Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Черемуха Маака (Padus maackii (Rupr.) Kom.) распространена в Приморском и Хабаровском краях, в юго-восточных районах Амурской области. Вниз по Амуру доходит до Мариинска (Булавы), а на запад – до Буреинских гор. Растет одиночно и группами в долинах лесных горных рек и ручьев, преимущественно в их среднем и верхнем течении, часто у каменистых россыпей и скал. В горы поднимается до 800 м над ур. м. [10].

Черемуха Маака привлекает внимание лесоводов как вид, обладающий очень красивой древесиной розовато-коричневого цвета, мягкой, очень легкой, пригодной для производства фанеры и различных поделок. Древесина черемухи с ядром и заболонью состоит из сосудов, волокнистых трахеид, тяжевой и лучевой паренхимы. Ядро красновато-бурое или темно-красное, равномерно окрашенное или в полосах и пятнах более светлых или темных оттенков. Годичные кольца и лучи заметные, просветы сосудов плохо различимы. Граница годичного кольца выражена отчетливо в виде полоски сплюснутых элементов (волокнистых трахеид, паренхимы и сосудов) в 1–3 слоя. Древесина рассеяннососудистая, с некоторой тенденцией к кольцесосудистости [7].

Данный вид широко используется в озеленении не только в ареале естественного произрастания, но и далеко за его пределами. Черемуха зимостойкая, светолюбивая, быстрорастущая, почти не повреждается насекомыми. Декоративна, особенно в аллейных посадках из-за хорошей очищаемости от сучьев, ровных прямых стволов с коричнево-красноватой или золотисто-бурой, блестящей корой. Ветви коричневые, молодые побеги опушенные. Дерево изящно выглядит круглый год, особенно весной во время цветения и осенью – при созревании плодов. Цветки белые, собранные в кисти длиной около 5 см, плоды – черные костянки. В лесу деревья черемухи, как правило, небольших размеров едва достигают 15–17 м высоты при диаметре на высоте груди 28–32 см, на открытых пространства диаметр существенно возрастает, до 40–45 см.

В литературных источниках имеется достаточно сведений о дальневосточных видах рода Padus Mill. Тем не менее до настоящего времени нет данных, касающихся объемных характеристик стволовой древесины черемухи Маака. Отсутствие нормативно-справочных материалов вносит определенные трудности при расчете запаса на единицу площади, особенно в лесопарковых зонах городов и поселков, где разрешена вырубка только сухостойных деревьев. На наш взгляд, решение данного вопроса является своевременным и актуальным при организации рационального природопользования, воспроизводства и сохранения биоразнообразия в естественных и искусственных биогеоценозах Дальнего Востока.

Таким образом, при подготовке данного сообщения основной целью, которую ставили перед собой, было составление нормативно-справочных материалов для ресурсной оценки запасов стволовой древесины черемухи Маака.

Материалы и методы исследования

Полевые работы проводили в Хасанском, Уссурийском, Анучинском и Чугуевском районах Приморского края. В работе были использованы литературные данные и полевые исследования, проведенные нами в 2010–2016 гг. Основное внимание в процессе исследований уделяли вопросам лесоводственного и лесотаксационного характера. При этом применяли методы маршрутных обследований с закладкой пробных площадей (ПП), на которых выполняли весь комплекс лесоводственных и таксационных работ.

В качестве методической основы для построения объемных таблиц нами использовано руководство П.В. Горского [2] с дополнениями и изменениями, вытекающими из особенностей исследуемых древостоев [4, 5, 8]. Экспериментальный материал представлен в количестве 65 шт. учетных деревьев, из них 10 деревьев были срублены на анализ хода роста, 30 растущих деревьев были обмерены с помощью дендрометра «Такс-1» [1, 3], у остальных измеряли диаметр на высоте груди (Dвг) и высота дерева (Н).

Опытные данные группированы по 2-сантиметровым ступеням толщины с учетом степени варьирования формы древесных стволов. Спиленные модельные деревья были раскряжеваны на одно- или двухметровые отрубки в зависимости от длины ствола. На каждом отрубке обмерены диаметры в поперечном сечении в коре и без нее с точностью до 0,1 см. Общая длина ствола определена с точностью до 0,1 м. При обмере учетных деревьев дендрометром «Такс-1» длина секции произвольная, количество замеров (от 6 до 12) зависело от степени сбежистости ствола и его высоты.

Объем ствола дерева зависит от размеров (высоты и диаметра) и от формы ствола. На форму ствола дерева в лесу оказывают влияние многочисленные факторы как внутренней, так и внешней среды, учесть которые в полной мере – задача довольно трудная, а порой и невозможная. Основным показателем, характеризующим форму ствола, является сбег, тесно связанный с полнодревесностью. Для характеристики полнодревесности стволов применены старые видовые числа, которые представляют собой отношение объема ствола к объему цилиндра, построенного по диаметру на высоте груди и имеющего со стволом общую высоту.

Результаты исследования и их обсуждение

В лесах Приморского края черемуха Маака отмечена нами в кленово-лещинных кедровниках с липой и дубом (К-VI), кленово-лещинно-грабовых кедровниках с липой и пихтой цельнолистной (К-VI гр), разнокустарниковых кедровниках с жёлтой берёзой (К-IV), кустарниково-разнотравных кедровниках с ильмом и ясенем (К-VII), в чернопихтарнике кленово-кедровом (Ч-V), в желтоберезовых смешанных лесах (БЖ-У1), Отдельные молодые экземпляры черемухи Маака встречаются в различных типах дубовых лесов. Таксационная характеристика некоторых типов леса приведена в табл. 1.

Камеральная обработка исходного материала начиналась с установления разрядов высот по соотношению диаметров на высоте груди с высотой стволов. В основу расчета шкалы разрядов высот положена обобщающая кривая связи высот и диаметров стволов всей совокупности обмеренных деревьев. Данная кривая рассчитывалась, как среднеарифметическая замеров высот по всем ступеням толщины. Далее эти данные подверглись регрессионному анализу. По нашим данным, обобщающая кривая высот для стволов черемухи Маака выражается логарифмическим уравнением вида

y = a + blgx + clg2x, (1)

где y – обобщающая высота (Ноб), м; а, b, c – постоянные члены уравнения; lg – десятичный логарифм; x – аргумент уравнения, диаметр деревьев на высоте груди (Dвг), см.

В транскрипции для математической информатики уравнение обобщающей кривой для черемухи Маака имеет следующие параметры:

Ноб = –14,681 + 29,79331•log10(Dвг) – – 6,03537•(log10(Dвг))2, (2)

где Ноб – высота, м; Dвг – диаметр на высоте груди (ступени толщины), см.

Уравнение рассчитано в интервале диаметров 6–36 см. Мера связи характеризуется корреляционным отношением h = 0,563 ± 0,19, при этом стандартная ошибка уравнения составила ±3,8 м. Исходя из пределов высот, охватив всю зону рассеивания, была установлена шкала высот, включающая 3 разряда (табл. 2). Интервалы между смежными разрядами высот по модулю колебались от 0,9 м для низших ступеней толщины и до 1,6 м – для высших.

Пределы высот (Нmax и Hmin) по разрядам были выравнены аналитически, в результате регрессионного анализа получены уравнения показательно-степенной функции с экспонентой следующего вида:

y = aebx + с, (3)

где y – пределы высот (Нmax и Hmin), м; а, b, с – постоянные члены уравнения; е – натуральное число; x – аргумент уравнения, диаметр деревьев на высоте груди (Dвг), см.

Таблица 1

Участие черемухи Маака в различных типах леса

Примечание. Бх – бархат амурский (Phelodendron amurense Pupr.); Бм – береза маньчжурская (Betula manshurica Regel), Г – граб сердцелистный (Carpinus cordata Blume L); Д – дуб монгольский (Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb.), Ид – ильм долинный (Ulmus japonica Rehd. Sarg.); К – кедр корейский (Pinus koraiensis Siebold et Zucc); Км – клен мелколистный (Acer, mono Maxim) Лп – липа амурская (Tilia amurensis Rupr.); Ма – маакия амурская (Maackia amurensis Rupr.et Maxim.); Пц – пихта цельнолистная (A. holophylla (Troutv) Maxim.); Чм – черемуха Маака (P. maackii Rupr.Kom.); Ч – черемуха Максимовича (P. maximowiczii (Rupr.) Sokolov); Я – ясень маньчжурский (Fraxinus mandshurica Rupr.).

Таблица 2

Шкала для определения разрядов высот древостоев черемухи Маака

Таблица 3

Параметры уравнения (3) для предельных значений шкалы разрядов высот по черемухе Маака

Примечание: Нmax – верхний предел высоты в разряде, м;

Hmin – нижний предел высоты в разряде, м;

* – в уравнение (3) свободный член с = 0; ** – в уравнение (3) свободный член с = –0,1.

Параметры уравнений для разрядов высот, характеризующие пределы высот Нmax и Hmin, приведены в табл. 3.

Наши исследования показали, что индексы корреляции по С.Н. Свалову [8] для уравнений, приведенных в табл. 2, отличаются незначительно (от 0,995 до 0,997), что говорит о сравнительно высокой степени близости эмпирических данных к аналитическим.

Вторым этапом камеральных работ являлось определение объемных характеристик учетных деревьев. Объем учетных деревьев определялся в коре у сваленных стволов по сложной формуле Губера, а у обмеренных с помощью дендрометра – по сложной формуле средних сечений.

Полученные в результате расчетов объемы стволов по ступеням толщины были выравнены аналитически для каждого разряда высот. Регрессионный анализ показал, что лучшие параметры сглаживания имела показательно-степенная функция с экспонентой:

(4)

где y – объемы стволов (v), м3; а, b, c – постоянные члены уравнения; е – натуральное число; x – аргумент уравнения, диаметр деревьев на высоте груди (Dвг), см.

Таблица 4

Параметры уравнения (4) зависимости объема стволов черемухи Маака от диаметра по разрядам высот

Параметры уравнений, характеризующие объемы стволов по ступеням толщины в пределах разрядов высот, приведены в табл. 4.

Индексы корреляции для уравнений, приведенных в табл. 2, отличаются незначительно (от 0,995 до 0,998), что говорит о сравнительно высокой степени близости эмпирических данных к аналитическим.

Кроме объема стволов черемухи Маака нами была определена доля коры в процентном выражении. Процент коры, полученный как разность объемов в коре и без коры, отнесенная к объему ствола в коре. В результате дисперсионного анализа установлено, что существенной разницы по выходу коры между разрядами высот нет и они относятся к одной генеральной совокупности. Данный вывод с вероятностью 0,95 базируется на фактических показателях критерия Стьюдента (tф), которые для большинства ступеней толщины оказались меньше их стандартного значения (tst).

В результате регрессионного анализа для характеристики доли коры была подобрана гиперболическая функция, имеющая следующий вид:

y = a + b/x, (5)

где y – доля коры от объема ствола в коре (v), %; а, b – постоянные члены уравнения; x – аргумент уравнения, ступени толщины (Dвг), см.

В интерпретации математической информатики данное уравнение (5) для черемухи Маака имеет следующие параметры:

Рк = 4,713458 + 159,2251/Dвг, (6)

где Рк – процент коры, %; Dвг – ступени толщины, см.

Сходность вычисленных по уравнениям величин процентного содержания коры с экспериментальными значениями оказалась достаточно близкой к единице (индекс корреляции равен 0,988).

Аппроксимированные данные объемов стволов по уравнениям (табл. 4) и данные по доле коры, рассчитанные по формулам (4)–(6), сведены в табл. 5.

Таблица 5

Объемы стволов черемухи Маака по разрядам высот

Заключение

Составленные объемные таблицы для стволов черемухи Маака подверглись проверке, которая показала, что точность определения запаса находится в допустимых пределах. Так, ошибка в определении запаса составила ±13 %; при проверке за эталон брался запас, определенный по модельным деревьям. Использование регрессионных уравнений позволит значительно повысить производительность расчетных работ при оценке древесных ресурсов насаждений с участием черемухи Маака. Таблицы объемов для трёх разрядов высот могут использоваться в лесоустроительных работах и быть рекомендованы для применения научным сотрудникам и работникам лесного хозяйства при определении ресурсного потенциала и объемных характеристик деревьев черемухи Маака в естественных и культурных фитоценозах.