Моделирование основных таксационных показателей пихтовых древостоев в условиях Красноярского лесничества

Метод Баура

Массовые материалы наблюдений собирают на основе разовых обмеров  деревьев в древостоях различных  по возрасту и производительности и  обрабатывают их графически. По оси  абсцисс откладывают возрасты, по оси ординат – изучаемые таксационные признаки (высоту, запас, сумму площадей оснований стволов и др.).

Точки на графике, образующие некоторое  поле, исходящие из начала координат  веером, ограничивают сверху и снизу  кривыми. Расстояния между этими  кривыми делят на части-полоски, принимаемые за классы производительности (бонитета). Середины этих полосок аппроксимируют  средние значения таксационных признаков. Недостаток метода состоит в несовершенстве графического приема обработки опытного материала. Крайние кривые, являющиеся базовыми, проводят по необходимому числу  разбросанных точек. Вместе с тем  метод Баура дает возможность получить систему рядов производительности.

Типологический метод

Типологический метод разработан в Финляндии И.Ильвесаало (1927). Материал подбирают на экологической основе по типам леса, в рамках которых получают усредненные характеристики динамики таксационных признаков, с возрастом пользуясь графической или аналитической их интерпретацией.

Д.И.Товстолес, 1926; М.М.Орлов, 1925;  А.В.Тюрин,1945; Н.П.Анучин, 1954,1971; В.В.Антанайтис, 1957; И.Барде, 1961, дали негативную оценку типа леса для целей классификации древостоев по их производительности. Стройной системы классов производительности при этом методе не получается.

В молодых и искусственно созданных  древостоях ботанические типы не определяемы.

Метод Корсуня

Чехословацкий ученый Ф.Корсунь на основе массового материала одноразовой таксации предложил строить базовую кривую роста древостоев в высоту на основе уравнения:

 

                                   ,                            (1.1)

 

где y- средняя высота; x- возраст.

 

Полученную кривую принимают в  качестве кривой 3 класса бонитета. Ограничивающие кривые для 1 и 5 классов бонитета получают путем трансформации по образцу  кривой для 3 класса, а значение высот  промежуточных классов – интерполяцией.

Для надежности конструкций кривых высот вычисляют текущий прирост  по высоте, выражающейся первой производной  от формулы (1.3).

Значение среднего диаметра для 3-го класса бонитета выравнивают также  по формуле (1.3), а суммы площадей сечений и запасы по уравнению:

 

                                     ,                                      (1.2)

 

где y- запас или сумма сечений; x- возраст.

 

Для остальных классов значения диаметров, сумм площадей сечений и  запасов получают графически. В методе Ф.Корсуня положительной оценки заслуживает выравнивающие функции, при получении базовой кривой, прием трансформации при условии применения его к близлежащим кривым.

Метод Хуммели и Кристи

Английские ученые Хуммели и Кристи в качестве классификационного признака массового материала пробных площадей приняли среднюю высоту 100 наивысших деревьев на одном акре, названную верхней. Классы бонитета получены на основе графика « верхняя высота-возраст ».

В зависимости от высоты графически были построены кривые запасов и  сумм площадей сечений, пользуясь которыми получены данные основной таблицы или  таблицы сумм сечений и запасов. В нашей практике такая таблица  названа стандартной. Из основной таблицы  данные использованы для полных таблиц производительности. В английских таблицах производительности отражен рост средних (модельных) древостоев.

Метод ЦНИИЛХ (Лен НИИ ЛХ)

Н.П. Курбатский и Г.А.Мокеев, 1937, под руководством Н.В.Третьякова разработали методику составления таблиц и проверки существующих, в основе которой лежит отбор материала по типам леса. Собранный материал окончательно проверяется на гомогенность, используя прямолинейное уравнения регрессии.

 

                                           Tt = at + b ,   (1.3)

 

где Т – выравниваемый признак;

t – возраст, лет;

h – высота, м.

При отклонении данных пробных площадей от регрессии (более 6 % - для коэффицента формы, более 10 % для диаметра и более 15 % - для высоты), их исключают из ряда.

Эта методика составления таблиц хода роста получила в отечественной  литературе признание метода ЦНИИЛХ (Лен НИИЛХ).

Основным признаком принадлежности насаждений к одному естественному  ряду, согласно методики, общность типа леса. Таким образом, методика имеет типологическую основу финского метода.  Уравнение применяются в рамках типа как средство для отбраковки пробных площадей, показатели которых существенно отклоняются от среднего значения признака, снятого с графика прямой линии. Применение указанного приёма и нормативов при отбраковке материала снижает значимость экологической основы. Допускается, что в пределах типа есть несколько рядов развития насаждений или что принадлежность к типу по напочвенному покрову устанавливается ненадёжно.

Вместе с тем рассмотренный  технический прием отбора исходного  материала в совокупности с типологической основой первоначальной его классификации  ставят методику ЦНИИЛХ на уровне метода, однако в целом рассмотренный  метод был переоценен отечественной  наукой, в связи с чем поиски новых методов моделирования производительности древостоев были ослаблены.

Комбинированные методы работы

В отечественной практике составления  таблиц хода роста нашло широкое  применение комбинирование вышеописанных  методов.

Опытный материал собирают или группируют сначала по типам леса или по классам  бонитета общей школы. Затем окончательно его относят к одному естественному  ряду, опираясь на средние модели, полученные по материалам анализа ствола или  по уровням зависимостей между признаками. Таким образом, с аналитическим  методом Баура, на основе которого составлена общая шкала.

А.Н.Пашков, 1959, при составлении  региональных таблиц для модельных  насаждений применили комбинацию основ  трёх методов: статистического и  метода ЦНИИЛХ. Решающим значением  имела статистическая основа – класс  бонитета общей шкалы.

П.В.Воропанов, 1963, предложил составлять местные таблицы по типам леса. Сгруппированный по типам леса опытный  материал окончательно объединяют в  естественные ряды на основе установления единства в строении и динамике таксационных признаков с возрастом. Единство устанавливают прежде всего по числу  деревьев N или по показателю (где А – возраст), который в пределах ряда относительно постоянен. Затем проверяют единство ряда (или типа леса) сравнивая кривые развития определяющих признаков древостоя (высот, диаметров) с кривыми значений этих признаков, полученные по данным анализа стволов. Таким образом, используются основы трех методов: типологического, аналитического и статистического. Статистическую основу представляют графически получаемые линии динамики высоты и диаметра с возрастом. Оригинальным решением в работах П.В.Воропанова, 1963, 1966, является вычисление общей производительности на основе суммирования текущего прироста. Новым моментом является также учет густоты древостоев, нашедший признание в связи с оптимизацией режимов воспитания насаждений (Атрохин 1967; Ериксон, 1974; Декурт, 1971, и др.)

Ф.П. Моисеенко при составлении  таблиц для ельников и дубрав Белоруссии группировал материал пробных площадей по типам леса и классам бонитета общей шкалы М.М.Орлова. К материалу, объединенному в рамках классов  бонитета, применен прием проверки его гомогенности по методике ЦНИИЛХ. Этот прием не дает возможности делать оценку гомогенности молодых древостоев до средней высоты – 14 –15 м. Поэтому  решающее значение при группировке  получил класс бонитета общей  шкалы, который является не соответствующим  динамике высот ельников и дубрав. Положительным элементом работы Ф.П.Моисеенко является включение всех живых деревьев в состав главной части древостоя и аппроксимация сортиментного состава древостоев в связи с возрастом.

В.В.Загреев, Н.Н.Гусев, Н.Я.Санников, 1975, рекомендуют комбинацию основ трех методов: типологического, аналитического, статистического. Статистическую основу здесь, как и у П.В.Воропанова, составляют графики кривых высот древостоев в связи с возрастом.

Проведенный анализ применения комбинационных методик показывает, что большинство исследователей отдает приоритет бонитету как классификационной  основе. При таком подходе тип  леса имеет только вспомогательное  значение. Несогласованность между  бонитетной и типологической основами приемам ЦНИИЛХ не выявляется. Для оценки согласованности кривых развития высот деревьев и средних или верхних высот древостоев критериев не предложено. Применением общей бонитетной шкалы исключается возможность построения естественных рядов развития. Ошибки связаны со статичностью этой шкалы и несоответствием ее, как шкалы для сосняков, для древесных пород с генной биологией. Методически допустимо применять лишь масштаб этой шкалы в базовом возрасте, а линии развития высот получать по данным анализа стволов или по значениям верхних высот древостоев, как было предложено К.Е.Никитиным, 1963, В.В.Загреевым и др. 1974. Комбинирование классификационных основ, получившие широкое применение в отечественной практике составления таблиц, является кризисом старых методов составления таблиц.

 

 

 

 

 

 

 

2 Методика составления таблиц  динамики основных таксационных  показателей древостоев

Программа и методика исследований.

В качестве объекта обследования нами была выбрана порода пихта. Из таксационных описаний лесничества выбирались выдела по выбранной древесной породе III класса бонитета, для этих выделов фиксировались следующие показатели на отдельных карточках: состав древостоя, возраст, средний диаметр, средняя высота, полнота, запас на 1 га, тип леса. В таблице 1.1 приведена карточка для сбора информации.

Таблица 1.1 - Форма для сбора исходной информации

 

 

 

 

 

 

На каждый класс возраста по породе в пределах класса бонитета необходимо набрать не менее 25-30 карточек. В  выборку включают выдела с долей  участия определенной породы не менее  6 единиц в общем составе насаждений.

По полноте выбираемые выдела должны быть близки к средним или нормальным.

Методика обработки экспериментальных данных.

Обработка экспериментальных данных начинается с сортировки карточек с  исходной информацией. Карточки группируются по классам возраста в пределах класса бонитета. Таким образом, по каждому  классу возраста набирается около 25-30 карточек. В пределах класса возраста по каждому таксационному признаку определяются следующие статистические показатели:

 – среднее значение;

σ_x- среднее квадратическое отклонение;

m - основная ошибка среднего значения;

v - коэффициент варьирования;

p - точность опыта;

m_x - основная ошибка среднего квадратического значения;

m_v - основная ошибка коэффициента варьирования;

Кроме того, определяется достоверность  полученных статистик по результатам  сравнивания расчетных значений критериев Стьюдента (t ,   t_σ, t_v) с его табличным значением при определенном числе степеней свободы.

Формулы для определения  статистических показателей:

              

                                                  = ,                                              (2.1)                     

                                      σ =   ,                                        (2.2)

 

                                            v = *100% ,                                            (2.3)

                                           p = ± *100%,                                         (2.4)

 

                                    m_v = ± * ,                                  (2.5)

 

                                                      t_x =                                                (2.6)

 

                                                t_σ= ;                                                 (2.7)

 

                                                t_v = ;                                                (2.8)

 

Расчет статистических показателей  осуществляется на ПЭВМ IBM.

При условии достоверности статистических показателей они сводятся в таблицу  по классам возраста. ( приложение Б)

Если какой-либо показатель получается недостаточным, то исходные данные добираются. Кроме того, для каждого класса возраста должны быть определены среднеарифметический возраст и полнота. Полученные статистики анализируются, делается оценка точности и изменчивости.

Дальнейшая обработка заключается  в подборе уравнений связи  между средними возрастами и поочередно средними диаметрами, высотам, запасами. Для этого предварительно строятся графики зависимости между средними возрастами по классам и средними диаметрами, средними возрастами и  средними высотами, средними возрастами и средними запасами. Средние запасы по классам возраста берутся из таблиц итогов классов возрастов. По построенным  графикам выбираются формы кривых и  виды уравнений, при помощи которых  можно будет аппроксимировать искомые  зависимости. После решения этих вопросов исходные данные помещаются в ПЭВМ и производится подбор параметров уравнений взаимосвязи и оценка этих уравнений. Результаты расчетов помещаются в таблицу.