СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛНОТЫ СЛОЖНЫХ, СМЕШАННЫХ, РАЗНОВОЗРАСТНЫХ ДРЕВОСТОЕВ
METHOD OF DETERMINING COMPLETENESS OF MULTI-STOREYED, MIXED, AND UNEVEN-AGED TIMBER STANDS

Изобретение относится к области лесного хозяйства и к области лесной биогеоценологии и может использоваться при инвентаризации лесного фонда и организации лесного хозяйства, а также для обоснованной научной классификации типов лесных биогеоценозов.
2
Для изучения всевозможных лесных экосистем в ранге биогеоценозов по академику В.Н. Сукачеву [10] как в научных исследованиях, так и в производственных целях необходимо их полное и точное таксационное описание на уровне выборочно-измерительной таксации. И одним из наиболее важных таксационных показателей является при этом полнота древостоев (абсолютная полнота является суммой поперечных сечений стволов древостоя на высоте 1,3 м в переводе на 1 га, а относительная получается как частное от деления абсолютной полноты древостоя на стандартную (нормальную), приводимую в специальных таблицах полнот и запасов). Табличное значение (в м/га) берется соответствующее данной древесной породе и средней высоте данного древостоя.
Если бонитет позволяет судить о возможной, потенциальной производительности насаждения по условиям его местопроизрастания, то полнота насаждений отражает величину фактической производительности.
До сих пор полнота древостоев и насаждений определялась только по древесным ярусам, причем приблизительно, через среднюю высоту яруса и по таблице полнот для преобладающей в ярусе древесной породы. Способов определения полноты сложных, смешанных, разновозрастных древостоев, учитывающих их таксационную специфику, в мировой практике не существует, поскольку таксация по элементам леса является отечественной разработкой профессора Н.В. Третьякова [3, 11, 12] и наиболее полное применение имеет только в нашей стране. Ниже приводится детальная технология нового способа определения полноты любого по сложности древостоя насаждения (то есть независимо от числа древесных ярусов в нем), независимо от числа и разнообразия древесных пород и степени его разновозрастности.
Работы первого этапа
Производится аэрофотосъемка устраиваемого лесного массива. Время съемки - лето или ранняя осень (до опадения листвы). Масштаб съемки 1:10000-1:20000. Оптимальный масштаб 1:12000-1:15000. Перекрытие аэрофотоснимков стандартное. Используемая фотопленка - спектрозональная, в крайнем случае - панхроматическая. Используемые на съемке летательные аппараты - АН-30, АН-2, МИ-8. Срок съемки - за год перед предстоящим полевым сезоном. После аэрофотосъемки производится проявление фильмов и печать аэрофотоснимков формата 30×30 см.
Работа второго этапа
Наиболее опытные таксаторы осенью или зимой (в крайнем случае весной) перед полевым сезоном производят контурное дешифрирование обычным таксационным или ландшафтным, по природным территориальным комплексам - НТК - методом [4] в соответствии с требованиями действующей лесоустроительной инструкции [5]. При дешифрировании могут использоваться разные типы стереоскопов, как линзовые, так и зеркально-линзовые, как отечественные, так и импортные. Разрешается замыкать контуры выделов за пределами рабочей площади аэроснимков.
Работы третьего этапа
В полевой сезон (с мая по сентябрь) таксаторы работают в устраиваемом лесном массиве. Таксация ведется с аэрофотоснимками по ранее отдешифрированным контурам насаждений или других категорий земель и площадей (редины, прогалины, сенокосы, гари, вырубки, шелкопрядники, каменные россыпи, озера, болота, реки, ручьи, линии ЛЭП, усадьбы и так далее) в соответствии с принятыми в лесоустройстве категориями земель и площадей [5].
При таксации используются следующие таксационные приборы и инструменты: мерные вилки (разных типов), мерные тросы (50 и 100 м), рулетки (от 3-5 до 50 м), цветные мелки и цветные ленты (для перечета деревьев), высотомеры разных типов (СУУНТО, БЛЮМЕ-ЛЕЙСС, Никитина, безбазисные лазерные или ультразвуковые высотомеры). Высотомеры Макарова и эклиметры применять нежелательно из-за низкой точности первого и невысокой производительности второго. Для измерения абсолютной полноты древостоев выборочно-измерительным методом использовать полнотомеры или реласкопы Биттерлиха [1]. Для измерения полноты путем сплошного перечета (на части таксационного выдела) - лесные или горные буссоли, экеры, рулетки и мерные тросы, мерные вилки и мелки. Возраст деревьев определяется через представительные деревья древостоев элементов леса, преимущественно в трех центральных ступенях толщины ряда распределения деревьев по диаметру и отчасти у деревьев высших рангов с помощью сверления возрастными буравами и подсчета годичных колец на полученных кернах. Делается возрастная поправка за высоту сверления. Кроме того, возраст древостоев может дополнительно определяться по специальным таблицам (по древесным породам) для визуального определения возраста деревьев по их внешним признакам (габитус дерева, характер коры, очищенность от сучьев, форма кроны и вершины). Такие таблицы могут быть подготовлены по любой древесной породе [8, 9].
Все перечисленные таксационные признаки (сумма площадей сечения, возраст и высота древостоев элементов леса) необходимо определять с той или иной требуемой при разных разрядах лесоустройства точностью [5] для надежного определения абсолютной и относительной полноты по каждому из древостоев элемента леса.
Древостой элемента леса - это возрастная генерация одной древесной породы в составе насаждения на территории таксационного выдела, характеризующаяся определенными закономерностями своего строения и роста, в частности местом среднего дерева и его закономерными связями с деревьями других рангов. Предлагается следующая диагностика древостоев элемента леса. Прежде всего насаждение разделяется по отдельным древесным породам, а в пределах пород дополнительно по возрастным поколениям (генерациям) присутствующих в таксационном выделе древесных пород. Для выделения возрастных поколений используется методическая разработка лаборатории лесоустройства и лесной таксации Института леса и древесины СО АН СССР [6, 7], уточненная и доработанная позже сотрудником этой лаборатории Р.А. Зиганшиным (смотрите таблицу 1).
Таблица 1
Признаки хозяйственных групп типов возрастной структуры кедровых древостоев
Группы возраста
Тип распределения деревьев по возрасту, толщине, высоте
Число поколений
Пределы колебания возрастов деревьев в двух третях возрастного ряда, лет (независимо от способа определения возраста)
средний возраст
до 100-120 лет
130-150 лет и старше
Одновозрастные
простой
одно
до 25
до четверти значения среднего возраста древостоя
Условно-разновозрастные
простой
одно
от 25 до 50
от четверти до двух третей величины среднего возраста
Разновозрастные
сложный
два и более
в основном поколении - 60-120, иногда до 140 лет в старшем поколении - 60-160 лет; в младшем поколении - 60-100 лет
Эта таблица позволяет помимо кедра сибирского таксировать также лиственницу сибирскую и разные виды елей (сибирскую, обыкновенную, голубую). Для пихты сибирской и твердолиственных пород в соответствии с продолжительностью их жизни предлагается выделять возрастные поколения с диапазоном 40-60 (иногда до 80) лет. Для мягколиственных (береза, осина) и липы, ольхи черной - с диапазоном в 30-40 лет.
Выделение в сложном насаждении отдельных древостоев элементов леса, в том числе и возрастных поколений, связано с необходимостью повышения точности таксационных работ и с разной потребительской товарной структурой этих древостоев. Каждый древостой элемента леса получает при таксации в поле полную таксационную характеристику (порода, возраст, средние высота и диаметр, сумма площадей сечения, класс товарности) благодаря достаточному числу круговых полнотомерных площадок (2-3 в однородном выделе и 5-7 - в неоднородном) и комплексному описанию насаждения в 2-3 пунктах таксации.
Работа четвертого этапа
После проведения цикла подготовительных (аэрофотосъемка, печать и контурное дешифрирование снимков) и последующих полевых лесоинвентаризационных работ, в камеральный период (октябрь-апрель) производится полная обработка всех собранных в поле таксационных материалов, в том числе вычисление запасов по элементам леса, определение высоты, полноты и запасов древесных ярусов и, наконец, определение возраста, полноты и запаса, а также класса бонитета и типа леса - насаждения в целом.
3
3
3
3
В принятой практике при глазомерно-измерительной таксации существует три способа определения полноты насаждения. Во-первых, полноты определяются по ярусам. При первом способе таксатор определяет полноту глазомерно, полагаясь на свой большой практический опыт. При втором, полнота яруса определяется по таблице для преобладающей по запасу породы, руководствуясь абсолютной полнотой (суммой площадей сечения) всех элементов леса в ярусе и средней высотой яруса, вычисленной средневзвешенным путем через средние высоты и запасы элементов леса. Весом являются запасы элементов леса. Обычно этот способ хорошо работает при подавляющем преобладании одной древесной породы (8 единиц в составе и выше). На практике частными полнотами отдельных элементов леса не пользуются. При третьем способе запас и полнота основного по представительству яруса принимаются за основу, а полноты остальных ярусов определяются через соотношение их запасов с запасом основного яруса. Например, в сложном насаждении основной ярус имеет полноту (определенную по второму способу) 0,5 и запас 100 м/га, а запас другого яруса составляет 80 м/га. На каждую 0,1 полноты основного яруса приходится 20 м. Следовательно, 80 м /га другого яруса будут соответствовать полноте 0,4. Тогда общая полнота насаждения при двухъярусном строении составит 0,9.
Для определения относительной полноты древесных ярусов и насаждения в целом предлагается следующая технология. По-первому способу вначале определяются частные относительные полноты древостоев элемента леса (через их древесную породу, среднюю высоту и абсолютную их полноту, замеренную в поле) по стандартной таблице полнот и запасов ЦНИИЛХ [13, 14] или местной стандартной таблице. Пользование стандартной таблицей предпочтительнее, поскольку она позволяет сравнивать и оценивать насаждения из разных географических регионов. Полнота яруса будет складываться через сумму частных полнот элементов леса, входящих в этот ярус, а общая полнота насаждения представит сумму полнот отдельных ярусов.
По второму предлагаемому способу полнота определяется через предварительное вычисление полнот яруса по таблицам отдельных древесных пород, присутствующих в ярусе. При этом за основу берутся абсолютная полнота (сумма площадей сечения) всех пород (элементов леса) яруса и средневзвешенная высота яруса, предварительно определенная через средние высоты элементов леса, взвешенные через их индивидуальные запасы. Предварительно определенные таким образом относительные полноты яруса затем взвешиваются через запасы отдельных элементов леса, чем учитывается степень их представительства в общем запасе яруса. Полнота насаждения как всегда представляет сумму запасов ярусов.
В формализованном виде это можно представить следующим образом.
Первый способ
1. Полнота i-го элемента леса равна:
i отн
i абс
i абс.табл
P=P/P,
i отн
где P - относительная полнота искомого элемента леса;
i абс
2
P - абсолютная полнота в м/га i-го элемента леса;
i абс. табл
P - табличная (нормальная) абсолютная полнота, соответствующая древесной породе и средней высоте i-го элемента леса.
2. Полнота яруса определяется путем суммирования относительных полнот элементов леса яруса:
яруса
i отн
Р=ΣP,
где Σ - знак суммирования частных полнот элементов леса от 1-го до k-го;
k - количество элементов леса.
3. Полнота насаждения получается через суммирование полнот отдельных ярусов:
нас
ярусов
Р=ΣР;
нас
Р - общая полнота насаждения.
Второй способ
1. Относительная полнота яруса, определенная по i-му элементу леса (древесной породе) и средней высоте яруса (определяется путем взвешивания по запасам элементов леса их средних высот):
отн. яруса по i-му эл.леса
абс.яруса
абс. по табл. i-го эл. леса
m
Р=Р/Р при H яруса,
m
где H - средняя высота яруса.
2. Взвешенная относительная полнота яруса:
яр.взвеш
i
i
i
Р=Σ(P*M)/ΣM,
i
m
где P - относительная полнота яруса, определенная по таблице i-го элемента леса (древесной породы) при H яруса;
i
3
M - запас в м/га i-го элемента леса или древесной породы.
3. Полнота насаждения:
нас
ярусов
Р=ΣР.
В нижеследующей таблице 2 в качестве примера представлены таксационные данные трех насаждений, протаксированных в отрогах Высокогорного Хамар-Дабана, в низовьях реки Хара-Мурин.
Судя по полученным данным, полноты, определяемые по вновь представленным способам, контролируют, подтверждают показатели друг друга и они явно точнее обычного, используемого на практике (в производстве) способа, поэтому они могут использоваться как в научных, так и в производственных целях, достаточно алгоритм их вычисления вставить в компьютерную программу и производить полевую таксацию по элементам леса. Причем достаточно одного первого способа частных полнот элементов леса, поскольку он проще в вычислениях.
Таблица 2
Примеры вычисления относительной полноты сложных, смешанных, разновозрастных древостоев
Ярус, номер и высота, м
Состав и возраст, лет
Средняя высота элемента леса, м
Абс. полнота элемента леса и яруса, м<sup>2</sup>/га
Табл. значение абсол. полноты, м<sup>2</sup>/га
Относительная полн. элем. леса (частная полнота)
Запас элем. леса и яруса, м<sup>3</sup>/га
Взвешенная полнота яруса
Полнота яруса по сумме частных полнот
Полнота яруса по старой методике и процент расхождения
Насаждение на подножье склона
1-22
100К<sub>240-280</sub>
22
1,5
48,80
0,03
16,050
0,03
0,03
0,03
II-15,5
15
5,5
36,80
0,15
41,855
12Е<sub>120-140+160</sub>
16
1,5
28,90
0,05
11,880
38 П<sub>120-140</sub>
16
5,0
28,90
0,17
39,600
0,44
0,44
0,36 (-8%)
10 Б<sub>100</sub>
15
1,5
21,00
0,07
10,575
Ярус
15,5
13,5
103,91
III - 9,4
40K<sub>80-120</sub>
9
6,5
20,60
0,32
32,500
20Б<sub>50-70</sub>
11
1,5
17,10
0,09
8,340
0,40
0,41
0,38 (-7%)
Ярус
9,4
8,0
40,840
Насаждение в нижней части склона
I - 22,2
80К<sub>240</sub>
23
16,333
49,90
0,33
182,930
20E<sub>80-100</sub>
19
5,333
24,90
0,21
45,384
0,54
0,54
0,44(-19%)
Ярус
22,2
21,666
228,314
II-16,3
50K<sub>80-120</sub>
16
0,666
39,00
0,02
5,381
50E<sub>120-140</sub>
16,5
0,666
29,45
0,02
5,411
0,04
0,04
0,03(-25%)
Ярус
16,2
1,332
10,792
Насаждение на склоне
1-18,4
К<sub>180-200</sub>
22
1,000
48,80
0,02
10,700
K<sub>120+140</sub>
18
3,000
42,90
0,07
27,000
E<sub>120-140</sub>
19
3,500
32,00
0,11
32,165
0,61
0,62
0,65 (+5%)
П<sub>120-140</sub>
18
13,000
31,00
0,42
114,010
Ярус
18,4
25,500
183,875
Вообще же, более точное определение полнот ведет и к более точным определениям запасов насаждений, а следовательно, и к более точному выявлению истинной продуктивности древостоев и насаждений, что необходимо при использовании комплексных таксационных показателей оценки продуктивности типов лесных биогеоценозов (типов леса) при правильной организации лесного хозяйства по типам условий местопроизрастания, то есть фактически на естественной ландшафтной основе.
Наиболее же точное определение полноты должно производиться не только с учетом древесной породы и средней высоты древостоев, но и с градацией стандартных сумм площадей сечения дополнительно по классам бонитета, что особенно остро ощущается при таксации низкопроизводительных северных и притундровых лесов. Одним из примеров такой усовершенствованной стандартной таблицы является таблица для сосновых древостоев, построенная А.В. Вагиным [2].
Литература
1. Биттерлих Вальтер. Зеркальный реласкоп. Австрийский патент №172.305 - 1947.
2. Вагин А.В., Мурахтанов Е.С., Ушаков А.И., Харин О.А. Лесная таксация и лесоустройство. - М.: Лесн. пром-сть, 1978. - 368 с.
3. Горский П.В. Элементы леса и закономерности их строения по таксационным показателям // Справочник таксатора. - М.: Лесная промышленность, 1965. - С.6-40.
4. Зиганшин Р.А. Таксация горных лесов на природной основе. - Красноярск: Изд-во СО РАН, 1997. - 204 с.
5. Инструкция по проведению лесоустройства в лесном фонде России. - М: ВНИИЦ-лесресурс, 1995. - Ч.1. - 175 с., Ч.2 - 112 с.
6. Семечкин И.В. Особенности таксации древостоев в связи с типами возрастной структуры // Организация лесного хозяйства и инвентаризация лесов. Труды ИлиД СО АН СССР, Т.66. - Москва: Изд-во АН СССР, 1963а. - С.3-18.
7. Семечкин И.В., Лебков В.Ф., Семечкина М.Г., Луценко М.Е., Зиганшин Р.А. Методика и техника таксации насаждений кедра сибирского // Проспект научно-исследовательских работ, предложенных для использования в народном хозяйстве. Выпуск 3: Таксация и устройство лесов Сибири. - Красноярск: ИлиД СО АН СССР, 1974. - С.10-13.
8. Семечкина М.Г. Применение внешних признаков растущих деревьев кедра для глазомерного определения их возраста // Пути совершенствования инвентаризации лесов Сибири и Дальнего Востока. - М.: Наука, 1965. - С.131-143.
9. Семечкина М.Г., Поляков В.С. Определение возраста пихты сибирской по внешним признакам // Сборник работ производственно-техн. конф. лесоустроителей Восточной Сибири. - Красноярск: Краен, книжн. изд-во, 1966. - С.34-41.
10. Сукачев В.Н. Основы теории биоценологии // Юбилейный сб., посвященный 30-летию Великой Октябрьской соц. револ. - М. - Л.: Изд-во АН СССР, 1947, ч.2. - С.283-305.
11. Третьяков Н.В. Закон единства в строении насаждений. - М. - Л.: Новая деревня, 1927. - 114 с.
12. Третьяков Н.В. Некоторые положения советской лесной таксации. Введение // Справочник таксатора. - М. - Л.: Гослесбумиздат, 1952. - С.18-62.
13. Третьяков Н.П., Горский П.В., Самойлович Г.Г. Справочник таксатора. - М. - Л.: Гослесбумиздат, 1952. - 854 с.
14. Третьяков Н.В., Горский П.В., Самойлович Г.Г. Справочник таксатора. - 2-е издание - М.: Лесная промышленность, 1965. - 460 с.