Методика исследований фитомассы

Натурному обследованию лесных культур предшествуют работы по изучению истории их создания и выращивания на основе материалов отчётности лесхозов и лесничеств. В некоторых случаях сведения о создании культур уточняются в устных беседах с непосредственными участниками их производства.

Наиболее важным моментом при исследовании древостоев является выбор места закладки пробной площади, которое подбирается таким образом, чтобы все её части были однородными по условиям местопроизрастания и всем таксационным показателям насаждения. Закладка постоянной и временной пробных площадей осуществляется на основе ОСТ 56-69-83 [1], а также согласно данных справочника «Общесоюзные нормативы для таксации лесов» (1992) [2] и методических указаний Н.Н. Соколова (1978) [3]. Форма пробной площади принимается прямоугольная. При этом длинная сторона пробы проходит параллельно рядам культур. Пробная площадь закладывалась с отступлением от квартальных просек, дорог, открытых стен леса не менее чем на 30 м, в целях устранения одностороннего светового влияния. Пробу ограничивают визирами и закрепляют по углам столбами, на которых подписывают её номер, площадь, аббревиатуру вуза и год закладки. Все четыре стороны пробной площади промеряют с точностью до 0,1 м. Пробу привязывают к визирам, просекам, дорогам или другим ориентирам. Размер пробной площади должен обеспечивать наличие на ней 200…400 посевных (посадочных) мест с живыми растениями в зависимости от возраста созданных культур. Такой подход к определению площади пробы гарантирует точность исследования основных таксационных показателей древостоя не ниже 5 %.

После закладки пробы приступают к индивидуальному перечёту всех деревьев по породам, диаметру, в разрезе посевных или посадочных мест. Для определения средней высоты элемента леса производятся замеры диаметров и высот у 15-20 деревьев, распределённых пропорционально количеству деревьев в каждой ступени толщины. Средняя высота определяется графическим, а средний диаметр – статистическим способом.

Исследования запасов надземной фитомассы и её элементов проводят как до начала вегетации (учёт почек – апрель, начало мая), так и после окончания сезонного роста, но до начала опадения листьев (август, сентябрь). Распределение деревьев по ступеням толщины служит основой отбора модельных деревьев, которые подбираются за пределами пробной площади. При этом руководствуются следующим правилом: в средней ступени брать минимум 2-3 дерева, в остальных по одному, среди ступеней в тонкомерной и толстомерной частях древостоев, представленных единичными деревьями,

- по одному дереву на каждую ступень или для группы из двух-трёх ступеней. Общее число модельных деревьев при перечётах по 2- сантиметровым ступеням толщины составляет 10-15 шт., а по 4- сантиметровым – 6-10 шт. Деревья предварительно и тщательно  выбираются

за пределами пробных площадей, избегая значительных отклонений по развитию крон, повреждений стволов, без признаков усыхания и т.п. Полевая процедура обработки модельных деревьев заключается в следующем. После валки модели бензопилой устанавливают высоту ствола, протяжённость живой кроны, количество живых мутовок. Для каждой модели на платформенных рычажных весах грузоподъёмностью не менее 100 кг с точностью ±50 г определяют массу всех фракций: кроны, сухих сучьев, ствола в коре. Из кроны путём обламывания отделяют древесную зелень, затем взвешивают оставшиеся ветки. Массу древесной зелени получают как разность между массой кроны и веток. Массу коры находят как разность взвешиваний массы ствола в коре и без коры (после окорки). Рубку и обработку производят в ясные дни. Только после полной обработки одной модели переходят к следующей. Отбор образцов и их взвешивание начинают с наиболее чувствительных к потере влаги частей. Образцы помещают в полиэтиленовые пакеты и транспортируют в лабораторию. В лабораторных условиях все образцы сушат в термостатах при температуре около 100 0С до постоянного веса. По результатам взвешивания до и после сушки определяют содержание абсолютно сухой массы компонентов в сырой навеске с точностью до 0,01 г.

Для определения весовой структуры кроны её протяжённость делят на три равные части согласно методикам М.Г. Семечкиной (1978) [4] и Ю.А. Прохорова (1986) [5]. От каждой части отбирают три средние по диаметру у основания и длине ветви. У каждой ветви отделяют хвою последнего года (однолетнюю) и взвешивают. Затем отделяют двухлетнюю хвою и также взвешивают. Эти операции последовательно повторяют до удаления хвои всех лет. Далее эти операции повторяют со всеми остальными очередными ветками. В дальнейшем по разнице между показателями свежей массы, определяют массу хвои по возрастам и на её основе расчётным путём весовую структуру элементов кроны. В процессе отделения хвои отбирают

50 пар хвоинок отдельно каждого года для измерения биометрических показателей – длины, ширины, толщины. Замеры производят штангенциркулем с точностью до 0,1 мм. Продолжительность жизни хвои учитывают как на модельных ветвях, так и на верхушечных приростах модельных деревьев.

Для установления первоначальной густоты культур в отдельных случаях замеряют 11-15 расстояний в ряду (шаг посева или посадки) и между рядами. Методики определения лесоводственно-таксационных показателей насаждений хорошо изложены в учебниках, учебных пособиях и

монографиях.

Исходные данные массы фракций модельных деревьев каждой пробной площади подвергаются регрессионному анализу. Подробное описание этого метода, используемого в исследованиях биологической продуктивности древостоев, включая его различные модификации, дано в коллективных монографиях: Биологическая продуктивность лесов Поволжья (М., 1982) [6]; Вертикально-фракционное распределение фитомассы в лесах (М., 1986) [7];

Анализ продукционной структуры древостоев (М., 1988) [8]. Особенности применения аллометрического метода также изложены в работах отдельных авторов [9; 10; 11] и др.

Расчёт фитомассы на ПК для каждой пробной площади состоит из двух этапов. На первом этапе для каждой фракции фитомассы находят оптимальное уравнение регрессии с использованием программы Curve Expert

1.3 (или подобной ей). По каждой фракции анализируется по 25-30 уравнений. В качестве аргумента при аппроксимации данных берут диаметр ствола на высоте груди, так как с диаметром ствола, по мнению многих авторов, связаны все таксационные показатели, в том числе и запасы элементов фитомассы. Оценку надёжности полученных уравнений или точность аппроксимации устанавливают по наименьшей величине стандартной ошибки уравнения и коэффициенту детерминации. При этом необходимо анализировать значение функции по всему диапазону значений аргумента, на основании которых уравнение выделено.

На втором этапе после выбора соответствующей модели аппроксимации приступают к расчёту запасов фитомассы. Для этой цели на ПК в Microsoft Excel составляют программу, в которую заносится выделенное уравнение для каждой фракции фитомассы и распределение деревьев по ступеням толщины соответствующей пробной площади. Рассчитанную массу фракции одного дерева каждой ступени толщины умножают на соответствующее число деревьев в ступени, суммируют массу всех ступеней и переводят на 1 га площади. Общую фитомассу древостоя находят суммированием итоговых значений массы отдельных фракций на 1 га.

Для незначительно представленных в составе древостоев пород- примесей естественного происхождения фитомасса определяется по 1-2 модельным деревьям, взятым для средней ступени толщины, что согласуется с исследованиями других авторов [12; 13].