Закономерности изменения формы стволов подроста сосны в условиях северного склона Восточного Саяна

В начале девятнадцатого века в практику лесного дела был введён коэффициент, получивший название «видовое число», представляющий отношение объёма древесного ствола к объёму цилиндра, имеющего высоту и диаметр, соответствующие размерам ствола. Применяются несколько типов видовых чисел, наиболее распространенными из которых являются «старое» и «нормальное».

Старое видовое число зависит от высоты (вследствие жесткой привязки основания цилиндра к диаметру ствола на высоте 1,3 м) и уменьшается с её увеличением.

Для того чтобы избежать этого недостатка, по предложению Смолиана, стали исчислять нормальное видовое число. Строится цилиндр в соответствии с диаметром, но на относительной высоте древесного ствола.

Следует отметить, что видовые числа в первую очередь характеризуют полнодревесность ствола, но практически не дают информацию об изменении его диаметра от комля к вершине, то есть о его форме. Более этой цели соответствуют показатели, получившие название «коэффициенты формы», которыми являются отношения диаметра ствола в определённой точке к диаметру на высоте 1,3 м.

История вопроса . Исследованиям формы маломерных стволов около полувека. Чаще всего работы в этой области велись с целью построения нормативов для оценки запасов небольших деревьев в процессе проведения рубок ухода. По мнению Ю.И. Бурневского [1] и П.П. Изюмского [2], первой отечественной работой, посвященной этому вопросу, является статья М.В. Чернобровцева [3], опубликованная им в 1951 году в журнале «Лесное хозяйство». Немного позже появились работы В.К. Захарова [4] и В.К. Захарова, О.А. Трунь, В.С. Мирошниченко, В.Е. Ермакова [5].

Значительный вклад в изучение закономерностей изменения формы стволов молодняков северо-запада страны сделан В.С. Моисеевым [6].

Результатом исследований, проведённых В.И. Шастиным [7] в лесах бассейна р.Иртыш, явились таблицы для определения объёма маломерных стволов для сосны, пихты, берёзы и осины.

В работе Т.А. Пузановой, В.В. Кузмичёва [8] подвергался анализу метод изучения формы стволов в молодняках сосны, найдена зависимость параметров уравнения объёма ствола от долготы местности.

В 1990 году вышло в печать справочное пособие А.Д. Лозового, В.А. Бугаева, А.Н. Смольянова «Таксация тонкомерного леса и недревесного сырья» [9], куда вошёл ряд таблиц для таксации молодняков в отдельных регионах России.

Сведения о различных методах изучения формы маломерных стволов в естественных молодняках и культурах и нормативах их таксации приведены в работах: П.М. Васильева, В.М. Невзорова, А.А. Хирова [10], Г.О. Геркис [11], И.И Гусева [12], Е.Л. Маслакова [13], Н.С. Полончука [14], Н.Т. Смирнова [15], Е.П. Смолоного-ва [16], В.В. Успенского [17] и других.

Древостоям Средней Сибири посвящены работы Ю.В. Селиванова, С. И. Шадрина [18], А.И. Бузыкина, Н.Ф. Марыскина [19]. Последними построена таблица объёмов стволов путём усреднения значений обмеров маломерных стволов модельных деревьев в сосняках восточной части Красноярского края.

Цель работы . Установление закономерностей в характеристиках формы стволов подроста сосны обыкновенной ( Pínus sylvéstris L .) в условиях северного склона Восточного Саяна.

Методы и объекты. В основу работы положены материалы двух пробных площадей. Исследования велись в Дивногорском участковом лесничестве, здесь сосновые насаждения занимают 1342 га, что составляет 22,8 % от всей площади лесничества, имеют средний возраст 141 год. Средний класс бонитета составляет 3,1. Насаждения имеют невысокую относительную полноту – 0,61, средний запас на 1 га равен 240 м³ .

Размер пробных площадей – 0,25 га (50×50 м). Границы проб закреплены визирами, по углам поставлены столбы.

В пределах пробных площадей осуществлялся сплошной перечёт подроста по односантиметровым ступеням толщины на высоте 0,25 м от шейки корня. Каждый десятый экземпляр обмерялся как модель – у него определялся возраст, замерялись высота и диаметры на уровне шейки корня, 1/4, 1/2 и 3/4 высоты дерева.

Первая пробная площадь была заложена под пологом соснового древостоя (средний диаметр 32 см, средняя высота 22 м, полнота 0,5), вторая на прогалине.

Средний возраст подроста на первой пробе 7 лет, на второй 16 лет, состав одинаков – 10С. Количество экземпляров на первой пробной площади – 320 шт/га, на второй пробной площади – 980 шт/га.

Материалы и обсуждения . Полученные полевые данные были подвергнуты первичной статистической обработке. Она показала очень высокую изменчивость (до 83%) учтённых параметров на первой пробной площади и высокую (до 40%) на второй.

Анализ формы ствола подроста сосны велся по значениям коэффициентов формы, которые рассчитывались как:

q1= d1/4/d0.25, q2= d1/2/d0.25, q3= d3/4/d0.25, где q1, q2, q3, – коэффициенты формы;

d 0,25 – диаметр экземпляра на высоте 0,25 м, см;

d 1/4 – диаметр на 1/4 высоты экземпляра, см;

d 1/2 – диаметр на 1/2 высоты экземпляра, см;

d 3/4 – диаметр на 3/4 высоты экземпляра, см.

Анализировались ряды трёх коэффициентов – q 1 , q 2 , q 3 .

В таблице 1 приведены результаты статистической обработки рядов коэффициентов форм.

Результаты статистической обработки рядов коэффициентов формы

Таблица 1

Статистический показатель	Коэффициент формы
	q 1	q 2	q 3
Среднее значение	0,85	0,65	0,48
Точность опыта, %	2,7	3,5	5,6
Коэффициент варьирования, %	13,2	17,4	27,5

Далее был проведён корреляционный анализ, показавший наличие зависимости между диаметром подроста и величиной коэффициентов формы. Зависимость между коэффициентами формы и диаметром ствола была выражена математически; оказалось, что она с высокой степенью достоверности отображается функцией Хоерла (Hoerl Model).

В таблице 2 приведены уравнения связи между коэффициентами формы и диаметром подроста, а также показатели их адекватности.

Уравнения связи между коэффициентами формы и диаметром подроста

Таблица 2

Коэффициент формы	Уравнение связи	R
q1	y=0,967*(1,0037^x)*(x^-0,1048)	0,98
q2	y=0,83*(1,0773^x)*(x^-0,3865)	0,99
q3	y=0,6105*(1,1192^x)*(x^-0,5506)	0,98

Далее была осуществлена попытка построения объёмной таблицы. Для этой цели на основе данных модельных деревьев была построена шкала разрядов высот (табл. 3).

Пределы высоты по разрядам, м

Таблица 3

Разряд высот	Диаметр на высоте 0,25 м
I	3-2	4,3-2,7	5,5-3,7	7-4,7	8,3-5,6	9,8-6,6
II	1,9-1,3	2,6-1,9	3,6-2,5	4,6-3,2	5,5-3,7	6,5-4,3
III	1,2-0,7	1,8-1	2,4-1,4	3,1-1,7	3,6-2	4,2-2,3

Для установления объёмов стволов по разрядам высот строились графические схемы стволов деревьев. В соответствии с величиной диаметра и разрядом высот, стволы на схемах были поделены на секции 0,5 м. На середине каждой секции и конце последней производился замер диаметров. Объём секции определялся по формуле Губера. Объём вершины находился по формуле конуса. Таким образом, объём стволов был получен как сумма объёмов секций и вершины. Рассчитанный ряд объёмов стволов математически выравнивался. В результате была получена таблица объёмов и высот маломерных стволов подроста сосны (табл. 4).

Объёмы (м3) и высота (м) маломерных стволов подроста сосны

Таблица 4

Диаметр на высоте 0,25 м	Разряд высот
	I		II		III
	h, м	v, м3	h, м	v, м3	h, м	v, м3
4	4,6	0,00270	3,1	0,00195	1,9	0,00222
5	5,9	0,00494	4	0,00400	2,4	0,00292
6	7	0,00862	4,6	0,00631	2,8	0,00416
7	8,2	0,01307	5,4	0,00792	3,3	0,00577

Заключение . Таким образом, в результате проведённого исследования установлены некоторые закономерности в динамике формы подроста сосны, которые выразились в установлении зависимости между диаметром маломерного ствола и его коэффициентом формы. Полученные закономерности подвергались математическому моделированию. Построенные модели позволили рассчитать объемную таблицу маломерных стволов подроста сосны, формирующегося под пологом древостоев в условиях северного склона Восточного Саяна.