Типы роста древостоев

Ход роста деревьев и насаждений стал предметом изучения с самого начала зарождения лесного хозяйства. Первые таблицы хода роста в нашей стране были составлены в 40-х годах ХIХ столетия А.Р. Варгасом де Бедемаром.

К настоящему времени усилиями многих поколений отечественных и зарубежных исследователей составлено очень большое число таблиц хода роста, характеризующих рост и продуктивность насаждений разных древесных пород, географических районов и условий местопроизрастания. Только в нашей стране их насчитывается около 500 наименований (свыше 2 тыс. рядов роста).

Сравнительный анализ данных этих таблиц показывает, что среди них есть много сходных по динамике абсолютных значений таксационных показателей, а еще больше по темпу (скорости) изменения этих показателей. Это свидетельствует о возможности их группировки по сходству и различию и систематизации всего разнообразия линий хода роста по каждому таксационному показателю вокруг относительно небольшого числа типовых рядов роста.. Вэтом нетрудно убедиться, если путем несложных преобразований данные таблиц хода роста привести к сравнимому виду. Это можно сделать с помощью метода индексов, когда одно из значений таксационного показателя возрастного ряда (например в 100 лет) принять за единицу (за 100 или 1000), а в остальных возрастах выразить в долях от него (табл. 5).

Как следует из таблицы, ход роста древостоев, относящихся к разным природным районам и условиям местопроизрастания, хотя и различен по абсолютным значениям высот, но почти полностью идентичен по темпу (скорости) изменения с возрастом их относительных значений, т. е. эти древостои могут характеризоваться одним типом роста в высоту.

5. Ход роста в высоту сосновых древостоев (в абсолютных и относительных величинах)

Осуществив подобное преобразование всех таблиц хода роста и наложив полученные относительные (индексные) ряды динамики каждого в отдельности таксационного показателя (по породе) на общий график, выявляем поле кривых, охватывающее все природное разнообразие хода роста древостоев. Это ограниченное в относительно узких пределах поле кривых можно, разделить (с заданной точностью) на ряд полосок и каждую из них характеризовать некоторой средней (типичной) кривой, совокупность которых и образует систему типовых рядов хода роста.

Пример такой системы для роста в высоту сосновых насаждений представлен в табл. 6, а ее графическое отображение на рис. 6.4.

6. Типовые ряды хода роста в высоту сосновых древостоев

Аналогичные системы типовых рядов роста составлены по всем таксационным показателям для основных лесообразующих пород страны.

Таким образом, тип роста -это численный показатель, характеризующий относительную скорость (темп) изменения таксационного показателя (высоты, диаметра, запаса и др.) во времени, т. е. это динамический показатель, определяющий вид кривой хода роста. Установлено, что в нормальных насаждениях порядковый номер типа роста в 75...80% случаев сохраняется без изменения на протяжении всей их жизни.

Система типов роста представляет собой сводку систематизированных с определенной (заданной) градацией типовых моделей роста по отдельным породам и таксационным показателям. Эта система имеет всеобщее значение, она охватывает и моделирует все природное разнообразие линий роста насаждений, развивавшихся без нарушения естественного хода их развития. По ним, зная класс роста (значение таксационного показателя в исходном 100-летнем возрасте) и порядковый номер типа роста, можно определить (восстановить, контролировать прогнозировать) ход роста насаждений любого района и условий местопроизрастания.

Подобная типизация, сокращая до целесообразного минимума число рядов роста, позволяет:

Ø осуществить классификацию существующих таблиц хода роста по их сходству и различию, дать им качественную оценку (выявить и устранить недостатки) и привести все таблицы хода роста в единую и строгую систему;

Ø выявить общие закономерности и численно охарактеризовать географические различия и особенности роста насаждений различных древесных пород, районов и условий местопроизрастания;

Ø разработать более эффективную методику составления таблиц хода роста;

Ø разработать таксационное районирование лесов и построить единую для страны систему общих, и региональных нормативов для лесоинвентаризационных работ.

МЕТОДЫ СОСТАВЛЕНИЯ ТАБЛИЦ ХОДА РОСТА

Метод повторных наблюдений на постоянных пробных площадях.

При этом методе в избранном для изучения молодом насаждении закладывается постоянная пробная площадь, на которой производятся все необходимые первоначальные измерения и устанавливается ее исходная таксационная характеристика (число деревьев, состав, средние высота и диаметр, запас и др.). Затем в течение длительного периода времени (в пре- деле, в течение всей жизни насаждения) на этой постоянной пробной площади ведутся периодически повторяющиеся (через каждые 5...10 лет) аналогичные наблюдения и измерения. В результате полученные данные позволяют проследить динамику всех таксационных показателей в различные возрастные периоды жизни насаждения и составить табличную модель его роста и развития.

Среди всех методов составления таблиц хода роста изложенный метод наиболее точен и надежен. Однако, учитывая то, что продолжительность жизни многих древесных пород исчисляется десятками и даже сотнями лет, организовать преемственность таких длительных наблюдений и обеспечить сохранность объектов исследований очень сложно. Поэтому составленных этим методом таблиц хода роста практически нет или они ограничиваются только определенным возрастным периодом жизни насаждения.

С целью сокращения периода наблюдений и составления таблиц хода роста в более короткие сроки (10...20 лет), можно рекомендовать следующее (Гейер, 1857). В нескольких насаждениях, различающихся по возрасту на 20...30 лет, но относящихся к одному естественному ряду роста и развития, одновременно закладываются постоянные пробные площади, на которых с интервалом в 5 лет проводятся повторные (3...4 -кратные) обмеры и вычисляются все необходимые для составления таблиц хода роста таксационные показатели. При этом под естественным рядом понимается совокупность разных по возрасту, но однородных по биологическим и экологическим признакам (классу бонитета и типу, леса) насаждений, характеризующихся одинаковым ходом роста и развития.

Полученные на всех пробных площадях данные отдельно по каждому таксационному показателю (например, средней высоте) наносят на один общий график, на котором по оси абсцисс откладывают возрасты, а по оси ординат - средние высоты (рис. 6.5). Если концы отрезков кривых, полученных по данным отдельных пробных площадей, близки между собой и являются как бы продолжением один другого и их можно заменить одной общей кривой хода роста в высоту, то можно быть уверенным, что объекты наблюдений выбраны правильно, так как пробные площади заложены в однородных насаждениях, характеризующих один естественный ряд роста и развития. Если же данные какой-либо пробной площади будут сильно отличаться от общей кривой, то она, исключается из дальнейшего анализа, как относящаяся к другому ряду роста.

С аналогичных графиков, построенных по остальным таксационным показателям, снимают их выравненные значения для всего возрастного диапазона и таким образом получают данные для составления таблиц хода роста.

Достоинством метода, помимо сокращения времени на составление таблиц хода роста, является то, что он позволяет выявить величину отпада и общую продуктивность насаждения. Но несмотря на это, метод применяется редко, так как для его реализации требуется все же достаточно продолжительный (10..20 лет) период времени.

В научно-исследовательских работах и производственных условиях при необходимости составления таблиц хода роста в еще более сжатые сроки (1...2 года) чаще применяют другие методы, основывающиеся на данных однократных обмеров разных по возрасту насаждений, в которых закладываются временные пробные площади. Основным условием, определяющим качество таблиц хода роста при этих методах их составления, является правильный выбор насаждений, относящихся к одному естественному ряду роста и развития. В зависимости от того, как решается эта задача, различают несколько методов: аналитический, или метод указательных насаждений, статистический, или метод полосок, ЦНИИЛХа, ВНИИЛМа, типологический и их различные комбинации.

Метод указательных насаждений. Разработан в середине прошлого века (Т. Гартиг, 1847; Р. Гартиг, 1865) и развит трудами многих зарубежных и отечественных ученых.

Характерной особенностью метода является то, что подбор различающихся по возрасту насаждений одного естественного ряда роста и развития для закладки в них пробных площадей, производится не только по сходству условий местопроизрастания (типа леса) и режима выращивания, но и данных анализов стволов модельных деревьев. Для этого в высокополнотном (нормальном) и наиболее старом, так называемом указательном насаждении, отнесенном к выбранному для исследования типу леса (если таблицы составляются по типам леса) или классу бонитета (если в основу таблиц положен класс бонитета), закладывается пробная площадь. На ней перечислительными и измерительными методами определяют все таксационные показатели: среднюю высоту, средний диаметр, число деревьев, сумму площадей сечений, запас и т. д. Затем из числа наиболее крупных (имеющих нормальный рост в течение всей жизни) деревьев срубают несколько (3...5) моделей и производят их полный анализ, который позволяет установить ход роста этих деревьев по высоте, диаметру и видовому числу. По этой причине метод иногда называют аналитическим.

Руководствуясь выявленными путем анализа линиями хода роста (прежде всего в высоту), подыскивают другие, более молодые по возрасту насаждения, следя за тем, чтобы они по своим таксационным признакам, условиям местопроизрастания (типу леса) и режиму выращивания соответствовали показателям указательного насаждения.

Чтобы убедиться, что подобранные насаждения относятся к одному естественному ряду роста и развития, еще до закладки пробных площадей в них аналогичным порядком отбирают (из числа наиболее крупных), срубают и анализируют по несколько модельных деревьев.

Данные анализов всех моделей наносят на один общий график, где по оси абсцисс откладывают возрасты, а по оси ординат - высоты (диаметры).

Близкое совпадение линий динамики этих показателей с данными указательного насаждения свидетельствует о том, что подобранные насаждения относятся к одному естественному ряду роста и развития -(составляют отдельные его звенья). На рис. 6.6 показана схема расположения древостоев, относящихся к одному естественному ряду.

В подобранных таким путем насаждениях закладывают временные пробные площади, на которых обычным порядком определяют все таксационные показатели. В результате получают последовательный ряд данных, характеризующих изменение с возрастом таксационных показателей одной линии развития, начиная с самого молодого и кончая указательным насаждением. После графического или аналитического выравнивания полученных данных производят их взаимную увязку и составляют таблицы хода роста.

Число пробных площадей n, необходимое. для составления таблицы хода роста одного ряда развития, рассчитывают, исходя из заданной точности р определения таксационных показателей (обычно запаса) и их изменчивости C по формуле n=(t*Vd/P)²

Так, для достижения точности ±10% в определении запаса (при его изменчивости ±17 %) и первом пороговом уровне доверительной вероятности (Р=0,683) необходимо заложить 3 пробные площади на каждый класс возраста: п=17²/10²=2,9=3. На втором пороговом уровне при t=1,96 объем выборки должен быть почти в два раза больше (6 ПП).

Общее число пробных площадей для всего ряда развития равно произведению этой величины на число классов возраста. Так, при возрасте указательного насаждения 160 лет и 20-летних классах возраста оно равно: n=3(160:20) =24.

Размеры пробных площадей выбираются с таким расчетом, чтобы число деревьев на каждом из них было около 200 (в молодняках несколько больше, а спелых и перестойных насаждениях несколько меньше).

Достоинством изложенного метода является то, что он обеспечивает объективный подбор насаждений одного естественного ряда и позволяет за короткий срок собрать необходимый для составления таблиц хода роста полевой материал. Недостатком его следует считать отсутствие уверенности в правильном выборе самого указательного насаждения, что может от- разиться на точности подбора остальных более молодых звеньев этого ряда.

Метод ВНИИЛМа. Основывается на выявленных закономерностях в ходе роста насаждений. Главной отличительной особенностью метода является то, что для выявления динамики всех основных таксационных показателей (высоты, диаметра, суммы площадей сечений, видового числа и текущего прироста по запасу) насаждений используются предложенные выше системы типовых моделей роста (см. табл. 6). Это позволяет резко сократить необходимый объем экспериментального материала и составлять таблицы хода роста по данным пробных площадей, закладываемых лишь в трех опорных возрастах: начале, середине и конце исследуемых рядов роста. Восстановление линии роста во всех промежуточных возрастах осуществляется с помощью типовых моделей, подбираемых либо непосредственным сравнением табличных и опытных данных в опорных возрастах (такое сравнение можно делать и графически), либо путем вычисления и сравнения числовых показателей К характеризующих тип кривой хода роста:

где Т₁ Т₂ Т₃ - значения таксационного показателя в начале, середине и в конце ряда.

Пример. Допустим, что по данным пробных площадей, характеризующим рост сосновых насаждений одного ряда развития, получены следующие значения средних высот, м: в 50 лет 13,8, в 100 лет 21,3, 150 лет 24,2. Вычис- ленный по этим данным коэффициент К равен: К=(24,2 - 13,8):21,3=0,488.

Аналогичные коэффициенты, полученные по данным таблицы типов роста в высоту (см. табл. 6), равны:

Сравнение К, полученного опытным путем с табличными показывает, что экспериментальный ряд может быть характеризован 8 (точнее 7,8) типом ро- ста.

Теперь, чтобы восстановить ход роста в высоту всего исследуемого ряда, достаточно умножить значение абсолютной высоты в 100 лет (21,3 м) на индексы высот таблицы типов роста для 8 (точнее 7,8) типа роста (табл. 7).

7. Ход роста в высоту сосновых насаждений

Сравнение полученных таким путем данных с фактическими (взятыми из таблиц хода роста Миловановича и Оленичева для Среднего Урала) обнаруживает почти полное их совпадение, что служит подтверждением как приемлемости самого метода, так и правильности произведенных расчетов.

Если возрасты опорных точек окажутся не кратными значениям возрастного интервала таблиц типов роста, их промежуточные величины находятся линейной интерполяцией.

Описанным способом устанавливается ход роста по всем перечисленным выше основным таксационным показателям. Остальные находятся по известным функциональным связям.

Выбор положения опорных точек возрастного ряда определяется требованием соблюдения достаточной удаленности их друг от друга, возрастом указательного (самого старшего) насаждения и конструктивными особенностями системы типов роста. Для хвойных и твердолиственных пород в качестве придержки рекомендованы 50, 100 и 150 лет, для мягколиственных - 20, 50 и 80 лет.

Объем экспериментального материала, рассчитанный из необходимости получения 5 %-ной точности таксационной характеристики насаждений в опорных возрастах и выявления типичной для них линии роста, равен 10 пробным площадям: 4 в начале и по 3 в середине и конце ряда.

Из других принципиальных положений метода отметим следующие:

1. Метод позволяет составлять таблицы хода роста как по классам бонитета, так и типам леса. В первом случае класс бонитета для всего ряда развития устанавливается по возрасту и средней высоте только указательного насаждения.

2. Подбор пробных площадей одного естественного ряда развития осуществляется по методу указательных насаждений. Принадлежность самих указательных насаждений к исследуемому естественному ряду устанавливается путем уточненной оценки его основных таксационных показателей. Подбор пробных площадей в двух других опорных возрастах производится по сходству типов леса и значений верхней высоты и доминирующего диаметра с данными анализа трех наиболее крупных стволов указательного насаждения.

3. Пробные площади закладываются в сомкнутых, одновозрастных и чистых по составу насаждениях с отсутствием признаков нарушения нормального хода развития. В качестве дополнительных критериев для оценки степени нормальности выбранных насаждений используются эталонные значения сумм площадей сечений и соотношения средних диаметров и высот нормальных насаждений (берутся из таксационных справочников).

4. Перечет деревьев на пробных площадях производится с делением на растущие и отпад (вместо прежнего субъективного деления насаждения на главную и подчиненную части).

5. Общая продуктивность всего насаждения определяется через показатели текущего прироста по запасу.

По оценке ряда исследователей, осуществивших проверку метода, он прост и доступен по технике исполнения, обеспечивает объективность подбора естественного ряда, надежность и точность получаемых результатов при экономии трудовых и денежных затрат в 2...3 раза по сравнению с другими известными методами.

Дата добавления: 2014-01-04