Таксации прироста насаждений и массивов

Развитие и рост насаждений протекают иначе, чем отдельного дерева. В то время как дерево путем отложения годичных слоев древесины ежегодно до конца своей жизни увеличивает объем, в насаждении, состоящем из совокупности деревьев, одновременно происходят два процесса: большинство деревьев откладывает годичные слои и тем самым увеличивает свои объемы, а часть деревьев прекращает дальнейший рост, засыхает и вываливается ветром. В результате отпада общий древесный запас насаждения уменьшается на объем, равный кубатуре засохших и отпавших деревьев. Эти два процесса осложняют определение прироста насаждения и порождают путаницу в самих понятиях о приросте.

Формулы, определяющие отдельные виды приростов, позволяют уточнить различия отдельных видов прироста.

Средним приростом по запасу называется величина, получаемая путем деления общего запаса (суммы запасов растущей части древостоя М_А и промежуточного пользования å М^отп) на возраст древостоя А

 

= / A = (M_A + å М^отп) / A

Часть среднего прироста, получаемая путем деления запаса растущей части древостоя (наличного запаса) на возраст, назовем средним наличным приростом и обозначим его через _. = М_А / А

Величина, на которую изменяется запас древостоя за последний год или за период nлет, называется наличным текущим приростом. При этом различают:

а) наличный текущий прирост за год, представляющий собой величину, на которую изменяется запас древостоя за один последний год:

Z_Mнал = М_А - m_{A- n}

б) наличный текущий периодический прирост, равный величине, на которую изменяется запас древостоя за период n лет:

Z = М_А - m_{A- n}

Текущий периодический прирост является промежуточной стадией расчета. Сам по себе он недостаточно наглядно характеризует интенсивность роста древостоя. Однако без него нельзя определить годичный текущий прирост. Таким образом, периодический текущий прирост выполняет роль промежуточного звена, посредством которого определяют годичный текущий прирост:

Z_Mнал = (М_А - m_{A- n}) / n

Эта формула свидетельствует о том, что годичный текущий прирост в действительности является в пределах периода n усредненной величиной. К этому усреднению мы вынуждены прибегать вследствие того, что измерить прирост на деревьях за 1 год — задача весьма трудная, решаемая с большими погрешностями.

На практике чаще всего определяют текущий периодический прирост за 5 или 10 лет и на его основе находят наличный текущий прирост за 1 год. В таблицах хода роста насаждений его именуют текущим приростом главной (оставляемой на корню) части древостоя. В.В. Антанайтис и В.В. Загреев назвали его текущим изменением запаса древостоя. Однако это название применимо ко всем видам прироста. Любой из них является изменением объема дерева или запаса всего древостоя,

При определении полного текущего прироста древостоя путём повторных измерений на постоянных пробных площадях расчеты ведутся по формуле

Z_M = ( - ) / n

Чаще всего текущий прирост определяют путем однократных обмеров деревьев на временных пробных площадях по формуле.

Z_Mнал = (М_А - m_{A- n}) / n

В этой формуле М_А означает древесный запас древостоя в данный момент; m_A-n — запас всех деревьев, имеющихся в древостое, уменьшенный на величину прироста этих деревьев за n лет.

Таким образом, путем однократных обмеров определяется текущий прирост по запасу только того числа деревьев, которые составляют древостой в момент его таксации. Это неполный прирост.

При определении текущего прироста древостоя путем повторных измерений на постоянных пробных площадях расчеты ведутся по формуле

= М - m_A-1 + M_o

В отдельные периоды жизни насаждения соотношение между количеством древесины, наращиваемых за год остающимися на корню деревьями, и кубатурой отмерших за этот год деревьев бывает различным.

До определенного возраста насаждения годичные слои, откладываемые растущими деревьями, в сумме имеют большую массу, чем масса отмирающих за год деревьев. Затем в жизни насаждения настает такой момент, когда кубатура отмирающих за год деревьев начинает превышать массу нарастающей на остающихся деревьях древесины.

В отличие от среднего прироста, который всегда является положительной величиной, текущий прирост может иметь и отрицательное значение (знак минус указывает на то, что запас древостоя за соответствующий период уменьшился).

В связи с этим в развитии и росте насаждения устанавливают первую фазу, характеризующуюся непрерывным увеличением запаса насаждения. По исследованиям проф. А.В.Тюрина, у сосновых насаждений эта фаза заканчивается к 160-летнему возрасту, после чего наступает вторая фаза, когда запас древесины в насаждении уменьшается и прирост, определяемый по разности запасов насаждения во времени, оказывается отрицательной величиной.

Полное отмирание неэксплуатируемых сосновых насаждений, по данным проф. Тюрина, наступает в 360-летнем возрасте.

Рассмотренная нами динамика изменения древесных запасов определяет величину прироста насаждения. Эта динамика, включающая два противоположных процесса в развитии насаждения, обусловливает величину среднего и текущего приростов насаждения, определяемую по следующим формулам:

D_А = (М_А + åМ_о) / А

 

Z_A = (M_A - M_A-n + M_o) / n

 

где D_А — средний годичный прирост насаждения;Z_A — текущий прирост насаждения; М_А — запас насаждения в возрасте А; М_А-n — запас насаждения в возрасте n лет назад; М_о — отпад древесины за n лет;å М_о — сумма отпада древесины с момента возникновения насаждения до возраста A.

Так как величину åМ_о определить трудно, в широкой производственной практике ею часто пренебрегают и средний прирост насаждения принимают как частное от деления наличного запаса на возраст насаждения М_А: А.. Однако средний прирост в этом случае получается приуменьшенным.

На основании формулы (16.8) можно заключить, что запас насаждения с возрастом изменяется лишь на разность между текущим приростом и ежегодным отпадом древесины в насаждении. В связи с этим следует подчеркнуть, что текущий прирост и изменение с возрастом запаса насаждений — величины неравнозначные. Поэтому в таксационных исследованиях предлагали изменение запаса насаждения за определенный период считать таксационным приростом, а общую величину текущего прироста, включающую также отпад древесины, называть фактическим приростом.

Текущий прирост насаждений можно определить двумя способами: 1) повторными обмерами деревьев на постоянных пробных площадях и 2) путем рубки моделей и однократного обмера насаждения.

При определении текущего прироста способом повторных обмеров деревьев устанавливают разность запасов, найденных при первом и втором обмерах, и прибавляют к ней кубатуру деревьев, вырубленных или отмерших за этот период. Аналогичным путем определяют прирост суммы площадей сечения деревьев.

Для применения первого способа нужно заложить постоянные пробные площади и производить на них систематические наблюдения. Все отмирающие и поваленные ветром деревья необходимо своевременно учитывать. Общий объем этих деревьев определяет величину отпада за соответствующий период.

Текущий годичный прирост насаждения по площади сечения определяется по следующей формуле:

Z_G = (åG_A - åG_A-n + G_отп) / n (16.9)

где åG_A — сумма площадей сечения насаждения при повторной таксации; åG_A-n — сумма площадей сечения n лет назад; G_отп — сумма площадей сечения деревьев, отмерших за n лет, прошедших между первой и повторной таксацией.

При определении в таксируемом насаждений прироста по моделям сначала находят одним из описанных выше способов текущий прирост каждой срубленной модели, а затем определяют текущий прирост всего насаждения. Модели для определения прироста насаждения можно брать применительно к частным совокупностям: ступеням толщины, классам толщины и т.д. (в этом случае необходимо предварительно вычислить или определить путем случайной выборки из всего насаждения их размеры).

Беря модели первым способом, по их абсолютному текущему приросту определяют абсолютный текущий прирост ступеней толщины, классов и т.д. При способе случайной выборки более целесообразно сначала определить средний процент текущего прироста для всех моделей, а потом уже по запасу, взятому без коры, и найденному проценту прироста вычислить его абсолютную величину.

При ограниченном числе моделей (до 7 шт.) предпочтительнее брать их по ступеням или классам толщины.

Если модели взять по способу деления деревьев по классам с одинаковым числом деревьев, наличный текущий прирост насаждения определяют на основании формулы Z_M = (Z₁ + Z₂ +... + Zn) ^.

гдеZ₁, Z₂,..., Zn — абсолютный прирост отдельных моделей по объему; åG — сумма площадей сечения всех деревьев на пробной площади; Г— сумма площадей сечения срубленных моделей.

При взятии по одной модели из каждой ступени толщины наличный текущий прирост насаждения можно найти по формуле

Z_M = Z₁n₁ + Z₂n₂ +... +Z_nn_n,

где n₁, n₂,... n_n — число деревьев в отдельных ступенях толщины.

 

Можно определить наличный прирост насаждения по моделям путем построения графика. Абсолютные приросты отдельных моделей откладывают по оси ординат, а соответствующие им диаметры на высоте груди или площади сечений — по оси абсцисс. При откладывании по оси абсцисс диаметров получают кривую приростов насаждения, а при откладывании площадей сечений — прямую приростов насаждения.

Умножив величину прироста одного дерева по объему на число деревьев в ступени, получают прирост для каждой ступени толщины, а после сложения всех найденных величин — для всего наличного насаждения. Формула для определения прироста насаждения при помощи графика та же, что и при взятии моделей по ступеням толщины.

Как известно, наиболее характерны для насаждения деревья средних ступеней толщины, на долю которых приходится большая часть запаса. Если у деревьев этих ступеней толщины найти прирост в процентах, то для всего насаждения с достаточной точностью можно будет определить процент прироста как среднеарифметическую из величин для отдельных деревьев:

P_M = (P₁ + P₂ + P₃ +... + P_n) / n

где P₁, P₂, P₃,...,P_n — процент текущего прироста отдельных ступеней толщины; n — общее число наблюдений.

 

Процент текущего прироста для всего насаждения можно также найти по формуле

P_M = (P₁g₁ + P₂g₂ + P₃g₃ +... + P_ng_n) / åG

где P₁, P₂, P₃,..., P_n — проценты текущего прироста по объему отдельных деревьев; g₁, g₂, g₃,..., g_n — площади сечений отдельных деревьев.

Если в этой формуле g заменить через pd² / 4, то она примет такой вид:

Если процент прироста отдельных деревьев вычислять по формуле P_V = K / dn, то для всего насаждения он определяется путем следующего расчета:

Если коэффициенты K₁, K₂, K₃,..., K_n для отдельных деревьев примерно равны, их заменяют общим коэффициентом K и выносят за скобку:

Применение этой формулы на практике значительно упрощает вычисление процента прироста насаждений.

 

Методов определения прироста растущих деревьев очень много. Вызвано это трудоемкостью его нахождения и недостаточной точностью. Поэтому постоянно появляются усовершенствования этого процесса. В.В. Антанайтис и В.В. Загреев в книге “Прирост леса” (1981) для определения прироста насаждения и лесного массива описывают более 100 разных способов. Мы не будем их перечислять. Назову только главные подходы к определению прироста.

1. Способы непосредственного определения Z с рубкой модельных деревьев. Это самый точный, но и самый трудоемкий способ. Описано 14 формул.

2. Способ без рубки моделей. Он включает обмеры на постоянных пробных площадях, табличные материалы, учет таксационных показателей древостоев и т.д. Включает 26 методов и формул, часть которых имеет свое деление. Например, по таблицам прироста: описано в 6 таких таблиц, а есть их не менее 30.

3. Способы определения Z через процент с рубкой моделей прироста. Наиболее известна уже ранее названная формула М. Пресслера

Обратим внимание на формулу Ф.П. Моисеенко и А.Г. Мурашко (БелНИИЛХ): на 8 срубленных и 25-30 учетных деревьях находят Р_g, Z_d и Z_g, а затем Р_М = f(Z_M или Z_g).

 

Z_M = _V N

 

По позиции 3 описано 11 уравнений.

4. По проценту прироста без рубки моделей наиболее известны формула Шнейдера

P_vi = K Zr / q,

 

где К зависит от интенсивности роста дерева и протяженности кроны (табл. 16.1).

Таблица 16.1.

Значение К в формуле Шнейдера

 

Протяжение	Рост в высоту
кроны	прекра-тился	слабый	умерен-ный	хоро-ший	очень хороший	превос-ходный
Ниже 1/2 Н
Между 1/2 и 3/4 Н
Выше 3/4 Н

Пример: d_1,3 = 28,4 см; i = 0,17; k = 630;

Р_v = K_i / d_1,3 = 630 ^. 0,17 / 28,4 = 3,76%.

Всего для этого метода описано более 40 формул.

5. Формулы для лесного массива отличаются тем, что включают полноту. Описано 17 формул.

Множество формул говорит о том, что простого точного и удовлетворяющего всем требованиям нет, и создать его задача новых поколений лесоводов.

Полнота и средний радиальный прирост древостоя. Эта связь выражается уравнением прямой линии Z _r = a₀ + a₁ П. С понижением полноты средний радиальный прирост увеличивается. В пределах одного 10-летия теснота связи между ними характеризуется высоким коэффициентом корреляции (0,8-0,94). По сравнению с другими таксационными показателями (средним диаметром, текущим приростом по запасу и его процентом) средний радиальный прирост древостоя наиболее чутко реагирует на изменение полноты. В целях сопоставления данных разных классов возраста средний радиальный прирост выражают в долях от радиального прироста нормальных древостоев (рис. 16.2). С возрастом темп увеличения среднего радиального прироста снижается.

Полнота и текущий прирост по запасу. Для определения текущего прироста по запасу древостоев сниженной полноты предложены следующие формулы:

для теневыносливых пород

Z (2 - 1 П) П;

для светолюбивых

Z (1,7 - 0,7 П) П,

где Z — текущий прирост соответственно таксируемого и нормального полного древостоев; П — полнота древостоя.

 

Эти известные в лесной таксации формулы имеют существенный недостаток: не учитывают влияния возраста на величину прироста. Кроме того, они составлены по группам пород, что также снижает их значение. Поэтому изучение связи между приростом и полнотой было продолжено. В результате было выявлено, что лишь в редких случаях текущий прирост при снижении полноты уменьшается пропорционально последней. Однако единых результатов по темпу изменения текущего прироста при снижении полноты до сих пор не получено (рис. 16.5.).

Рис. 16.5. Зависимость текущего прироста от полноты

в сосняках I бонитета:

а - по формуле Г. Гергардта;

б - по таблицам И.М. Науменко (1=40 и 2 - 80 лет);

в - по таблицам В. Ертельда (1 - 40 и 2 - 80 лет);

г - по данным В.В. Загреева (1 - 40 и 2 - 80 лет);

д - по данным В.Антанайтиса и П.Якаса (1-40 и 2-80 лет);

е - по данным А.С.Бабакина (1-40 лет; 2- 60 и 3-80 лет)

 

Различие данных, полученных разными исследователями, объясняется неоднородностью опытного материала, разными методиками его обработки и применением разных эталонов полноты 1,0 и др. М.Л. Дворецкий справедливо отмечает, что при изучении влияния полноты на прирост не всегда учитывают качественную разнородность полноты древостоя. Естественная относительная полнота влияет на текущий прирост иначе, чем искусственная, созданная разными рубками и в разное время.

Для выявления достоверной связи текущего прироста с полнотой древостоев предстоит провести большие исследования, но и имеющиеся результаты позволяют заключить, что характер этой связи зависит от породного состава, возраста, почвенно-типологических условий и хозяйственного режима. Следовательно, при изучении связи необходимо учитывать эти факторы.

До сих пор влияние полноты на величину прироста изучалось только в чистых древостоях; смешанные и сложные древостои исследованиями практически не охвачены. Отсутствие исчерпывающих данных о характере связи текущего прироста с полнотой в древостоях разного состава и возраста в тех или иных почвенно-типологических условиях, при разном хозяйственном режиме вынуждает пользоваться в практической работе обобщенными показателями. Однако не все такие показатели целесообразно применять. Например, приведенные выше формулы не в полной мере учитывают влияние породы и совсем не учитывают влияния возраста; формула Ф.П. Моисеенко

Z (3 - 2 П) П

учитывает только влияние породы (она составлена на основе исследований дубовых древостоев).

В сосновых насаждениях высших классов бонитетов Рязанской обл. установлено, что процент текущего прироста находится в обратной прямолинейной зависимости от полноты; эта связь может быть выражена уравнением общего вида P_M= a₀ + a₁ П. Ход изменения абсолютного прироста в зависимости от полноты отдельно по возрастам можно определить по формулам:

30 лет Z (2,8 - 1,8 П) П;

40 -”- Z (1,96 - 0,96 П) П;

50 -”- Z (1,575 - 0,575 П) П;

60 -”- Z (1,332 - 0,332 П) П;

70 -”- Z (1,209 - 0,209 П) П;

80 -”- Z (1,140 - 0,140 П) П;

90 -”- Z (1,099 - 0,099 П) П.

 

На основе уравнений составлена таблица, в которой абсолютная величина текущего прироста при различной полноте отдельно для каждого возраста выражена в долях прироста нормальных насаждений (таблица).

Анализ этих данных с учетом указаний других исследователей позволяет отметить следующее. Оптимальной полнотой, при которой наилучшим образом сочетаются факторы, обусловливающие максимальное накопление высококачественной древесины, является полнота 0,9—0,7 (в зависимости от возраста). В насаждениях 30 лет при такой полноте текущий прирост максимальный и превышает таковой в нормальном насаждении на 8-9%. В 40 лет и старше максимум прироста приходится на полноту 1,0, затем снижение последней ведет к уменьшению прироста, однако до 80 лет темпы их уменьшения не пропорциональны. В насаждениях старше 80 лет абсолютную величину текущего прироста при полноте меньше 1,0 можно определить простым редуцированием прироста, взятого из таблиц хода роста. В более молодом возрасте такое редуцирование всегда преуменьшает величину прироста и тем больше, чем изреженнее древостой.

 

Текущий прирост сосновых древостоев разной полноты в долях

от прироста нормальных насаждений

 

Возраст, лет	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3
	1,0	1,06	1,09	1,08	1,03	0,95	0,83	0,68
	1,0	0,95	0,89	0,82	0,74	0,64	0,54	0,42
	1,0	0,92	0,83	0,74	0,65	0,55	0,45	0,34
	1,0	0,91	0,81	0,72	0,62	0,52	0,42	0,32