Таксационные показатели элементарного древостоя (элемента леса)

Таксационная характеристика насаждения складывается, прежде всего, из детального описания его древостоя. Вместе с тем подробно рассматривают и другие компоненты растительности, а также условия ее произрастания. Сначала определяют таксационные показатели элементов сложного древостоя, на их основе выделяют и описывают ярусы, а затем устанавливают признаки всего древостоя и насаждения в целом (табл. 26).

Таблица 26

Таксационная характеристика насаждения (на 1 га)

Описание сложного древостоя по элементам																	Описание по ярусам
порода (поколение)	происхождение	число деревьев		средние			запас деревьев м3		класс товарности	сумма площадей сечения, м2	относительная полнота	прирост на 1га, м3	класс возраста	преобладающая порода	класс бонитета	тип леса	ярус	состав по породам	средняя высота, м	сумма площадей сечения, м2	относительная полнота	запас, м3
		растущих	сухостойных	возраст, лет	диаметр, см	высота, м	растущих	сухостойных
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23

Для вычисления таксационных показателей используют результаты сплошного перечета деревьев и данные обмера как растущих, так и срубленных модельных или учетных деревьев. Растущие деревья обмеряют для построения графиков высот, позволяющих определить высоту любого дерева в элементарном древостое, а срубленные – для детального сравнительного изучения свойств и признаков разных деревьев и древостоев. Отбор модельных деревьев проводят в заданном проценте от общего числа деревьев способом пропорционально-ступенчатого представительства или ранжированным способом (по диаметрам деревьев, снятым с огивы и соответствующим десяткам накопленных процентов числа деревьев).

Отбор модельных деревьев первым способом в количестве 5% от общего их числа рассмотрим на примере конкретного ряда распределениядеревьев. Расчет числа модельных деревьев и их высот приведен в табл. 27.

Таблица 27

Распределение числа деревьев и их средних высот по ступеням толщины

Показатели	Значения показателей по ступеням толщины
	12	16	20	24	28	32	36	40	44	48	52	56	Итого
Число деревьев	4	17	29	43	62	79	70	51	31	17	8	4	415
Число моделей	–	1	2	2	3	4	4	3	2	–	1	–	22
Средняя высота моделей, м	–	18,1	21,3	21,4	23,9	24,1	25,4	24,7	26,5	26,3	26,0	–	–
Снятые с кривых выровненные высоты, м	17,0	18,7	20,6	22,1	23,2	24,1	24,8	25,4	26,5	26,3	26,5	26,8	–

В элементарном древостое подбирают модельные деревья ступеней, у них измеряют диаметры на 1,3 м с точностью до 0,1 см и высоты высотомером. Значения диаметров и высоты моделей в пределах каждой строки усредняют, после чего строят кривую высот (рис. 25), с которой снимают графически выровненные высоты по ступеням толщины и среднюю высоту 24 м для среднего диаметра древостоя 32 см.

Для построения кривой высот (рис. 25) ось абсцисс делят по числу ступеней толщины на равные между собой отрезки, против середин которых проставляют значения ступеней: 8, 12, 16, 20 и т.д. Устанавливают масштаб для высот деревьев по вертикальной оси. Затем в пределах ступеней отыскивают точки, соответствующие средним диаметрам, и для них по вертикали, также точками, отмечают высоты. Эти точки соединяют ломаной линией и по ней проводят выравнивающую

Рис. 25. Кривая высот

кривую, с которой и снимают среднюювысоту и высоты по ступеням толщины.

Отбирать модели ранжированным способом целесообразно в случаях, когда изучают строение и формирование древостоев с помощью относительных значений признаков по рангам (методом редукционных чисел). Необходимость измерения высот отбираемых модельных деревьев в растущем состоянии обычно отпадает, если они подлежат рубке, хотя полностью не исключается.

Для сокращения трудозатрат при исследованиях можно довести число используемых модельных деревьев до минимума, если подобрать их по средним значениям диаметров для разных частей древостоев (Высоцкий, 1962). Для этого делят древостой общим средним диаметром на медленнорастущую часть А и быстрорастущую часть Б, рассчитывают для них и и дополняют каждую из частей значениями d_min и d_max. По этим пяти диаметрам подбирают модели как для построения графика высот, так и для рубки, исходя из поставленных задач. Для повышения точности результатов число таких моделей может быть взято больше в 2 и более раза или увеличено количество частей и вычисляемых диаметров , , , , , , . Вместе с крайними значениями число значений диаметров и подбираемых по ним деревьев будет равно 9. Диаметры и высоты таких растущих деревьев по частям древостоя могут быть использованы для построения графиков высот и для отбора моделей в рубку.

Для каждого элемента сложного древостоя указывают породу, поколение и происхождение. Происхождение (естественное, искусственное, семенное, порослевое) устанавливают в натуре и учитывают его при выделении и выборе насаждений для закладки пробных площадей, используют для определения класса бонитета и анализа полученных данных.

Возраст искусственного древостоя определяют по материалам лесоустройства и технической документации лесничества, а средний возраст элементарных естественных древостоев – путем подсчета годичных слоев на пнях спиленных модельных или учетных деревьев. Следует иметь в виду, что средний возраст как среднеарифметическое значение из возрастов срубленных деревьев определяют только по учетным деревьям и при отборе деревьев ранжированным способом. При небольшом количестве моделей средний возраст определяют как среднее арифметическое из возрастов деревьев, представляющих наиболее населенные ступени толщины или, наконец, как среднеарифметическое из возрастов взятых средних моделей, подобранных по средним расчетным значениям показателей деревьев всего древостоя.

По моделям, взятым от ступеней толщины, средний возраст древостоя элемента леса точнее определяют как средневзвешенный через суммы площадей сечений деревьев ступеней толщины:

Суммы площадей сечений деревьев по ступеням толщины устанавливают при расчете среднеквадратических d_ср.

Для определения среднего диаметра древостоя элемента леса выполняют следующие действия:

– с помощью специальных таблиц (Нормативно-справочные материалы. УГЛТУ, 2002.Табл.1.1) находят сумму площадей сечения каждой ступени, в итоге получают сумму площадей сечений всех деревьев древостоя на высоте груди (∑G_1,3);

– путем деления ∑G_1,3 на общее число деревьев N определяют среднюю площадь сечения g_ср;

– по g_ср устанавливают соответствующий ей средний диаметр d_ср. по тем же таблицам (обратным действием) или по формуле:

Пример: ∑G_1,3= 14,135 м², N = 259. Необходимо определить средний диаметр. Сначала находят среднюю площадь сечения: . По таблицам устанавливают, что площади сечения g_ср = 0,0546 м²соответствует d_ср = 26,4 см.

Среднюю высоту элементарного древостоя определяют по кривой высот, которую строят по результатам измерений диаметров и высот деревьев, отбираемых по ступеням толщины, рангам или частям древостоев (рис. 25). На оси абсцисс находят значение среднего диаметра, из которого восстанавливают перпендикуляр до пересечения с выровненной кривой. Из точки пересечения проводят параллельно оси абсцисс линию до оси ординат, с которой снимают значение средней высоты (h_cp). Аналогично с помощью таких кривых снимают выровненные высоты по ступеням толщины, рангам и частям древостоев.

Запас элементарных древостоев может быть определен разными способами по объемам модельных деревьев или по таблицам.

Способ 1. По модельным деревьям, взятым по ступеням толщины. Запас на пробной площади определяют по формуле:

где: М – запас, м³;

∑V и ∑g – суммы объемов и площадей сечений модельных деревьев ступеней толщины;

∑G – сумма площадей сечений на высоте 1,3 м всех учтенных на пробной площади деревьев.

Способ 2. При отборе модельных деревьев по рангам диаметров деревьев формула имеет вид:

где: и – соответственно объемы и площади сечений деревьев с показателями рангов 0; 10; 20; …100%,

∑G – сумма площадей сечений всех учтённых на пробной площади деревьев.

Способ 3. С помощью видовой высоты (fh). Ее берут из таблиц для соответствующих породы и значения средней высоты (Нормативно-справочные материалы УГЛТУ. 2002. Табл. 11,1 – 11,7); формула для расчета запаса имеет следующий вид:

где: ∑G_1,3 – сумма площадей сечений всех учтенных деревьев на пробной площади.

Способ 4. По объемам срубленных средних модельных деревьев. Если средние диаметры общие ( ) и по частям древостоев ( ) определяют как среднеквадратические (через средние площади сечений деревьев), то для расчета запаса применяют формулы:

где: М – запас древесины в древостое;

V – объемы средних модельных деревьев;

∑G – сумма площадей сечений деревьев в древостое;

g– площади поперечного сечения средних модельных деревьев.

Способ 5. С использованием среднеарифметических диаметров применяют формулы:

где: М – запас древостоя на пробной площади;

V – объемы средних модельных деревьев;

∑d – суммы диаметров деревьев частей древостоя и средних моделей.

Способ 6. Для определения запасов элементарных древостоев применяют таблицы объемов (Нормативно-справочные материалы УГЛТУ, 2002. Табл. 2.1 – 2.6, 3.1 – 3.3, 4.1 – 4.8), входами в которые служат древесная порода, средние диаметр и высота древостоя (или высоты по ступеням толщины сплошного перечета деревьев).

Способ 7. Способ скользящего диаметра. Модельные деревья, отобранные по частям древостоев, используют для определения запаса (Смолоногов, Чернов, 2003). Этот оригинальный способ отсутствует в учебной литературе, поэтому необходимо дать о нем более подробную информацию.

После сплошного перечета и последующего измерения диаметров и высот 15 – 20 деревьев разных ступеней толщины строят график высот, с которого снимают выровненные высоты по ступеням толщины. Затем отбирают для рубки деревья из тонкомерной, средний и толстомерной частей древостоя (можно выбрать и срубить средние по диаметру деревья из частей А, А+Б и Б). У них определяют объемы стволов по сложной формуле Губера, высоты, диаметры на высоте 1,3 м и вычисляют скользящий диаметр по формуле:

где:g_c– площадь поперечного сечения для скользящего диаметра,полученная как частное от деления

d_c– скользящий диаметр;

V – объем ствола дерева;

h – высота дерева.

Затем строят график зависимости между диаметрами на 1,3 м и скользящими. Выравнивание точек выполняют с графически (зависимость прямолинейная) или аналитически с использованием компьютера и прикладной программы к нему. Объемы стволов в ступенях толщины вычисляют по выровненным значениям скользящего диаметра по формуле:

где: V – объем ствола;

d_c– скользящий диаметр;

h – высота дерева.

Умножением объема одного дерева на число деревьев определяют запас стволовой древесины в ступени толщины; сложением запасов ступеней получают запас стволовой древесины на пробной площади и переводят его на 1 га.

Классы товарности древостоев старшего возраста определяют по проценту выхода деловой древесины или проценту деловых стволов от общего их числа по специальной таблице (Нормативно-справочные материалы. УГЛТУ, 2002. Табл. 13.2). Сумма площадей сечения деревьев (∑G) на высоте груди (l,3 м) была ранее вычислена при расчете среднего диаметра древостоя. Ее, как и число деревьев (N) и запас (М) древостоя, переводят на 1га, а затем по стандартным таблицам или таблицам хода роста определяют и рассчитывают относительную полноту (Р) по формуле:

где: и – суммы площадей сечений на высоте 1,3 м конкретного древостоя и нормативного из таблиц соответственно.

Способы определения текущего прироста древостоев

Прирост древесины – важнейший показатель производительности древостоев и критерий оценки эффективности лесохозяйственных мероприятий. Между тем его определение часто связано с трудоемкими измерениями и расчетами, что нередко вынуждает прибегать к использованию упрощенных и менее точных способов.

При определении текущих приростов древесины путем однократных обмеров на временных пробных площадях после проведения перечета срубают 10 – 20 модельных деревьев, отобранных описанным выше способом пропорционально ступенчатого представительства, и у каждого из них определяют текущий годичный прирост по объему ствола. Затем годичный текущий прирост всего древостоя вычисляется по формуле:

где: , и.т.д. – сумма текущих приростов моделей ступеней толщины;

, – сумма площадей сечений моделей по ступеням толщины;

, – сумма площадей сечений деревьев отдельных ступеней толщины.

Точность определения прироста этим методом не ниже ±10%. Однако, несмотря на высокую точность, этот метод ввиду его трудоемкости, связанной с необходимостью рубки модельных деревьев, находит ограниченное применение в практике, но может быть рекомендован для научно-исследовательских работ и оценки точности других, более простых методов определения текущего прироста.

Для быстрого и с меньшими трудозатратами определения процента текущего прироста древесины применяют упрощенные(приближенные) методы. Они базируются на измерении только радиального прироста (прироста по диаметру) на высоте 1,3 м у растущих деревьев. Последующий переход к проценту объёмного прироста (прирост по запасу) осуществляют корректированием Pdна некоторый коэффициент Kпо типу:

Pv = Pd K(30)

или путем дополнения прироста по диаметру (площади сечения) данными, позволяющими учесть прирост по высоте (видовой высоте) по типу:

P_M = P_G + P_hf, (31)

Рассмотрим некоторые из этих способов.

1. По растущим модельным деревьям. Процент объемного прироста древесины каждого из них определен по формуле Шнейдера, Турского или формуле Борггреве:

где:i – средняя ширина годичного слоя в 1 см радиуса ствола на высоте 1,3 м, определяемая с помощью приростного бурава у 12 – 15 модельных деревьев, отбираемых по способу случайной выборки;

d – диаметры моделей на высоте груди без коры.

Коэффициент «K» берут из вспомогательной таблицы, исходя из энергии роста в высоту и протяженности кроны как среднего значения для взятых моделей (табл. 24)

При определении процента объемного прироста моделей по формулам Шнейдера и Турского рассчитывают среднеарифметическое значение P_V, которое принимают как процент прироста по запасу для древостоя.

2. Способ В. Джурджу. По этому способу вначале также определяют процент текущего прироста P_M, а по нему абсолютный текущий прирост насаждений Z_M. Расчеты ведут по следующим формулам:

где: ΣZ_r– сумма годичных приростов по радиусу на высоте 1,3 м, определяемая по данным измерения кернов древесины, взятых приростным буравом у 18 – 22 растущих деревьев, отобранных случайной выборкой в центральных ступенях толщины;

Σd – сумма диаметров в коре этих же моделей;

K_d и K_м – коэффициенты для перевода показателей диаметра и запаса древесины в коре к диаметру и запасу без коры (табл. 28);

P_HF – процент прироста по видовой высоте, определяемый в зависимости от породы, класса бонитета и возраста (табл. 29);

M – запас древостоя насаждения.

Таблица 28

Коэффициенты для перевода показателей диаметра и запаса древесины в коре к показателям без коры

Средний диаметр, см	Сосна		Ель		Дуб		Береза		Осина
	Kd	KM	Kd	KM	Kd	KM	Kd	KM	Kd	KM
10	471	0,86	442	0,85	453	0,71	440	0,85	480	0,82
12	465	0,87	437	0,86	450	0,72	440	0,86	468	0,83
14	462	0,87	435	0,87	450	0,74	440	0,86	461	0,85
16	459	0,87	431	0,87	450	0,76	441	0,86	454	0,86
20	454	0,87	430	0,88	450	0,78	441	0,87	446	0,86
24	453	0,87	430	0,89	448	0,80	442	0,87	443	0,87
28	453	0,88	428	0,90	445	0,81	442	0,87	440	0,88

Таблица 29

Проценты прироста древостоев по видовой высоте (выдержка)

Класс бонитета	Возраст, лет
	30	35	40	50	60	70	80	90	100
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Сосна
Ia	2,90	2,37	1,97	1,42	1,06	0,82	0,64	0,51	0,42
I	2,87	2,42	2,00	1,46	1,07	0,82	0,64	0,51	0,41
II	2,97	2,49	2,07	1,48	1,08	0,82	0,65	0,51	0,40
III	3,16	2,63	2,24	1,61	1,13	0,87	0,67	0,52	0,41
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
IV	3,03	2,57	2,21	1,64	1,24	0,93	0,70	0,53	0,41
V	3,05	2,61	2,25	1,69	1,29	0,98	0,73	0,54	0,41
Ель
Ia	3,27	2,90	2,41	1,62	1,18	0,86	0,67	0,50	0,41
I	3,05	2,74	2,42	1,85	1,39	1,03	0,77	0,61	0,50
II	2,95	2,70	2,45	1,94	1,51	1,11	0,87	0,70	0,55
III	2,74	2,63	2,43	1,98	1,60	1,22	0,92	0,72	0,54
IV	2,59	2,50	2,35	1,98	1,55	1,22	0,94	0,73	0,53
V	0,05	2,17	2,19	1,96	1,57	1,20	0,90	0,70	0,51

Пример. Требуется определить текущий прирост древостоя 40-летнего соснового насаждения II класса бонитета, имеющего запас 200 /га и средний диаметр 16 см. По данным обмера 20 растущих моделей установлено: ∑Zr = 3,4 см и ∑d = 320 см. Соответственно этим данным по таблицам находим: Kd = 459.

K_M = 0,87 и P_HF= 2,07%. Подставляя эти величины в приведенные выше формулы, получим:

Как видно из изложенного, оба способа достаточно просты, они не требуют выполнения трудоемких работ по закладке пробных площадей, перечету деревьев, рубке и обмеру моделей. При указанном числе растущих моделей и правильном их подборе они обеспечивают точность ± 10 – 12 %.

3. По таблицам для таксации текущего прироста насаждений. Этот способ является наиболее простым и не требует трудоемких измерений в натуре и сложных вычислений. Составленные на разной методической основе таблицы различаются как по конструкции (содержат разное число входов, предназначенные для определения процентов прироста или их абсолютных значений), так и по точности. В общем случае такие таблицы тем точнее, чем большее число входов (факторов, влияющих на прирост) они содержат. При обеспечении одинаковой точности результатов таблицы процентов прироста содержат меньшее число входов, т. е. они более компактны, чем таблицы абсолютных значений прироста.

Для определения текущего прироста древостоя наиболее приемлемы (по точности) таблицы, которые в качестве одного их входов содержат измеряемую в натуре ширину годичного слоя. Это позволяет учесть большинство факторов, влияющих на прирост. В качестве примера таблиц подобной конструкции приводим краткую выдержку из таблиц процентов текущего прироста проф. В.В. Антанайтиса (табл. 30).

Таблица 30

Проценты текущего прироста еловых древостоев

Возраст лет	Средний диаметр в коре, см.	Проценты прироста по запасу при средней ширине годичного слоя, мм
		0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8
40	8	3,2	4,2	5,1	6,1	7,1	8,0	9,0	9,9	10,8
	12	2,9	3,5	4,2	4,8	5,5	6,1	6,8	7,4	8,0
	16	2,7	3,2	3,7	4,2	4,7	5,2	5,6	6,1	6,6
	20	2,6	3,0	3,4	3,8	4,2	4,6	5,0	5,3	5,7

Чтобы определить текущий прирост с помощью этой таблицы, устанавливают запас и возраст насаждения по элементам леса, а по данным обмера 20 – 30 растущих деревьев вычисляют средний диаметр в коре и среднюю ширину годичного слоя за «n» лет на высоте 1,3 м. По этим данным из таблицы находят процент текущего прироста, а затем умножая его на запас и деля на 100%, получают величину текущего прироста в кубометрах. Точность определения «Zм» по таблицам подобной конструкции колеблется в пределах ±12 – 15 % при трудозатратах 20 – 30 мин на каждый элемент леса.

Для непосредственного определения абсолютной величины текущего прироста проф. В.В. Антанайтис рекомендует таблицу следующей конструкции (табл. 31):

Таблица 31

Текущий прирост по запасу сосновых древостоев 1 класса бонитета

Возраст, лет	Диаметр, см	Сумма площадей сечений, м2/га
		24					26
		Средняя ширина годичного слоя.
		0,6	0,8	1,0	1,2	0,6		0,8	1,0	1,2	1,4
50	18	5,7	6,9	7,7	8,6	6,3		7,5	8,4	9,4	10,3
	20	5,6	6,4	6,1	7,7	7,1		7,0	7,7	8,4	9,4
	22	5,4	6,1	6,6	7,3	5,8		6,8	7,3	7,9	8,9
	24	5,1	5,7	6,4	6,9	5,6		6,3	7,0	7,4	8,4