-65,2 16,5-85,0 0,3-6,0 2,0-12,0

Целый ряд исследователей указывали на то, что район произрастания в незначительной степени влиял на соотношение диаметров, толщина коры и т.д. Все это послужило основанием для объединения материала по более крупным муниципальным районам. Сформированные выборки указывали на наличие в Зиминском и Енисейском муниципальных районах равномерного соотношения диаметров, а в Эхирит-Булагатском нарастающего типа размещения линий (рисунок).

По мнению В.В. Гончарука (1980) регрессионный метод позволяет не только определить диаметры стволов без коры, но и двойную толщину коры с высокой степенью точности:

2*Т = d

- d. б => d. б = a + b*d. =>

1 б.к. 1 б.к 1 в.к

2*Т. = d. - (a + b*d. ) =

1 ! Б.к v ! в.к

=>

=>

2* Ti

d iв.к.

а

= 1 - (-+ b) => c = 1 -

d т.к.

а

(-+ b) => 2*Т = d * c ,

v , ' i i в.к. '

d т.к.

Зиминский муниципальный район

(1)

100

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

80

Ti

70 60 50 40 30 20 10 0

* в коре ■ без коры

100 d1,3

Эхирит-Булагатский муниципальный район

в коре без коры

Енисейский муниципальный район

706050403020-

► в коре | без коры

0 10 20 30 40 50 60 70

2*Т = (1-0,8697)*а = 0,1303*d

п у ^ ' п в.к. ^ п в.к.

Енисейский район:

2*Т 3 = (1-0,9049^ 3 = 0,0951*d1 3

1,3 4 ' ' 1,.3 в.к. ' 1,.3 в.к. ,

2*Т = (1-0,8873)*а = 0,1127*d

п у ^ ' п в.к. ^ п в.к.

В результате был получен итоговый норматив, отражающий среднюю двойную толщину коры на высоте пня и 1,3 м в зависимости от диаметра ствола (таблица 3).

Таблица 2 - Параметры уравнений вида

а,э = а + Ь*а и = а + Ь*а ,

1.3 в.к п в.к 1.3 б.к п б.к

Вид уравнений

Коэффициенты

R2

m,

Рисунок - Связь d1.3 в.к = f (dп в.к) и d1..3 б.к = f (dп б.к) по муниципальным районам

С целью определения диаметров деревьев без коры были получены регрессионные модели вида: d13 . = а + Ь*а, 3 и а „ = а + b*d . Параметры урав-

б.к 1,3 в.к. п б.к п в.к А

нений приведены в таблице 2.

На основе формулы (1) и таблицы 2 был выполнен расчет коэффициента с. Очевидно, что отношение коэффициента к диаметру ствола (аМ в к) отражает зависимость этого соотношения от диаметра ствола. Поэтому было решено выполнить перерасчет линейных уравнений без коэффициента а: Зиминский район:

2*Т13 = (1-0,9305)*^ 3 = 0,0695*d1 3

1,3 4 ' ' 1,.3 в.к. ' 1,.3 в.к. ,

2*Т = (1-0,9022)*а = 0,0978*а

п 4 1 ' п в.к. 1 п в.к.

Эхирит-Булагатский район:

2*Т. 3 = (1-0,9018)*d, 3 = 0,0982*d,,

1,3 v ' ' 1,.3 в.к. ' 1,3 в.к. .

Зиминский муниципальный район

а,, = а + Ь*а -0,59 0,946 0,996 0,8 0,002 1,2Е-136 дост.

1.3 в.к п в.к 5 5 5 55 5 —I

= а + Ь*а й -1,53 0,937 0,994 1,2 5Е-7 8,2Е-123 дост.

1.3 б.к п б.к ' ' ' ' '

Эхирит-Булагатский муниципальный район

а,, = а + Ь*а -1,16 0,934 0,984 1,4 0,001 3Е-144 дост.

1.3 в.к п в.к 5 5 5 5 5 —I

а,„ = а + Ь*а . -1,09 0,894 0,985 1,6 0,008 4,8Е-117 дост.

1.3 б.к п б.к ' ' ' ' ' '

Енисейский муниципальный район

а,, = а + Ь*а -0,80 0,929 0,990 0,9 3,8Е-13 0 дост.

1.3 в.к п в.к 5 5 5 5 5 ^

d,„ = a + b*d . -1,61 0,927 0,983 1,3 2,9Е-20 0 дост.

1.3 б.к п б.к ' ' ' ' '

Примечание: Fp>Fт - уравнение достоверно; р. < 0,05 - коэффициент значим при уровне доверительной вероятности 0,954.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты исследований можно резюмировать следующим образом.

- Устойчивую связь соотношения диаметров деревьев на высоте груди и на высоте пня со значимыми коэффициентами можно получить на уровне муниципального района.

- Выявлено, что в условиях Средней Сибири деревья сосны обыкновенной характеризуются двумя типами соотношения диаметров в коре и без коры: равномерным и нарастающим. Наличие второго типа можно объяснить увеличением толщины коры у крупномерных деревьев. Основными факторами, влияющими на величину коры данной территории, являются лесные пожары и размер ствола.

- Регрессионный метод вычисления размера коры показал свою эффективность при установлении двойной толщины коры.

F

Р

Р

ь

см

b

a

Таблица 5 - Норматив определения двойной толщины коры

Диаметр Зиминский район Эхирит-Булагатский район Енисейский район

ствола, см 2*Т1,3, см 2*Тп, см 2*Т1,3, см 2*Тп, см 2*Т1,3, см 2*Тп, см

12 0,8 1,2 1,2 1,6 1,1 -

20 1,4 2,0 2,0 2,6 1,9 2,3

28 1,9 2,7 2,7 3,6 2,7 3,2

36 2,5 3,5 3,5 4,7 3,4 4,1

44 3,1 4,3 4,3 5,7 4,2 5,0

52 3,6 5,1 5,1 6,8 4,9 5,9

60 4,2 5,9 5,9 7,8 5,7 6,8

68 4,7 6,7 - 8,9 6,5 7,7

76 5,3 7,4 - 9,9 - 8,6

84 5,8 8,2 - 10,9 - 9,5

90_-_8,8_-_11/7

- Разработан норматив определения величины коры для ряда муниципальных районов Средней Сибири.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Вайс, А.А. Толщина коры нижней части деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) в условиях Средней Сибири / А.А. Вайс // Вестник КрасГАУ -2009. - № 7. - с. 44-47. Гончарук, В.В. Фактор коры в определении текущего прироста запаса наличного древостоя / В.В. Гончарук // Лесная таксация и лесоустройство: межвуз. сб. науч. тр.- Красноярск: КПИ, 1980. - с. 85-90. Гусев, И.И. Толщина и объем коры древесных стволов ели / И.И. Гусев // Лесная таксация и лесоустройство: межвуз. сб. науч. тр. Красноярск, СТИ. -1981.- с. 24-30.

Евстафьев, В.Н. Закономерности формирования коры лиственницы сибирской в условиях Приангарско-го района: автореф. дис.... канд. с-х. наук: 06.03.02 / В.Н. Евстафьев. Красноярск. - 2007. - 23 с.

Лебков, В.Ф. Влияние параметров древесной коры на формирование стволов деревьев сосны обыкновенной / В.Ф. Лебков, Н.Ф. Каплина // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. науч. тр. Вып. 9. Брянск, БГИТА. - 2004. - с. 26-29.

Нахабцев, И.А. Содержание коры в древостоях лесного фонда СССР / И.А. Нахабцев // Лесная таксация и лесоустройство: межвуз. сб. науч. тр. Красноярск, СТИ. -1989. - с. 98-105.

Об утверждении перечня лесорастительных зон и лесных районов Российской Федерации // Пр. МПР РФ от 28 марта 2007 г., № 68. Москва, МПР. - 2007.- 23 с.