Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

CLASSIFYING SPECIMEN WITHIN CONIFEROUS PLANTATIONS OF NATURAL ORIGIN IN ORDER TO ASSESS THEIR VARIABILITY

Nikolaeva I.O. 1 Solovev V.M. 1
1 Ural State Forest Engineering University
The degree of specimen variability in standings and structure of coniferous standings of natural genesis has been studied. While studying coniferous standings, we used the method of classifying specimen in tree standings according to their position within biogroup of mutual growing and their height. Calculating specimen within standings according to class of relative location and their classification considers multi-dimensional analysis of ecologic component of forest societies that leads to establishment of completely different principles of cutting that imply selection of specimen, left for growing, as well as cut trees, and it depends upon ecologic direction of forestry enterprises according to categories of forests. At the example of dense 40-year standings of ordinary pine in Verkhoturskiy forestry of Sverdlovsk region (58° 49\' N, 60° 55\' E) we studied potential of facilitating the presented systematization of standings in order to evaluate variability of specimen within standings as well as their structure. Within standings on the whole distribution of specimen is defined by assymetrical distribution in accordance with relative degrees of width, mainly due to trees, lagging in growth. Structure of the studied standings in correspondence to classes of relative location (I-V) was studied via method of reduction numbers, in other words, in accordance with conditional values of indexes in accordance to their rank. Implementing method of conditional values of index according to rank and considering distribution of species within standings according to their diameter allows us to discover structure of standings at the foundation of all forestry-taxation data simultaneously, and is defines this method as more preferable than method of distributing specimen in accordance with rows. Implementing method of specimen distribution according to their conditional location within standings as well as method of reduction numbers according to ranks in complex (system analysis of standings) guarantees revelation of distinctive characteristics in structure of forest standings, and it can assist us in improvement of forestry-ecological efficiency of forest management measures within standings.
specimen variability
assessment of taxation indicators
coniferous standings
growth of standings
reduction numbers
structure of standings
Middle Urals
Sverdlovsk region

Изменчивость особей в насаждениях при совокупном произрастании в достаточной мере не исследована [1]. Это связано с трудностями выполнения продолжительных непрерывных исследований за определенными насаждениями, а также недостаточной изученностью параметров возобновления, структуры, а также развития насаждений на первоначальных этапах существования [2]. При этом следует отметить, что изменчивость особей в древостое может быть максимально подробно описана при использовании классификации деревьев по условному расположению, состоянию а также росту. Однако в регламентирующих документах по ведению лесного хозяйства [3–5] и проведению лесоустроительных работ [6], таксация насаждений при проведении рубок ухода предусматривает лишь разделение особей в насаждении на нежелательные, вспомогательные, а также лучшие, без учета специфики определенных насаждений в части пространственной структуры. Если принять во внимание то, что все без исключения особи в насаждении имеют устойчивое ранговое положение в группах совместного произрастания с момента формирования [7], а характеристики и свойства каждой особи сопряжены с их расположением по отношению к другим деревьям в биогруппах [8], то следует учитывать, что при рубках ухода рациональнее будет разделять особи в насаждении на классы по вертикальному положению (I–V) и на подклассы (а, б, в) по горизонтальному положению (рис. 1). При этом оценку состояния древесных растений рекомендовано осуществлять согласно уровню их межиндивидуальной а также эндогенной дифференциации [9].

nik1.tif

Рис. 1. Схема разделения особей в насаждении по относительному положению на классы и подклассы

При проведении перечета деревьев в насаждении производится учет особей по состоянию с разделением на жизнеспособные (Ж), сомнительные (С), отмирающие (О) и умершие (М) [10], а также по общепризнанным категориям.

Учет особей в насаждении по указанной методике и применение способов классификации предусматривает всестороннее рассмотрение экологической составляющей лесных сообществ, что, в свою очередь, приводит к установлению иных характеристик рубок, при которых изменятся правила отбора оставляемых, а также вырубаемых особей в насаждении, что зависит от лесоводственно-экологической направленности рубок ухода по категориям лесов, а интенсивность изреживания в пределах установленных нормативов снижения полноты, от размеров особей и их количества в насаждении по установленным классам, а также подклассам.

Применение вышеизложенных методов оценки лесных насаждений позволит улучшить правила отбора деревьев в рубку при проведении рубок ухода за лесом, что в свою очередь позволит производить разделение особей внутри группы совместного произрастания по размерам и положению в пологе древостоя, что непосредственно улучшит лесоводственно-экологическую эффективность лесохозяйственных мероприятий, а также обеспечит контроль за проведением рубок ухода без клеймения деревьев, что приведет к уменьшению затрат на проведение отвода и таксации лесосек.

Применение классификации особей в насаждении согласно их росту, а также положения в пологе древостоя при проведении рубок ухода позволит повысить эффективность лесохозяйственных мероприятий как в экологическом, так и экономическом аспекте.

Цель исследования: изучение степени изменчивости особей в древостое, а также структуры хвойных насаждений естественного генезиса большой густоты. Основными задачами исследования было изучение изменчивости особей методом классификации деревьев по положению внутри биогруппы совместного произрастания, изучение распределения особей по росту и проведение анализа структуры насаждении по количественным признакам особей и рангам редукционных чисел.

Материалы и методы исследования

Оценка изменчивости особей в древостое осуществлялась на основе изучения формы распределения вариационного ряда [9] по коэффициентам изменчивости а также дифференциации с учетом амплитуд редукционных чисел согласно рангам [7], а также рассмотрением степени асимметрии рядов и графиков распределения особей в соответствии с относительными ступенями толщины и по условным средним значениям. Данная методика оценки по относительному положению особей в насаждении была применена вместе с методом редукционных чисел по рангам.

На примере данных сплошного перечета деревьев сосны обыкновенной в насаждений Верхотурского лесничества Свердловской области, характеризующихся большой густотой в возрасте 40 лет, рассмотрена возможность применения классификации насаждений для оценки изменчивости особей в древостое и их структуры. Густые насаждения проявляются высокой изменчивостью особей в древостое, при этом признаки особей различных классов и подклассов в целом для насаждения, так и для хвойных молодняков способны быть эталонами для сравнительного анализа.

Схематическая характеристика разделения особей в насаждении согласно относительного положения на классы и подклассы показана на рис. 1.

Результаты исследования и их обсуждение

Разделение особей сосны в насаждении показано на рис. 2, а показатели статистических данных по относительному положению в пределах каждого класса и всего насаждения в целом в табл. 1.

nik2.wmf

Рис. 2. Графики разделения особей сосны в насаждении по классам относительного положения (I, II, III, IV, V) и древостоя в целом (I–V) по условным ступеням толщины

Разделение особей в насаждении по условным ступеням толщины характеризуется асимметричным распределением, что в основном проявляется за счет отстающих в росте деревьев. При этом распределение особей II класса аналогично распределению деревьев всего насаждения, но следует отметить, что положительные меры косости так же сходны при значительной в 2 раза меньшей мерой крутости, чем у всех особей насаждения.

Разделение особей в насаждении по I–V классам хорошо распределяется от первого класса к пятому при логическом изменении разделения особей в древостое согласно положению рядов, при смещении максимумов числа особей в насаждении.

Таблица 1

Статистические данные рядов разделения особей сосны по классам относительного положения в насаждении

Классы относительного положения

Значения по показателям

средние значения, см

коэффициенты

Точность опыта, %

меры

действительные, Xd

условные, Xy

основное отклонение, σ

Изменчивости, V, %

Дифференциации, Vd, %

 

косости

крутости

I–V

18,5 ± 0,171

25,5

4,1

21,9

16,7

0,9

1,15 ± 0,103

1,99 ± 0,204

I

22,1 ± 0,399

29,6

4,3

19,5

15,8

1,8

0,62 ± 0,22

–0,16 ± 0,423

II

19,4 ± 0,358

25,8

3,7

19,3

13,9

1,8

1,07 ± 0,228

0,95 ± 0,438

III

16,9 ± 0,202

20,5

2,1

12,4

8,9

1,2

0,18 ± 0,229

0,02 ± 0,44

IV

14,5 ± 0,153

17,2

1,6

10,9

6,9

1,1

0,388 ± 0,228

0,33 ± 0,438

V

13,8 ± 0,151

16,6

1,6

11,8

10,2

1,1

0,526 ± 0,22

–0,12 ± 0,423

Различия в распределении особей хорошо описываются условными средними показателями по классам (I, II, III, IV, V) которые составляют 29,6; 25,8; 20,5; 17,2; 16,6. Густые сосновые 40-летние насаждения отличаются высокими коэффициентами дифференциации и изменчивости особей в насаждении, которые составляют 17 % и 22 % соответственно.

При этом следует отметить что по всем классам (I, II, III, IV, V) они значительно меньше по сравнению с показателями во всем древостое. Значения показателей существенно снижаются от I к V классу. Меры крутости и косости по насаждению в целом (I–V) а также по (I, II, III, IV, V) классам положительны и достоверны (табл. 1).

Строение изучаемых насаждений по классам относительного положения (I–V) осуществлено с использованием метода редукционных чисел, т.е. по относительным значениям признака согласно рангов (табл. 2).

Таблица 2

Относительные и абсолютные значения показателей в 40-летних насаждениях сосны обыкновенной естественного происхождения по классам роста

Значения показателей деревьев

Показатели абсолютные (1) и относительные (2)

Диаметр (d1,3), см

Ранги диаметров (r), %

Высота (h), м

Относительная высота (h/d1,3)

Объем (V), м3

1

2

 

1

2

1

2

1

2

min

10,8

0,584

0

12

0,727

1,111

1,246

0,055

0,259

средние по классам

I–V

18,5

1,000

68

16,5

1,000

0,892

1,000

0,212

1,000

I

22,1

1,195

90

18,4

1,115

0,833

0,933

0,321

1,514

II

19,4

1,049

76

17

1,030

0,876

0,983

0,258

1,217

III

16,9

0,914

51

15,7

0,952

0,929

1,042

0,185

0,873

IV

14,5

0,784

24

14,4

0,873

0,993

1,113

0,114

0,538

V

13,8

0,746

18

14,1

0,855

1,022

1,146

0,109

0,514

max

34,8

1,881

100

24,5

1,485

0,704

0,789

0,872

4,113

Амплитуда значений

0,449

 

0,261

0,212

1,0

Использование метода относительных значений признака по рангам, с разделением особей в насаждении по диаметру, позволяет выявлять структуру насаждений по всем лесоводственно-таксационным характеристикам одновременно, что ставит этот метод существенно выше, чем метод распределения особей по рядам. При этом изменчивость особей в насаждении хорошо можно анализировать по значениям редукционных чисел и их амплитуд. При анализе амплитуд ярко выражается увеличение показателей постепенно от относительной высоты (h/d – 0,212), высоты (h – 0,261), диаметра (d – 0,449) и объема (V – 1,0).

Также необходимо учитывать, что при анализе структуры насаждений с использованием метода редукционных чисел по классам относительного положения и рангам, структура насаждений сопоставима только при использовании графического способа выражения относительных значений показателей при одинаковых значениях ранга особей.

Заключение

Структура густых сосновых насаждений естественного происхождения характеризуется высокой межиндивидуальной и эндогенной изменчивостью, а также асимметричным разделением особей в насаждении по ступеням толщины.

Использование условных ступеней толщины позволяет четко разделить особи в насаждении, в исследуемом древостое наблюдается закономерное смещение максимального количества особей в левую часть ряда распределения.

Использование метода распределения особей по относительному положению в насаждении и метода редукционных чисел по рангам в комплексе (системный способ анализа насаждений) обеспечивает выявление особенностей структуры лесных насаждений, что может способствовать улучшению лесоводственно-экологической эффективности лесохозяйственных мероприятий в насаждениях.

Полученные результаты хорошо отражают характеристики изменчивости особей в насаждении, а также структуру самих насаждений, что способствует широкому применению классификации особей в насаждении по относительному положению. Системный способ анализа насаждений позволяет проводить оценку структуры насаждений по количественным характеристикам особей согласно классам относительного положения, а также сравнение строения насаждений по рангам редукционных чисел средних показателей через графическое выражение структуры древостоев.

Учитывая высокую степень изменчивости особей в насаждениях, влияющих на формирование структуры древостоя, необходимо уделять большое внимание при таксации насаждений для проведения лесохозяйственных мероприятий.