УДК 630*5

Ход роста еловых насаждений Беларуси

по бонитетам в разрезе основных типов леса

 

growth DEVelopment of Fir grove of Belarus On productivity level in different basic forest types

 

Усс Е.А. (РДЛУП «Гомельлеспроект»,  г. Гомель, Республика Беларусь) 

Uss E.A. (RSFME “Gomellesproekt”, Gomel, Republic of Belarus) 

 

Разработанные таблицы хода роста ельников Беларуси по уровням продуктивности на типологической основе, которые позволяют уточнить таксационные показатели в среднем на 12-15%.

Are developed the tables of growing dynamics development stands of fir groves of Belarus on productivity levels and on a typological basis which allow to specify mensuration parameters on the average  with accuracy 12-15 %.

 

Ключевые слова: таблицы хода роста, класс бонитета, тип леса, еловые насаждения, математическое моделирование

Key words: Tables of a course of growth, level productivity, wood type, fir grove, method of mathematical modelling

 

Для решения различных хозяйственных задач важно знать, каким образом с увеличением возраста изменяются таксационные показатели в насаждениях разных пород в различных условиях местопроизрастания. Динамику изменений таксационных показателей с возрастом характеризуют таблицы хода роста древостоев. Усилиями нескольких поколений ученых Беларуси: Ф.П. Моисеенко (1977), В.К. Захарова (1958), В.Е. Ермакова (1975), В.Д. Арещенко (1958), И.Д. Юркевича, В.С. Гельтмана, Н.Ф. Ловчего (1968), А.Д. Янушко (1956), О.А. Атрощенко (1981, 1987), В.Ф. Багинского (1986), В.С. Мирошникова, О.А. Трулля (1980) и др. разработаны нормативы для основных лесообразующих пород Беларуси – сосны, ели, дуба, березы, осины, ольхи черной. В 1984 году Гослесхоз СССР, учитывая, что по отдельным породам было несколько таблиц, приказом от 17 июня 1984 г. № 82 официально утвердил для практического применения конкретные таблицы хода роста. Они были сведены в специальный справочник – «Нормативные материалы для таксации леса Белорусской ССР» [1]. Поскольку других официальных стандартных таблиц и таблиц хода роста в Беларуси впоследствии не принималось, то упомянутый справочник сохраняет свой официальный статус. Однако с момента выхода данного нормативного документа прошло 30 лет, а со времени разработки отдельных таблиц – еще более длительный период времени, например, для таблиц хода роста ельников (В.Е. Ермаков, 1972) – более 40 лет. За прошедший период времени лесной фонд Республики Беларусь претерпел существенные качественные изменения, обусловленные влиянием экологических факторов, среди которых первоочередное значение приобретают лесохозяйственные мероприятия. Рациональное ведение хозяйствования, направленное на улучшение состояния лесов, в т.ч. своевременное проведение рубок ухода, ликвидация очагов заражения вредителями и другие мероприятия способствовали повышению продуктивности и устойчивости лесных насаждений [2, 3]. Это свидетельствует об актуальности разработки новых нормативов для инвентаризации лесов.

В основе разработки таблиц хода роста положен метод математического моделирования закономерностей роста древостоев, предусматривающий выполнение следующих этапов: 1) выбор математической модели и определение ее параметров; 2) для упрощения моделирования весь интервал возраста разбивается на некоторые более короткий временные промежутки и на каждом интервале признак аппроксимируется некоторой простой функцией, т.е. с использованием сплайн – функций; 3) проверка адекватности модели, при выполнении которой приоритетным направлением является установление точности аппроксимирующих функций; 4) построение на основе полученной математической модели зависимостей между таксационными показателями, выполненное на основании соответствия математической модели сути изучаемого явления. При выборе математической модели (функции роста) руководствовались следующими положениями: во-первых, математические свойства функции роста должны удовлетворять требованиям, соответствующим закономерностям хода роста моделируемого таксационного признака; во-вторых, функция роста должна быть достаточно гибкой, чтобы аппроксимировать динамику моделируемого признака при данных условиях роста с точностью исходных данных; в-третьих, при оценке различных функций роста крайне важным является также число их параметров, простота применяемого метода для оценивания параметров, существование удобных формул для актуализации данных и вычисления возраста точки перегиба; в-четвертых, для окончательной проверки адекватности модели проводили анализ остатков: правильность выбора модели принималась в том случае, если остатки представляли собой независимые, одинаково распределенные случайные величины.

Таблицы хода роста ельников Беларуси составлены по классам бонитета в разрезе основных типов леса. При этом типы леса объединяют однородные условия местопроизрастания древостоев, которым свойственны определенные бонитеты. Такой подход к изучению хода роста насаждений отвечает требованиям организации лесохозяйственного производства на бонитетной основе.

В формации еловых лесов Беларуси преобладающее участие принадлежит кисличному (51,0%), черничному (20,5%), орляковому (10,4%) типам. Участие менее  10% имеют мшистый (8,5%), папоротниковый (3,1%), снытевый (2,7%) и долгомошный (1,9%) типы. Ельники по болоту составляют 0,4% от общей площади еловой формации. Незначительно долевое участие приручейно-травяного (0,7%), крапивного и брусничного (0,4%) типов. Исходя из типологического распределения еловых насаждений, необходимо заключить, что в лесном фонде республики преобладающее значение имеют высокопродуктивные ельники кисличного, черничного и орлякового типов Iа-I-II классов бонитета, на долю которых в настоящее время приходится около 90% еловой формации. При сборе экспериментального материала по разработке нормативов для инвентаризации лесов мы исходили из их представленности в лесном фонде республики с тем, чтобы анализируемая выборка репрезентативно отражала генеральную совокупность. Учитывая ассоциативность целого ряда типов леса, характеризующуюся одинаковым уровнем продуктивности насаждений, обобщение материалов проводили по сериям типов леса.

Для составления таблиц хода роста использованы материалы таксации 270 пробных площадей, при этом количество срубленных модельных деревьев – 462. Опытные объекты охватывают как наиболее широко представленные типы еловой формации (кисличный, черничный, орляковый, мшистый, папоротниковый, снытевый), так и менее распространенные (брусничный, долгомошный, крапивный, приручейно-травяной, осоковый и осоково-сфагновый типы) и характеризуются по уровню продуктивности ростом по Iб-IV классу бонитета.

Методика обработки материалов при анализе хода роста общепринятая, при этом группировка материала осуществлялась по уровню производительности – классам бонитета и по типам леса (группам типов леса). Анализ экспериментального материала показывает, что ход роста еловых древостоев в отдельных типах леса имеет близкие показатели, а амплитуда колебания таксационных параметров перекрывается. Поэтому для составления таблиц хода роста выделенные в Беларуси типы ельников объединены по классам бонитета в несколько групп типов леса, характеризующихся близкими условиями местопроизрастания.

Собранный и обработанный по компьютерной программе экспериментальный материал анализировался на принадлежность к одному естественному ряду развития с использованием аналитического метода (в качестве основного метода), проверяя данные с применением графических построений. При этом статистическая обработка экспериментальных данных выполнена на ПЭВМ с использованием пакета прикладных программ «Statistica 6.0», «Photoshop 6.0», а также пакета «Microsoft Excel». Необходимо отметить, что параметры математических уравнений, используемых для аппроксимации, рассчитывались с использованием метода наименьших квадратов. Группировка экспериментального материала по динамике таксационных параметров на основании анализа стволов модельных деревьев  и формировании естественных рядов развития для насаждений одного уровня продуктивности выявило наличие трех различающихся типов развития (в классификации М.В. Давидова): возрастающем, нормальном и убывающем, различия в изменении таксационных показателей для которых носят достоверный характер. Этот факт свидетельствует о возможности выделения трех типов (линий развития). Необходимо отметить, что в разработанных нами нормативных материалах для инвентаризации еловых древостоев содержится информация о динамике таксационных показателей, характерных для нормального типа развития насаждения.

Для аппроксимации динамики таксационных параметров в ходе обобщения и систематизации обработанного экспериментального  материала использовались различного рода кривые. Хорошие результаты дает моделирование закономерностей зависимостей вида  H=f(A), D=f(A), F=f(H, D), G=f(H), G=f(H, A, Б), M=f(H, A, Б), M=f(H) на основе использования уравнений кубической параболы, логарифмической функции, сплайн-функции с одним и двумя узлами, функции экспоненциальных преобразований (в частности, уравнение Корсуня).

Таблицы хода роста составлены для следующих групп типов леса: снытево-крапивно-кисличной, орляково-чернично-мшистой, папоротниково-приручейно-травяной долгомошно-черничной, бруснично-мшистой, брусничной, долгомошно-осоковой, осоково-сфагновой  и охватывают Iа-VI классы бонитета.

Динамика таксационных показателей, содержащихся в разработанных таблицах хода роста еловых насаждений, показывает, что в первые 50 лет текущий прирост по запасу выше среднего, в 60 лет значения приростов выравниваются, а в последующие годы оба прироста уменьшаются, причем интенсивнее падает текущий прирост.

В целом, выполненное математическое моделирование показало, что универсального уравнения для описания всех исследуемых зависимостей, заложенных при построении таблиц хода роста, нет. Хорошие результаты для аппроксимации динамики высоты и диаметра дают уравнения кубической параболы, логарифмическая зависимость, уравнение экспоненциальных преобразований, для описания накопления запаса – уравнение логарифмической кривой, сплайн-функция, экспоненциальные функции, для зависимости вида суммы площадей сечений от возраста и средней высоты насаждений – уравнение гиперболы, степенная функция, видового числа – экспоненциальная, а также сплайн-функции. Необходимо отметить, что при выборе оптимальной модели роста нередко отмечается такое явление, когда применение различных видов функциональных зависимостей при аппроксимации дают близкие результаты.

Обобщая вышесказанное, следует отметить, что в основе разработанных таблиц хода роста для нормальных еловых насаждений положен комбинированный метод составления таблиц, при котором правильность выбора указательных насаждений предопределяется сходной динамикой развития насаждений по данным анализа ствола модельных деревьев. Для составления лесоинвентаризационных нормативов по ели использованы обработанные экспериментальные материалы 270 пробных площадей и анализ стволов 462 модельных деревьев. Разработанные на основе математического моделирования таблицы хода роста еловых насаждений позволяют уточнить таксационные показатели (Н, Д, ∑G, М и др.) в среднем на 12-15%.

 

Список использованных источников

1  Нормативные материалы для таксации леса Белорусской ССР / Под ред. В.Ф. Багинского. – М.: ЦБНТИ – лесхоз, 1984. – 300 с.

2 Ермаков, В.Е. Направление оптимизации видового состава лесов Белоруссии / В.Е. Ермаков //Лесоведение и лесное хозяйство. Республиканский сборник научных трудов. – Минск: Вышэйшая школа, 1987. – Вып. 22. – С. 71-75.

2 Качановский, С.Б. Экологический аспект устойчивого развития Беларуси в контексте общеевропейских проблем / С.Б. Качановский // Европа наш общий дом. Тематические доклады международной научной конференции. – Минск: НАН Беларуси, 1999. ч. 1. – С. 84-92.