теория к таксации (1)



1 Анализ хода роста древесного ствола

Анализом хода роста древесного ствола называются специальные исследования, ставящие своей задачей изучить динамику роста дерева или изменение с возрастом его размеров.

Выбор дерева для анализа ствола зависит от цели исследования: в одних случаях выбирают самое толстое и самое высокое, в других — среднее для данного насаждения дерево. Исследователь, задавшийся целью произвести анализ ствола, должен выбирать не случайное дерево, а типичное, удовлетворяющее поставленной задаче.

Выбранное для анализа дерево прежде всего нужно описать на корню. В описании следует указать, к какому классу развития оно относится, какая у него форма кроны, размеры ее проекции, на каком расстоянии находятся соседние деревья, как они расположены по отношению к анализируемому дереву, их породу, диаметр на высоте груди и высоту. Необходимо также подробно описать природную обстановку, в которой возникло и росло дерево (местоположение, почву, характер окружающего насаждения, подрост, подлесок, напочвенный покров), указать степень очищенности ствола от сучьев и прочие сведения. Все эти данные заносят в особый бланк.

У анализируемого дерева отмечают северную и южную стороны и устанавливают местоположение шейки корня. От правильности его установления зависит точность определения возраста.

Прежде чем спилить дерево, необходимо подготовить вокруг него место, чтобы было удобно работать бензопилой и топором, тщательно очистить шейку корня от мха и наслоений подстилки, а если она несколько углублена в землю – также и от земли. Затем выбирают направление валки дерева с таким расчетом, чтобы оно не зависло на окружающих деревьях. В том месте, где дерево должно упасть, кладут поперечные подкладки, чтобы его удобнее было разделывать.

Чтобы сохранить в целости срез шейки корня, подпил надо сделать ниже намеченной линии среза. Вообще, следует принять все меры к тому, чтобы не испортить нижний срез и чтобы при падении дерева сохранились все части ствола вплоть до самой вершины.

У срубленного дерева прежде всего измеряют расстояние от основания ствола до первого мертвого и первого живого сука, затем до начала кроны. Ствол очищают от сучьев, обязательно сохраняя его вершину, и размечают на отдельные отрезки (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема разметки древесного ствола при анализе

Длина всех отрезков может быть одинакова или первый отрезок делают равным удвоенному расстоянию от шейки корня до высоты груди, т.е. 2,6 м. Остальные отрезки намечают длиной по 2 м. В зависимости от цели анализа ствола и требуемой точности исследования можно принять и другую длину отрезков, например через 0,1Н. При делении ствола на отрезки отмечают их середины, т.е. места, где должны быть вырезаны кружки для анализа. Последний кружок выпиливают у основания вершины. В местах, намеченных для выпиливания кружков, обозначают северную и южную стороны, руководствуясь пометками стран света, сделанными на высоте груди и у шейки корня.

Выпиливать кружки начинают от основания к вершине, причем первый рез делают на месте отметки, а второй – отступя от него к вершине на толщину кружка. Если отметка придется на основание сучьев, ее переносят несколько ниже их.

Толщина кружков по мере возможности должна быть поменьше. Здесь надо учитывать и возможности сохранить кружки невредимыми при транспортировке. Обычно их толщина колеблется от 1 до 4 см в зависимости от диаметров. Кружки необходимо выпиливать перпендикулярно оси ствола.

Каждому отпиленному кружку дают определенный номер. При этом соблюдается следующий порядок нумерации. Если дерево для анализа взято на пробной площади, указывают номер модели и номер кружка: в числителе номер пробы и модели, а в знаменателе – кружка. При анализе ствола, без закладки пробных площадей ставят только порядковый номер кружка. Обозначения делают на несколько сглаженной верхней части кружков. Нижние части кружков, т.е. обращенные к основанию ствола, используют для подсчета годичных колец и измерения диаметров.

Вырезанием кружков заканчивается работа по анализу ствола в лесу. Дальнейшие исследования производят камеральным путем. Обработку кружков лучше начать немедленно. К сожалению, сделать это удается редко. Поэтому следует правильно сохранить собранный материал. Во избежание растрескивания, усушки и деформации кружки помещают в полиэтиленовые пакеты. Туда добавляют небольшое количество технического спирта, смешанного с глицерином. Мешки плотно завязывают. В таком виде собранный материал может сохраняться довольно долго.

Перед началом измерений у кружков следует сгладить поверхность, на которой должен производиться отсчет годичных колец, чтобы лучше увидеть их наслоение. В зависимости от цели, точности исследования и имеющихся возможностей кружки обрабатывают на строгальном или шлифовальном станке. При ограниченных возможностях на поверхности кружков стамеской вырезают желобки в направлении диаметров с севера на юг и с востока на запад.

Затем на кружках подсчитывают годичные слои. Считают их обычно десятками или по пять штук. Прежде всего, пересчитывают слои на нулевом кружке (рисунок 2). Счет на нем ведут от центра (сердцевины) к периферии. Каждые десять или пять слоев отделяют, обводя по всему годичному слою замкнутый круг. В последнем, периферийном, отсчете чаще всего десяток или пяток слоев оказывается неполным.

При счете годичных слоев замечают характерные слои, резко отличающиеся от других по ширине, окраске, толщине летней древесины и т.п. По этим слоям проверяют правильность отметок по десяткам в последующих кружках, так как обычно такие слои хорошо заметны почти на всех кружках.

Рисунок 2 – Порядок счета слоев от центра к периферии на кружке,

выпиленном у шейки корня (верхняя часть рисунка), и от периферии к

центру на кружке, выпиленном на высоте 9,6 м (нижняя часть рисунка)

На остальных кружках, начиная с первого, счет годичных слоев ведут от периферии к сердцевине. Сначала от периферии откладывают неполный десяток или пяток годичных колец, который получился при подсчете на нулевом кружке, а далее ведут счет по десяткам или пятеркам. Такой порядок разметки годичных слоев важен потому, что дает возможность определять размеры анализируемого ствола в разные периоды его жизни.

После подсчета и разметки годичных слоев обмеряют диаметры тех сечений на каждом кружке, которые образовались в результате отграничения их по десятилетиям или пятилетиям. В зависимости от требуемой точности диаметры измеряют в миллиметрах или долях миллиметра с точностью до 0,25 мм.

Величину измеренных диаметров записывают в форму для анализа. Диаметры кружков, относящиеся к определенным периодам (10; 20; 30 лет и т.д.), заносят в соответствующие графы. В результате получают для каждого принятого периода диаметры на разной высоте (при длине первого отреза 2,0 м и последующих 2 м), соответствующих высот, на которой вырезали кружки, т.е. у основания, на высоте 1,3 м, 2,0 м и т.д.

По диаметрам на середине отрезов можно определить их объемы, как объемы цилиндров. Для получения объема всего ствола находят сумму объемов цилиндров и прибавляют к ней объем вершины, которая начинается от конца последнего отреза. Чтобы определить объем вершины ствола, относящейся к различным периодам, надо знать высоту ствола, соответствующую этому периоду, и длину вершины. Для этого определяют возрасты, в которые дерево достигло высоты, на которой выпилены соответствующие кружки. Эти возрасты составляют разность между числом годичных слоев на нулевом кружке и числом слоев, оказавшихся на кружках, вырезанных на различной высоте.

При анализе ствола в первую очередь необходимо установить ход роста в высоту. Для этого сравнивают число годичных слоев на вырезах, взятых на разной высоте от шейки корня.

Установив высоту ствола в 8, 10, 13, 15 лет и т.д., можно построить график, отложив по оси абсцисс эти возрасты, а по оси ординат – соответствующие им высоты. Полученный ряд точек соединяют плавной линией, которая является кривой хода роста анализируемого ствола в высоту. При помощи этого графика находят высоту, которую ствол имел в 10; 20; 30; 40 и 50 лет. Полученные данные заносят в бланк анализа ствола.

При построении продольного сечения по диаметрам к линии основания под прямым углом проводят ось ствола, на которой в определенном масштабе откладывают расстояния от вырезанных кружков до нулевого сечения и высоты стволов, найденные по графику. На всех сечениях, начиная от нулевого, откладывают также в определенном масштабе их диаметры – одной половиной в одну сторону от оси, а второй – в другую. При половинном сечении откладывают полудиаметры в одну сторону. Соединив точки, относящиеся к определенному возрасту дерева, получают образующую ствола для данного возраста (рисунок 3). Отмечая затем по оси продольного сечения границы отрезов линиями перпендикулярными оси, получают длину вершины, равную расстоянию от верхней границы последнего отреза до конца ствола. Диаметры верхних границ последних отрезов будут диаметрами оснований вершин. Длину вершин и диаметры их оснований для каждого периода записывают внизу левой страницы формы анализа ствола. Этим заканчивается подготовительная стадия обработки материалов по анализу ствола.

Вторая стадия заключается в определении объема ствола для каждого периода. В приведенном примере необходимо было найти объем ствола в возрасте 55 лет, затем в 50; 40; 30; 20 и 10 лет. Объем ствола для каждого периода определяют, как сумму объемов выпиленных отрезов плюс объем вершины.

Рисунок 3 – График продольного сечения древесного ствола по данным анализа

Объем ствола можно найти двумя способами. При первом способе по диаметрам и длине отрезов определяют их объемы, как объемы цилиндров, а объем вершины, как объем конуса. При втором способе по срединным диаметрам отрезов находят площади сечений. Для отрезов одинаковой длины сумму их площадей сечений умножают на длину этих отрезов. Полученные объемы отрезов разной длины складывают и прибавляют к ним объемы вершинок. В приведенном примере анализа объемы ствола в разном возрасте вычислены вторым способом и записаны в правой части формы анализа ствола.

Последняя стадия работ по анализу ствола заключается в изучении полученных цифровых данных, т.е. вычислений приростов по высоте, диаметру на высоте груди, площади сечения и объему.

На основании этих данных по формуле (1) для каждой возрастной стадии определяют средний прирост по объему:

, (1)

А по формуле (2) – текущий прирост по объему:

, (2)

После того как установлены высота, диаметр, площадь сечений и объем стволов в отдельные возрастные периоды, вычисляют видовые числа. Полученные данные заносят в итоговую таблицу.

По данным этой таблицы легко вычисляются абсолютные величины приростов и проценты прироста по основным таксационным показателям.

Анализ ствола является надежным инструментом при оценке влияния хозяйственных мероприятий на изменение энергии роста древостоев. Особое значение имеет здесь оценка тех хозяйственных мероприятий, которые оказывают длительное воздействие – 10 лет и более. К таким относятся гидротехнические мелиорации, селекция и т.д. Но все эти оценки не выходят за пределы научных лабораторий и имеют штучное применение. Поэтому часто покупка весьма дорогостоящего инструментария для автоматизации анализа ствола оказывается экономически неэффективной, и работы ведут традиционным методом [1].

2 Строение древостоев. Ранги, Редукционные числа, относительные ступени толщины

Строением древостоя называется закономерное распределение его таксационных показателей внутри древостоя: высоты, площадей сечения, видовых чисел, коэффициентов формы, объёмов деревьев.

В настоящее время в понятие строение входит также показатели изменчивости таксационных признаков и их взаимосвязи. Таким образом, трудами большого количества ученых: Ф.П. Моисеенко, К.Е. Никитина, В.В. Антанайтиса, П.М. Верхунова, Н.Н. Свалова, Н.П. Анучина, В.К. Захарова, А.З. Швиденко, О.А. Атрощенко, В.Ф. Багинского сформулировано общее понятие о строении древостоев. Строение древостоев – это закономерное распределение деревьев в древостое по основным таксационным показателям, их изменчивость и взаимосвязи.

При изучении закономерностей строения насаждения необходимо иметь в виду, что эти закономерности в полной мере выявляются на множестве деревьев, т.е. они носят статистический характер. Для исследования строения необходимо брать большие совокупности деревьев, которые можно разделить на 12±3 разрядов (ступеней толщины), чтобы получить статистически достоверные результаты.

Изучение строения древостоев началось со второй половины XIX века в Германии и Австрии. В конце XIX – начале XX века учение о строении насаждений успешно развито русскими таксаторами, среди которых наибольший вклад внес профессор А.В. Тюрин. С его именем связано новое направление в изучении строения древостоев, позволившее проводить обобщение строения древостоев разных пород и уровней производительности.

Впервые закономерности строения в конце прошлого и начале нынешнего века установили зарубежные и отечественные ученые: В.Вейзе, Л. Феке-те, А. Шиффель, А.В.Тюрин, Н.В.Третьяков, А.И. Тарашкевич, Ф.П. Моисе-енко, В.К.Захаров. Эти закономерности сводятся к следующему:

в одновозрастных чистых насаждениях, созданных путем посева и посадки и имевших до смыкания крон деревьев одинаковый уход, распределение деревьев по толщине характеризуется симметричной, одновершинной линией, называемой кривой нормального распределения. В этом случае влияние многочисленных факторов, задерживающих рост деревьев или способствующих ему, взаимно уравновешиваются;

чистые одновозрастные насаждения после смыкания крон деревьев сохраняют до высокого возраста, а иногда и всю жизнь одновершинное распределение, в основе которого лежит кривая нормального распределения. Однако довольно часто у кривых распределения появляется асимметрия. Она есть следствие конкуренции между деревьями. Более крупные деревья, занимающие в насаждении лучшее положение, имеют все преимущества для успешного роста. Поэтому с увеличением возраста правая ветвь кривой распределения, где сосредоточены крупные деревья, становится длиннее. Левая ветвь, изображающая отстающие в росте деревья, оказывается более короткой из-за отпада ослабленных деревьев или в результате их вырубки в порядке ухода за лесом. В результате одновершинная, асимметричная кривая характеризует молодое насаждение или пройденное рубками ухода;

по мере увеличения возраста древостоя растет размах ряда распределения деревьев по толщине. Из-за уменьшения числа деревьев кривая становится более плоской. С увеличением возраста насаждения характер распределения деревьев изменяется в зависимости от древесной породы и темпов естественного изреживания;

в результате конкуренции между деревьями они разделяются на классы роста и развития и в конечном итоге образуют главный и подчиненный полог, главную и подчиненную части древостоев. В этом случае в кривой распределения деревьев может появиться двухвершинность, т.е. кривая будет характеризовать отдельно нижний и верхний полог. Двухвершинность распределения может наблюдаться у разновозрастных древостоев. Распределение деревьев по таксационным показателям в смешанных насаждениях, состоящих из светолюбивых и теневыносливых древесных пород, если выводится обобщенная кривая, не учитывающая влияние породы, также будет двухвершинным.

Распределение деревьев в древостое по диаметру является важнейшим элементом при изучении строения насаждений. Знание закономерностей распределение деревьев по толщине упрощает расчёт выхода сортиментов, особенно для чистых одновозрастных древостоев. Строение древостоев в целом характеризует лесоводственную структуру насаждения.

Первые закономерности распределения деревьев по диаметру установлены в конце Х1Х века. Австрийский ученый профессор В. Вейзе пришел к выводу, что число деревьев меньше среднего диаметра составляет в насаждении 57,5 % от их общего числа, а больше – 42,5 %.

Таким образом, среднее по толщине дерево делит все имеющиеся в древостое деревья на две неравные части. Закономерность, обнаруженная В. Вейзе, подтверждена позднейшими исследованиями, причем установлено, что она наблюдается у всех древесных пород. Эта закономерность, определяющая место среднего дерева, имеет теоретическое и практическое значение, так как облегчает нахождение среднего диаметра.

Более широко обобщил распределение деревьев в насаждениях по диаметру австрийский лесовод А. Шиффель, который выразил диаметры не в абсолютных числах, а в долях средних диаметров древостоев (RD). Такие относительные значения диаметров в лесной таксации названы редукционными числами по диаметру. Таким образом, редукционное число по диаметру (RD) – есть частное от деления диаметра того или иного дерева на диаметр среднего дерева. Замена абсолютных значений диаметров относительными величинами позволяет в насаждениях разных средних диаметров сравнивать толщину деревьев, растущих в одинаковых условиях.

Все деревья, составляющие древостой, Шиффель распределил в последовательный ряд по возрастанию диаметров (рисунок 4). Этот ряд он разделил на десять частей. Для деревьев, оказавшихся на границе каждого из десяти отрезков, были найдены диаметры, выраженные в долях среднего диаметра, и в итоге составлена таблица редукционных чисел (таблица 1).

Рисунок 4 – Схема распределения деревьев по размерам и их месту в насаждении (по А. Шиффелю)

Диаметры деревьев, находящихся в древостое в одинаковых условиях, составляют определенную долю от среднего диаметра, иными словами, имеют одинаковые редукционные числа. Отклонения от этого правила наблюдаются лишь у насаждений со средним диаметром менее 20 см. Поэтому при выделении средних величин первые два ряда цифр не были приняты во внимание.

Таким образом, наличие у древостоев общности в распределении деревьев по толщине, высоте и форме стволов принято называть закономерностями в строении насаждений.

Таблица 1 – Редукционные числа по диаметру для еловых насаждений

Средний диаметр, см

Диаметры в долях среднего диаметра, отграниченные от низшей ступени на число процентов от общего числа деревьев

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10

0,540

0,710

0,770

0,810

0,850

0,910

0,970

1,07

1,15

1,28

1,95

15

0,547

0,700

0,766

0,827

0,871

0,933

0,983

1,07

1,17

1,28

1,77

20

0,550

0,695

0,770

0,830

0,885

0,940

1,005

1,07

1,17

1,29

1,67

25

0,552

0,692

0,772

0,832

0,892

0,948

1,010

1,08

1,17

1,28

1,61

30

0,553

0,690

0,771

0,838

0,893

0,953

1,010

1,08

1,17

1,28

1,57

35

0,555

0,689

0,771

0,838

0,897

0,958

1.010

1,08

1,17

1,28

1,52

40

0,555

0,687

0,772

0,840

0,900

0,960

1,020

1,08

1,17

1,28

1,51

45

0,557

0,687

0,771

0,842

0,902

0,962

1,020

1,08

1,17

1,28

1,59

50

0,556

0,686

0,774

0,842

0,900

0,964

1,020

1,09

1,17

1,28

1,45

Средние

0,555

0,689

0,771

0,837

0,895

0,955

1,010

1,08

1,17

1,281

1,55

Вычисленные по формуле

0,555

0,680

0,771

0,841

0,898



Страницы: 1 | 2 | Весь текст




sitemap sitemap