CC BY
24
УДК 630*5
ЗАКОНОМЕРНОСТИ СВЯЗИ ДИАМЕТРОВ НИЖНЕЙ ЧАСТИ СТВОЛОВ ДЕРЕВЬЕВ В СМЕШАННЫХ СОСНОВО-БЕРЕЗОВЫХ ДРЕВОСТОЯХ
ЮГА СРЕДНЕЙ СИБИРИ
Воробьева И.А., Вайс А.А.
ФГБОУ ВО «Сибирский государственный технологический университет», Красноярск, Мира, 82, E-mail: [email protected]
В настоящее время острой проблемой в лесном хозяйстве Российской Федерации являются незаконные рубки. С давних пор используются специальные нормативы для восстановления диаметров стволов на высоте груди по диаметрам на высоте пня. Существующие таблицы составлены в основном для Европейской части Российской Федерации и чаще всего чистых насаждений. Исследование соотношения диаметров проведены в лесных массивах учебно-опытного лесничества СибГТУ на территории Караульного участкового лесничества. Объектом исследования стали основные древесные породы смешанных насаждений: сосна и берёза. Измерения толщины деревьев производились на высоте 1,3 метра, на высоте пня (Н=d13/3) и у шейки корня. В результате регрессионного анализа были составлены нормативы по определению диаметров сосны и березы на высоте 1,3 метра по размерам нижней части стволов. Использование местных таблиц необходимо корректировать в зависимости от района, иначе, особенно для крупномерных пней, это может привести к значительным ошибкам.
Таким образом, для правильного наложения штрафных санкций необходимо использовать местные разработанные нормативы, которые в большей мере соответствуют условиям произрастания древесных пород.
Ключевые слова: диаметр ствола на высоте 1,3 м, диаметр ствола на высоте пня, диаметр ствола у шейки корня, норматив, сосна, береза
Now a burning issue in forestry of the Russian Federation are illegal cabins. For a long time special standards for restoration of diameters of trunks at breast height on diameters at stub height are used. The existing tables are made generally for the European part of the Russian Federation and most often pure plantings. Research of a ratio of diameters are carried out in forests of an educational and skilled forest area of SIBGTU in the territory of the Guard local forest area. The main tree species of the mixed plantings became object of research: pine and birch. Measurements of thickness of trees were performed at the height of 1,3 meters, at stub height (N = by d1,3/3) and at a root neck. As a result of the regression analysis standards for determination of diameters of a pine and birch at the height of 1,3 meters by the sizes of the lower part of trunks were made. Use of local tables needs to be corrected depending on the area, otherwise, especially for large-sized stubs, it can lead to considerable mistakes.
Thus, for the correct imposing of penalties it is necessary to use the local developed standards which in a bigger measure correspond to conditions of growth of tree species.
Keywords: diameter of a trunk at the height of 1,3 m, diameter of a trunk at stub height, diameter of a trunk at a root neck, the standard, Pinus sylvestris L., Betula pendula
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время острой проблемой в лесном хозяйстве Российской Федерации являются незаконные рубки. Очень часто работники лесного хозяйства сталкиваются с их конечным результатом вырубленными делянками без соблюдения каких-либо правил, технологий, инструкций. В этом случае важно восстановить таксационную характеристику исходного древостоя для определения вырубленного запаса и правильного назначения штрафа. С давних пор используются специальные нормативы для восстановления диаметров стволов на высоте груди по диаметрам на высоте пня. Существующие таблицы составлены в основном для Европейской части Российской Федерации и чаще всего чистых насаждений.
Основой освидетельствования мест рубок является перечислительный метод таксации (Указание ..., 1984). Для перехода от диаметров пней к диаметрам на высоте груди необходимо использовать специальные нормативы (таблицы).
Впервые эти таблицы были помещены в справочнике (Справочник таксатора, 1952). Эти нормативы были составлены В.Е. Шульцом в 1938 г. Первый вариант таблицы служит для восстановления таксационной характеристики древостоя бывшего до рубки и затем пройденного выборочной (или иной) рубкой, с целью приобретения навыков в глазомерном определении: процента запаса удаленного при рубке бывшего в тот момент древостоя, полноты запаса бывшего до рубки древостоя и сопоставления с оставшимся древостоем. Для применения таблицы производят на высоте 20-25 см от шейки корня перечет пней по 2 см ступеням толщины. Число пней каждой ступени толщины соответствует числу стволов определенной толщины, удаленных при рубке бывшего древостоя. Дополняя этим числом начальное число стволов современного древостоя, ещё не пройденного рубкой. Переход от диаметров стволов на высоте груди к диаметрам на высоте пня применяется для сосняков при учете пневого осмола разными приемами, а для остальных пород в тех же случаях, когда необходимо знать комлевой сбег.
Л.А. Марцинковский отмечал (Л.А. Марцинков-ский, 1964), что показатели ряда таблиц указанного справочника имеют расхождения с полученными в отдельных районах конкретными материалами. Для выявления возможности пользования нормативами справочника автором в древостоях лиственницы сибирской были проведены замеры диаметров деревьев на высоте груди и на высоте пня. При этом высота пня принималась равной одной трети величине диаметра на высоте груди, а замеры диаметров выполнялись по двум направлениям. В результате оказалось, что расхождения между данными справочника диаметров на высоте груди 8-24 см очень малы и не имеют существенного практического значения. При диаметрах 28-56 см максимальное расхождение не превышало 2 см. Автор делает вывод о соответствии таблиц условиям лиственничников Хакассии.
По мнению всех исследователей, максимальные различия в диаметрах нижней части стволов наблюдаются у крупномерных деревьев.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИИ
Исследование соотношения диаметров проведены в лесных массивах учебно-опытного лесничества СибГТУ на территории Караульного участкового лесничества.
Объектом исследования стали основные древесные породы смешанных насаждений: берёза, сосна. Измерения толщины деревьев производились на высоте 1,3 метра, на высоте пня (Н = d13/3) и у шейки корня. В случае, когда диаметр места замера превышал 60 см, использовали способ определения через длину окружности. Всего обмеру было подвергнуто 1256 деревьев (берёза - 541шт., сосна - 712шт.).
Обработка материала производилась с помощью электронной таблицы «Excel» на ПЭВМ. Объем собранного материала достаточен для получения достоверных результатов.
В таблице 1 приведена таксационная характеристика исследуемых древостоев.
В составе представлены три древесные породы: сосна, берёза и осина. Измерению подвергались две основные лесообразующие породы: сосна и берёза.
Таблица 1 - Таксационная характеристика смешанных сосновых и берёзовых насаждений
Состав Элемент леса Возраст, лет Высота, см Диаметр, см Бонитет Тип леса Полнота Запас на е, ла Ö ым в Класс товарности
6Б4С+ОС Б С 80 70 24 20 28 22 2 Б ВРТ 0,7 190 2 1
10С С 65 22 22 350 2
ед. деревья 6С4Б С Б С 130 90 120 24 24 23 56 32 40 1 С ОСРТ 1,0 30 2 3 1
6С2С2Б С 60 20 22 3 С ОСРТ 0,7 260 1
Б 85 24 28 3
8Б2С Б С 85 23 23 32 26 3 Б ВРТ 0,4 120 2 1
7Б3С Б С 85 27 26 32 36 1 Б ВРТ 0,6 230 3 1
6С4Б+ОС,С С Б ОС 85 55 26 25 36 30 1 С ОСРТ 0,6 240 1 2
10С ОС 70 23 22 1 С ОСРТ 1,4 510 2
Сосновые древостои представлены осочко-разнотравным типом леса, берёзовые насаждения характеризуются вей-никово-разнотравным типом леса.
По возрастной структуре насаждения относятся как к одновозрастной, так и к разновозрастной категории. По качеству условий места произрастания древостои характеризуются широким разнообразием от первого до третьего класса бонитета. Полнота древостоев варьировала от 0,4 до 1,4. Сосна имела 1 и 2 класс, берёза 2 и 3 классы товарности. Продуктивность древостоев менялась от 120 м3/га до 510 м3/га.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
На предварительном этапе выполняется анализ материала различными методами.
Статистическая характеристика формирует общее представление об исходных данных. В таблице 2 приведены статистические показатели диаметров стволов на высоте пня и на высоте 1,3 метра по элементам леса на пробных площадях.
Статистический подход показал, что диаметры стволов на высоте груди варьируют в следующих пределах: сосна от 5,3 см до 81,5 см, берёза от 10,7 см до 59,0 см; диаметр на высоте пня изменяется у сосны от 7,2 см до 85,8 см, у берёзы от 11,5 см до 89,0 см; диаметр на высоте шейки корня варьировал у сосны от 7,8 см до 88,0 см, у берёзы от 13,2 см до 60,5 см. Все оценки средних показателей оказались достоверными т.к. tф>tт. Точность опыта для диаметров стволов на вы-
соте груди и высоте пня находилась в пределах от 2,0 % до 6,6 %, что указывает на высокое соответствие средних показателей выборочных совокупностей средним параметрам генеральной совокупности. Средние показатели диаметров у шейки корня характеризуются широкой изменчивостью, поэтому точность опыта находилась в пределах от 4,6% до 13,8%.
Таблица 2 - Статистические показатели диаметров нижней части стволов деревьев
Анализ средних значений указывает на более высокие значения средних диаметров на высоте груди и на высоте пня у сосняков учебной базы ^ 3 = 26,9 - 33,4 см; dп = 32,1 -33,4 см), в сравнении с сосняками прилегающим к территории посёлка «Удачный» @13 = 22,0 - 24,5 см; dп = 25,7 -28,3 см).
Х, см т , см о, см Е А X . , см Ш1П X , см шах' Р, % t
Диаметр стволов на высоте груди (сосна)
26,9 0,75 10,6 -0,48 0,41 7 56,5 2,8 35,8
33,4 0,86 12,2 -0,79 0,21 9,5 64,5 2,6 41,8
24,5 1,4 13,9 -0,47 0,63 5,3 59 5,8 17,3
23,2 0,79 9,1 -0,57 0,43 7 46,8 3,4 29,1
22,0 1,4 13,1 5,7 2,1 6,3 81,5 6,3 15,8
Диаметр стволов на высоте груди (береза)
30,7 0,69 9,9 -0,63 0,26 11 56 2,3 44
31,9 0,71 10,1 -0,87 0,19 11,5 57 2,2 44,5
29,8 1,3 9,3 -0,03 0,29 10,7 55 4,4 22,6
31,2 1,1 9,1 -0,14 0,31 14,7 59 3,6 27,5
32,5 2,1 11,1 0,10 0,55 15 59 6,6 15,2
Диаметр стволов на высоте пня (сосна)
33,4 0,86 12,2 -0,78 0,21 9,5 64,5 2,6 38,6
32,1 0,75 10,5 -0,64 0,16 10 57 2,3 43,1
28,3 1,5 15,3 -0,64 0,58 7,4 66 5,5 18,1
26,9 0,88 10,1 -0,64 0,40 8,3 51,2 3,3 30,5
25,7 1,5 14,9 4,4 1,9 7,2 85,8 6,1 16,3
Диаметр стволов на высоте пня (береза)
39,4 0,84 11,9 1,1 0,6 16 89 2,1 46,8
40,2 0,8 11,2 -0,3 0,2 17 79,5 2 50,7
35,8 1,5 10,8 -0,51 0,09 11,5 58,3 4,3 23,4
37,5 1,2 9,9 -0,31 0,24 19 65 3,3 30,3
37,6 2,3 12 -0,27 0,37 16 65 6,1 16,3
Диаметр стволов на высоте шейки корня (сосна)
32,3 1,9 15,9 -0,67 0,40 7,8 71 5,9 17
31 1,4 11,9 -0,9 0,11 9,5 54,8 4,6 21,6
29,8 4,1 17 9,1 2,8 19 88 13,8 7,2
Диаметр стволов на высоте шейки корня (береза)
30,5 2,4 8,1 0,70 -0,72 13,3 41,4 8 12,5
38,1 2,7 11 -1,2 0,007 21,5 55 7 14,3
40,2 3,7 13 -1,3 0,064 22,5 60,5 9,3 10,8
Примечание: Х - среднее значение, см; т - стандартная ошибка, см; а - стандартное отклонение, см; Е - эксцесс; А - ассиметрия; Х - минимальное значение, см; Х - максимальное значение, см; Р - точность опыта, %; t - достоверность среднего значения.
Ряды распределения диаметров на высоте груди, диаметров на высоте пня и диаметров на высоте шейки корня в целом характеризуются правой асимметричностью, т.е. большая часть вариант превышает среднее значение. Эксцесс указывал на растянутость рядов распределения.
С целью оценки вида и характера связи между диаметрами стволов на высоте 1,3 м и диаметрами на высоте пня, диаметрами стволов на высоте пня и диаметрами на высоте 1,3 м, диаметрами стволов на высоте 1,3 м и диаметрами на высоте шейки корня для сосны и берёзы был проведён регрессионный анализ.
Визуальный графический анализ показал, что в исходных данных признаки тесно коррелируют друг с другом. В большинстве зависимостей форма и вид связи линейная и прямая, что позволяет применить к регрессионным линиям статистический аппарат. Исключение составила зависимость диаметра стволов
на высоте пня от диаметров стволов на высоте 1,3 м для деревьев берёзы из древостоев, произрастающих на территории учебной базы.
На втором этапе проводилась обработка исходного материала на возможность объединения материалов двух районов, насаждений территории поселка «Удачный» и учебной базы. С этой целью все зависимости были аппроксимированы, а модели протабули-рованы с получением выравненных значений.
В дальнейшем с помощью регрессионного метода были получены линейные модели, выравнивающие зависимости: ^ 3 = ^ = 3), ^ 3 = для деревьев сосны и берёзы. Полный регрессионный анализ не был выполнен, поскольку на предварительном этапе мы использовали только выравнивающие линии, поэтому в таблице 3 приведены коэффициенты уравнений (а, Ь).
Таблица 3 - Параметры линейных моделей деревьев сосны и березы
d1,3 = ^ dH =f (du) d1,3 =f (do)
a b R2 a b R2 a b R2
Сосна
1,1 0,9 0,99 1,46 1,09 0,99 0,88 0,89 0,99
0,93 0,89 0,98 1,46 1,09 0,90 0,24 0,81 0,97
0,53 0,87 0,98 0,87 1,12 0,99 4,6 0,94 0,98
1,68 0,85 0,96 2,96 1,13 0,96 - - -
0,56 0,82 0,97 1,55 1,17 Береза 0,97 - - -
0,39 0,84 0,95 1,93 1,14 0,96 1,12 0,81 0,96
2,23 0,89 0,95 4,38 1,06 0,95 1,81 0,81 0,97
1,6 0,91 0,96 3,01 1,06 0,96 4,60 0,93 0,98
2,64 0,85 0,95 4,86 1,12 0,95 - - -
4,58 0,91 0,97 6,08 1,07 0,97 - - -
На втором этапе была поставлена задача на возможность объединения исходного материала. С этой целью выровненные линии были нанесены на единый график. Визуально наблюдалось отсутствие различий выравнивающих линий, что указывало на возможность объединения материала. Для того, чтобы аналитически определить степень этого различия было рассчитано среднеквадратическое отклонение сравниваемых рядов. Степень различия между рядами оказалась не значительной (от 0,0 до 0,3 %).
После объединения данных был выполнен графический и регрессионный анализ для зависимостей d13 = Д^); dп = 3); d13 = Д^о). Итоговые модели и их оценки приведены в таблице 4. Данные таблицы получены при уровне доверительной вероятности 95,4 %.
Все уравнения достоверны по критерию Фишера Д > 3). Величина стандартной ошибки для модели d13= Д^п) составила для сосны 1,8 см и берёзы 2,2 см. Коэффициенты корреляции для сосны - 0,986 и берёзы - 0,975, что указывает на высокую адекватность моделей. Величина стандартной ошибки для модели dп = 3) сосны - 2,1 см, а берёзы - 2,5 см. Коэффициенты корреляции соответственно - 0,986 и 0,975.
Величина стандартной ошибки для модели d13 = ОДп) сосна - 1,7 см и берёзы 1,8 см. Коэффициенты корреляции 0,991 и 0,984.
Протабулировав уравнения (таблица 4) получили итоговые связи диаметров на высоте груди, диаметров на высоте пня и диаметров на высоте шейки корня деревьев в смешанных сосново-березовых насаждений Учебно-опытного лесничества.
Таблица 4 - Коэффициент и параметры моделей
Порода Коэффициенты a b Коэффициент корреляции Ошибка, см Количество наблюдений Критерий Фишера
d13 = №)
Сосна -0,72 0,85 0,986 1,8 715 120
Берёза -2,69 0,87 0,975 2,2 541 102
= f(d13)
Сосна 1,64 1,14 0,986 2,1 715 120
Берёза 4,89 1,09 0,975 2,5 541 102
d13 = f(do)
Сосна -1,53 0,86 0,991 1,7 156 81
Берёза -2,95 0,86 0,984 1,8 40 65
Примечание: коэффициенты a и Ь значимы при уровне доверительной вероятности 95,4 %, т.к. p < 0,05.
Верификация таблиц была произведена на части материала, который не вошел в исходные совокупности (контроль). На этих данных был произведён расчёт случайной и систематической ошибок.
Число контрольных вариантов соответствовало 2,0 % общего объёма совокупности. Величина случайных ошибок для деревьев сосны не превысила ± 2,5 см, а значения систематических ошибок - -0,6 см; у деревьев берёзы соответственно ± 3,1 см и +2,0 см.
Для того, чтобы оценить различия нормативов было выполнено сравнение с данными А.С. Смольянова, 1978 и А.А. Вайса, 2000. На рисунке 1 изображена диаграмма зависимости d13 = f(dtf).
03
* -,-,-,-,-,-
0 20 40 60 80 100 120
Диаметр на высоте пня. см
Рисунок 1 - Закономерности связи диаметров стволов сосны на высоте груди от диаметров на высоте пня
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведенных исследований установлены следующие закономерности.
- Минимальный сбег имеют деревья сосны учебно-опытного лесничества, промежуточное положение занимают деревья Приангарского региона и самыми закомелистыми являются деревья смешанных южнотаежных древостоев.
- Применение таблиц А.С. Смольянова или А.А Вайса приведёт к занижению восстанавливаемого запаса и не правильному наложению штрафов в исследуемом районе.
- Разница в линиях не превышает одной ступени толщины, а степень различия увеличивается, начиная со ступени 20 см.
- Данные по берёзе сравнивали с нормативами А.А. Вайса. Расхождение линий начинается наблюдаться с 28 см, достигая максимум 6 см. Таким образом, чем выше диаметр пня, тем больше величина ошибки. Использование местных таблиц необходимо корректировать в зависимости от района, иначе особенно для крупномерных пней это может привести к значительным ошибкам.
Таким образом, для правильного наложения штрафных санкций необходимо использовать региональные разработанные нормативы, которые в большей мере соответствуют условиям произрастания местных древесных пород.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Указание по освидетельствованию мест рубок, подсочки (осмолоподсочки) насаждений и заготовки второстепенных лесных материалов. - Утв. пр. Госкомитета СССР по лесн. хоз-ву от 01.11.1983, №130. - Москва, 1984. - 37 с. Вайс, А.А. Взаимосвязь диаметра на высоте груди и диаметра стволов на высоте / А.А. Вайс / Лесная таксация и лесоустройство: межвузовский сборник научных трудов. - Красноярск: СибГТУ, 2000. - с. 35-39. Марцинковский, Л.А. О зависимости между диаметром деревьев лиственницы на высоте пня и на высоте груди / Л.А. Марцинковский // Труды СТИ: сб.ст. - Красноярск, 1964. - с. 15-18. Смольянов, А.С. Состояние использования лесосечного фонда в светлохвойных древостоях Приангарья: дис-серт. на соискание ученой степени канд. с-х. наук. -Красноярск, 1978. - 201 с. Третьяков, Н.В. Справочник таксатора / Н.В. Третьяков, П.В. Горский, Г.Г. Самойлович. - М.: ГОСЛЕСБУМИЗ-ДАТ, 1952. - 853 с.
Поступила в редакцию 05.02.14 Принята к печати 26.05.14
