К технике проведения полевых работ

При полевых работах стоит цель получить полную и достоверную (объективную) информацию об изучаемом объекте. Поэтому следует самым тщательным образом выполнить весь комплекс запланированных работ, в том числе связанный с измерениями. Получаемый цифровой материал должен соответствовать принятой точности. Запись производят в заранее подготовленные бланки. Цифры должны записываться четко, без труда читаться другими людьми.

Пробные площади закладываются в соответствии с ОСТ 56-69-83 «Пробные площади лесоустроительные. Метод закладки». Площадь должна быть однородной по возрасту, составу, полноте, типу леса и классу бонитета. При наличии в пробе деревьев-«волков» последние не учитываются при определении среднего диаметра, высоты, полноты и запаса.Запас на пробной площади можно определить, используя таблицы объемов стволов, видовых высот и др. Целесообразнее, однако, его определять по срубленным модельным или учетным деревьям. Так как модельное дерево является средним в древостое (в ступени толщины или в классе, образованном с равным числом деревьев или сумм площадей сечений), оно может быть подобрано только после перечета деревьев на пробной площади и вычисления средних значений по диаметру и высоте. Отбор же учетных деревьев ведется непосредственно при перечете деревьев. Отмечается каждое 5-е, 10-е, 15-е или 20-е дерево в ступени толщины в зависимости от требуемой точности получения запаса и сортиментов. У срубленного модельного или учетного дерева измеряются (при обработке на ЭВМ): высота Н, диаметры в коре, толщина коры и приросты по диаметру на 0, 1,3 м, 0,05, 1/4, 1/2, 3/4 Н. Для исследования фитомассы ствола и кроны дерева рекомендуется минимально выпиливать диски на 0,2, 0,5 и 0,8 Н, а модельные ветви брать из нижней, средней и верхней частей общей длины кроны (Усольцев, Залесов, 2005).

В натуре опытные участки закрепляются соответствующими знаками и подписями, составляется схематический чертеж с «привязкой». Постоянные пробные площади наносятся на планшеты и передаются по акту лесничеству, чтобы в будущем они не попали под сплошную или выборочную рубку. Надписи на столбах по границам пробной площади, а также нумерацию деревьев на постоянных пробных площадях выполняют черной масляной краской по трафарету.

На сравниваемых делянках или участках необходимо соблюдать принцип одновременности. Например, если провести подсочку карр на двух сравниваемых участках с разницей во времени 1-2 недели, то достоверность полученных данных не будет обеспечена, так как вмешается фактор температуры воздуха, а возможно, и осадков. Принцип одновременности соблюдается при работе с внесением удобрений, гербицидов, микроэлементов и др., а также с нормами высева семян, соблюдением правил агротехники.

У отдельного дерева объектами изучения могут быть высота, высота ствола до наибольшей ширины кроны, высота окончания кроны, диаметр ствола на 1,3 м, 1/4, 1/2, 3/4 Н, приросты по высоте и диаметру, диаметр и длина кроны, возраст, коэффициенты и классы формы ствола, видовые числа, объем дерева, ствола или его частей, объем коры, средний и текущий приросты по диаметру, высоте и объему, фитомасса и ее фракционный состав (корни, древесина, кора, сучья, хвоя или листва).

У древостоев определяют возраст, состав, среднюю высоту, средний диаметр, сумму площадей сечений, полноту, количество деревьев, запас, средний и текущий приросты по запасу, отпад, общую производительность, класс бонитета, тип леса, а в приспевающих, спелых и перестойных еще и класс товарности.

При изучении хода роста очень важно установить принадлежность пробных площадей к одному естественному ряду. Для этого к известным методам (проверка средних диаметров и высот древостоев, а также коэффициентов формы стволов) следует добавить построение графика хода роста в высоту одного-двух деревьев, взятых в качестве учетных из наибольшей ступени толщины наиболее старой пробной площади. Деревья по диаметру и высоте с рангами 90 и выше, как известно, не переходят с возрастом в более низшие. Поэтому кривая хода роста по высоте таких деревьев будет служить кривой «гид» (доминантной высотой), от которой средняя высота древостоев будет меньше примерно на 15-20 % (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Кривая «гид» высоты дерева с рангом 90 и более

из пробной площади старшего возраста

Таким образом, закладку пробных площадей нужно начинать с наиболее старой по возрасту, убедившись, что она принадлежит к исследуемому типу леса. Рубка одного-двух деревьев из числа самых толстых наиболее старого насаждения хотя и сопряжена с определенными трудностями, зато ее выполнение гарантирует качество исходного материала. У исследователя появляется твердая уверенность при закладке остальных пробных площадей. Средняя высота всех последующих площадей (определенная до их полной закладки) отмечается на графике высот с нанесенной кривой «гид», и сразу становится ясно, принадлежит ли она к данному естественному ряду.

На постоянных пробных площадях отметку 1,3 м целесообразно отмечать не краской (исчезает через несколько лет), а с помощью хака, используемого при подсочке леса. Картирование деревьев легче выполнять с использованием лазерного дальномера и буссоли.

Для измерения диаметров ствола и приростов по диаметру на разной высоте у срубленных модельных или учетных деревьев делают высечки топором (глубиной до 1-2 см в древесину, шириной 3- 4 см) через 1 или 2 м. При этом один удар топором наносят перпендикулярно длине ствола, а второй – примерно под углом 45º. На высечке по стороне, перпендикулярной стволу, измеряют с помощью миллиметровой бумаги или измерительной лупы толщину коры и прирост по диаметру за 5 или 10 лет.

При изучении прироста по объему у растущих деревьев керны берутся возрастным или приростным буравом. Прирост по диаметру у керна лучше всего измерять с помощью дендрографа (Нагимов и др., 2003) или измерительной лупы десятикратного и более увеличения.

Запас на пробной площади, как известно, можно определить различными способами: с использованием таблиц объемов стволов, по учетным или модельным деревьям и др. При этом выравнивание объемов стволов по ступеням толщины производят с использованием прямолинейной или криволинейной зависимости (по оси абсцисс отмечают суммы площадей сечений или диаметры стволов на высоте 1,3 м). Начинающему исследователю желательно освоить метод с использованием скользящего диаметра (Смолоногов, 2001). Он вычисляется у дерева по формуле

d_c = ,

где d_c – скользящий диаметр, см;

V –объем ствола, см³ (вычисляется по 2- или 1-метровым отрезкам);

h – высота ствола, см.

Показатель скользящего диаметра позволяет при высокой точности определения запаса обойтись 4-5 учетными деревьями. Его также можно использовать при определении текущего прироста по запасу на пробных площадях за п лет с минимизацией полевых работ (Нагимов и др., 2006).

При изучении строения насаждений в лесной таксации используют ранги, редукционные числа и относительные ступени толщины. Ранг – это положение дерева в ряду распределения от самого тонкого (или низкого) до самого толстого (высокого). Первое дерево в такой «шеренге» буде занимать первый ранг, а последнее – сотый. Среднее дерево по диаметру, высоте, объему ствола, сумме площадей сечений, коэффициенту формы ствола q₂ и видовому числу занимает положение от 55 до 60 %. Редукционное число представляет относительную величину дерева по отношению к среднему дереву. Например, редукционное число дерева с рангом 20 будет равно:

R₂₀ = ,

где R₂₀ – редукционное число дерев с двадцатым рангом;

d₂₀ – диаметр дерева с двадцатым рангом, см;

d_ср – диаметр среднего дерева, см.

Графическое изображение распределения числа деревьев по ступеням толщины выражается кривой, в спелых насаждениях близкой к кривой нормального распределения. Эта кривая показывает, что наибольшее число стволов сосредоточено в центральных ступенях, близких к среднему диаметру, и уменьшается к крайним ступеням – тонким и толстым. Если принять средний диаметр за единицу, крайние ступени толщины будут для спелых древостоев примерно 0,4 (тонкие) и 1,7 (наиболее толстые).

В молодняках (1 и 2 классы возраста) кривые распределения числа стволов по ступеням толщины, как и по другим показателям, не отражают закон нормального распределения, а выглядят асимметричными кривыми. Поэтому при исследовании в молодняках кривую целесообразно разделить на левую и правую части (А и Б) и изучать их по частям и в целом. Методика такого исследования подробно изложена К.К. Высоцким (1962).

При изучении молодняков также можно рекомендовать использование показателей Н/Д_1,3, Д_1,3²Н, и F_ист. Первые два используются чаще при исследовании скорости роста (например, при отборе быстрорастущих саженцев, сравнительной оценке роста лесных культур, сравнении типов леса), а истинное видовое число F_ист позволяет анализировать полнодревесность маломерных стволов, в том числе высотой менее 1,3 м (диаметр стволика измеряется на 0,1Н).

При изучении рубок ухода постоянные пробные площади должны состоять не менее чем из трех секций: контрольной (без рубок) и двух опытных с разным процентом выборки деревьев. Площади секций должны быть не менее 0,25 га (чтобы к концу опыта на самой изреженной секции осталось не менее 150 деревьев).

Оценку качества рубок ухода нужно производить по ОСТ 56-97-93 «Рубки ухода за лесом. Оценка качества». Наиболее частыми методическими погрешностями при закладке пробных площадей на рубки ухода являются:

1) неточное определение площадей секций, приводящее к искажению таксационной характеристики при переводе на 1 га;

2) значительная разница в таксационных характеристиках секций (допустимое отклонение по числу деревьев – 20-25 %, запасу – 10-15 %, средней высоте –15-20 %, составу – 1-2 единицы);

3) малый размер площадей секций.

На постоянных пробных площадях, закладываемых на рубки ухода, таксационные показатели желательно обновлять один раз в 5 лет. Первые итоги опытных рубок ухода обычно подводят через 10 лет. Чем больше срок наблюдения, тем достовернее получаемые результаты.

При исследовании лесных культур необходимо учитывать фазы развития. Первые 2-3 года после посева или посадки лесных культур относятся к фазе приживания. В ней происходит наиболее интенсивно отпад растений. Состояние лесных культур чаще оценивают в этом возрасте по густоте и приживаемости. Густота определяется фактическим числом посевных или посадочных мест на 1 га. Приживаемость выражается в процентах сохранившихся экземпляров. Учет приживаемости лесных культур выполняют чаще в конце второго и третьего вегетационного периода. При учете в конце первого периода результат бывает ненадежным из-за большого количества сомнительных экземпляров.

Следующая фаза – предшествующая смыканию лесных культур. К ней относят культуры в возрасте 3-10 лет (быстрорастущих лиственных пород – 3-5 лет). В этой фазе определяют сохранность (в процентах) как отношение числа жизнеспособных особей к фактическому числу посевных или посадочных мест.

В конце этой фазы лесные культуры обычно переводят в покрытую лесом площадь.

Фаза формирования древостоя составляет 10-20 лет (для быстрорастущих лиственных пород – 6-10). В этот период происходит усиленный рост в высоту и начало дифференциации деревьев по классам роста Крафта.

В следующей фазе – жердняка (20-40 лет, а для быстрорастущих лиственных пород – 11-20) – деревья испытывают большую потребность во влаге и питательных веществах, происходит «борьба» за существование. В этой фазе большую роль выполняют рубки ухода.

Высоту лесных культур до 5 м измеряют обычно с точностью ±1 см, свыше 5 м – ±1 дм. Диаметр стволика высотой до 3 м измеряют обычно на высоте 5-10 см от поверхности почвы, а при высоте более 3 м – на высоте 1,3 м («высота груди»). Маленькие диаметры стволиков измеряют штангенциркулем с точностью ±1 мм, более толстых – штангенциркулем большего размера или мерной вилкой с точностью ±0,5-1 см или до ступени толщины.

Возраст у лесных культур различают календарный и биологический. Календарный возраст равен числу лет после посадки или посева, а биологический - считается от момента появления всхода, т. е. последний всегда больше.

Для получения сомкнутости крон деревьев в рядах и междурядьях измеряют диаметры крон и вычисляют площадь их проекций по формуле

S = 0,785 ab,

где S – площадь проекции кроны, дм²;

а – диаметр кроны вдоль ряда, дм;

b – диаметр кроны поперек ряда, дм.

В лесных полосах вдоль железных и автомобильных дорог определяют не только горизонтальную, но и вертикальную сомкнутость древостоев.

Для определения объема кроны дерева можно использовать формулу

V = 2/3 (Д + L)²,

где Д – средний диаметр кроны, м;

L – длина кроны, м.

Рекреационные леса (предназначены в основном для отдыха населения) занимают значительное место в научных исследованиях. К таким лесам относят насаждения вокруг городов, населенных пунктов и курортов, национальных парков и лесопарков и др. Еще бóльшую рекреационную нагрузку испытывают внутригородские лесные насаждения парков, садов, дендрариев, скверов, ботанических садов, уличных рядовых и одиночных посадок деревьев.

При исследовании рекреации на насаждения или отдельные деревья применяется множество специальных методик. При описании насаждений дополнительно к таксационным показателям определяются еще и ландшафтные: тип ландшафта, стадия рекреационной дигрессии, класс эстетической ценности, санитарное состояние, проходимость и просматриваемость участка. Кроме того, отмечаются и описываются видовые точки. Изучается влияние рекреации на древостой, подрост, подлесок, травяной покров, мхи и лишайники, на почву, ее уплотнение и изменение механического состава. Наиболее сложным остается изучения влияния рекреации на древостой. Выделено от 3 до 7 (в большинстве 5) стадий рекреационной дигрессии (Бурова, Феклистов, 2007). Каждая стадия характеризуется состоянием деревьев, степенью механических повреждений и обнажения корней; количеством и состоянием подроста и подлеска; изменением видового состава травяного покрова (сокращением числа видов, характерных для естественных лесов, и увеличением числа лесостепных и степных видов); уплотнением верхних слоев почвы, изменением механического ее состава. Кроме того, в деградирующем насаждении увеличивается процент площади, подвергшейся вытаптыванию.

Рекреация оказывает существенное влияние на древостой: уменьшаются приросты по диаметру, высоте, запасу, абсолютная полнота, число деревьев. Происходит не только изреживание древостоя из-за увеличенного отпада, но и усиливаются ажурность крон деревьев и их суховершинность, изменение цвета и отмирание хвои. Бонитет древостоя 5-й стадии рекреационной дигрессии в большинстве случаев на два класса ниже древостоя 1-й стадии.

При закладке пробных площадей на исследование стадий рекреационной дигрессии наибольшую сложность для исследователя будет представлять «точковка» деревьев по категориям их санитарного состояния (всего 6), особенно в трех из них: ослабленные, сильно ослабленные и усыхающие. Для этого перед началом работ желательно пройти специальную тренировку с привлечением опытных специалистов по правильному определению категории санитарного состояния деревьев.