Использование статистического анализа в лесоводственных исследованиях

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА В ЛЕСОВОДСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Беляева Н.В.

In this article the analysis of statically worked up facts which have been got during the research of structural and function changing in pine and spruce stands after complex care is hold up.

Одним из принципов современного лесоводства является принцип количественного подхода, т.е. измерение различных параметров лесного фитоценоза. В данной статье речь пойдет об одном из основных таксационных показателей древостоя - диаметре на высоте 1,3 м от шейки корня D13. Статистический анализ эмпирического материала позволит:

1) Получить обобщающую количественную оценку среднего диаметра в древостое, его варьирование и т.д.

2) Установить достоверность сходства или различия между средним диаметром на контрольных секциях, секциях с рубками ухода и секциях с комплексным уходом.

Для исследования были выбраны стационарные опытные объекты рубок ухода и комплексного ухода за лесом. Постоянные пробные площади серий 10 и 11 -ельники; 5, 6 и 12 - сосняки были заложены в чистых средневозрастных насаждениях кисличного, черничного и брусничного типов леса на территории ГОЛХ «Сиверский лес» Ленинградской области в 1970-х годах. Для каждой пробной площади было проанализировано три варианта опыта: контроль; площади с рубкой ухода и площади с комплексным уходом. На опытных объектах за период наблюдения (30 лет) проведены от 1 до 3-х приемов рубок ухода разной интенсивности и от 1 до 3-х раз вносили азотные удобрения с интервалом в 5 или 10 лет. Дозы вносимого азота - 150 кг/га по д.в. Удобрения (карбамид) применяли весной, в начале вегетационного сезона, как правило, сразу после рубки ухода, повторно их могли вносить и без предварительного разреживания древостоев.

Для статистического анализа результатов измерений диаметра на высоте 1,3 м от шейки корня D13 на разных пробных площадях были использованы ряды распределения деревьев по ступеням толщины.

Вариационный ряд характеризуется среднеарифметической величиной (меди-ей) (М) и ее ошибкой (m), среднеквадратическим отклонением (а), коэффициентом вариации (и), точностью опыта (Р), асимметрией (А) и ее ошибкой (mA), эксцессом (Е) и его ошибкой (тЕ).

Проанализируем результаты статистической обработки данных (табл. 1).

По сравнению с древостоями, не подверженными лесохозяйственному воздействию, комплексный уход за лесом и в сосняках, и в ельниках увеличивает средний диаметр древостоя на 2-3 см за 30 лет, или на 1 мм/год (табл. 1), что может быть использовано при расчете целевых программ комплексного ухода за лесом (ПП 10-1 и 10-3; 11-1 и 11-3; 5-1 и 5-3; 12-1 и 12-3; 6-3 и 6-6; 6-3 и 6-5).

Таблица 1 - Статистические показатели на начало и конец периода наблюдений

Пробная площадь Тип леса Период наблюдений М ± Шм, см ДМ, см о, см и, % Р, % А ША 1А Е ШЕ 1е

10-1 Е черн. К Начало опыта 9,3±0,2 6,9 4,8 51 2 0,9 0,1 9,0 0,3 0,2 1,5

Конец опыта 16,2±0,5 6,5 40 3 0,8 0,2 4,0 1,2 0,4 3,0

10-2 Е черн. РУ Начало опыта 13,6±0,3 7,1 4,0 30 2 0,4 0,2 2,0 0,5 0,3 1,7

Конец опыта 20,7±0,5 5,6 27 2 0,1 0,2 0,5 0,1 0,4 0,3

10-3 Е черн. КУ Начало опыта 12,2±0,2 10,6 3,7 31 2 0,0 0,1 0,1 -0,3 0,3 1,0

Конец опыта 22,8±0,5 6,5 28 2 -0,2 0,2 1,0 -0,7 0,4 1,8

11-1 Е кисл. К Начало опыта 13,7±0,4 7,2 4,1 30 3 0,2 0,2 1,0 -0,4 0,4 1,0

Конец опыта 20,9±0,7 5,4 26 3 -0,1 0,3 0,3 -1,0 0,7 1,4

11-2 Е кисл. РУ Начало опыта 13,4±0,4 5,7 3,8 28 3 0,1 0,2 0,5 -0,1 0,5 0,2

Конец опыта 19,1±0,8 5,8 31 4 0,9 0,4 2,3 0,3 0,7 0,4

11-3 Е кисл. КУ Начало опыта 14,2±0,4 7,9 3,7 26 3 0,2 0,3 0,7 -0,3 0,5 0,6

Конец опыта 22,1±0,9 5,8 26 4 0,6 0,4 1,5 -0,2 0,7 0,3

5-1 С черн.вл. К Начало опыта 13,4±0,2 4,9 3,9 29 2 0,3 0,1 3,0 -0,7 0,3 2,3

Конец опыта 18,3±0,4 4,7 26 2 0,1 0,2 0,5 -0,2 0,4 0,5

5-2 С черн.вл. РУ Начало опыта 14,2±0,2 9,8 3,0 21 2 0,0 0,2 0,0 -0,4 0,4 1,0

Конец опыта 24,0±0,4 4,2 17 2 0,2 0,2 1,0 0,0 0,5 0,0

5-3 С черн.вл. КУ Начало опыта 15,9±0,3 9,6 3,6 23 2 0,0 0,2 0,1 0,0 0,4 0,1

Конец опыта 25,5±0,5 5,1 20 2 -0,2 0,2 1,0 0,0 0,5 0,1

12-1 С черн.вл. К Начало опыта 12,3±0,2 9,6 4,0 32 2 0,5 0,1 5,0 -0,1 0,3 0,3

Конец опыта 21,9±0,4 5,3 24 2 -0,2 0,2 1,0 -0,5 0,4 1,3

12-2 С черн.вл. РУ Начало опыта 14,2±0,3 8,4 4,1 29 2 0,2 0,2 1,0 -0,7 0,3 2,3

Конец опыта 22,6±0,4 5,2 23 2 -0,4 0,2 2,0 -0,3 0,4 0,7

Продолжение табл. 1

Пробная площадь Тип леса Период наблюдений М ± Шм, см ДМ, см о, см и, % Р, % А ША 1А Е Ше 1Е

12-3 С черн.вл. КУ Начало опыта 11,9±0,2 9,5 3,1 26 2 0,4 0,2 2,0 -0,4 0,3 1,3

Конец опыта 21,4±0,4 5,2 24 2 0,0 0,2 0,0 -0,8 0,4 2,0

6-3 С брусн. К Начало опыта 13,5±0,1 6,5 2,7 20 1 0,9 0,1 9,0 0,8 0,2 4,0

Конец опыта 20,0±0,4 4,6 23 2 0,5 0,2 2,5 0,6 0,4 1,5

6-2 С брусн. РУ Начало опыта 14,6±0,2 9,1 3,1 21 2 0,1 0,2 0,5 -0,2 0,4 0,5

Конец опыта 23,7±0,4 4,8 20 2 -0,1 0,2 0,5 -0,3 0,4 0,7

6-6 С брусн. КУ Начало опыта 16,9±0,3 10,2 3,6 21 2 0,2 0,2 1,0 -0,8 0,4 2,0

Конец опыта 27,1±0,5 4,7 18 2 0,2 0,2 1,0 -0,5 0,5 1,0

6-9 С брусн. РУ Начало опыта 18,6±0,3 9,2 3,1 17 2 0,5 0,2 2,5 -0,2 0,5 0,4

Конец опыта 27,8±0,5 4,5 16 2 0,1 0,3 0,3 -0,1 0,5 0,2

6-5 С брусн. КУ Начало опыта 15,2±0,2 8,9 3,2 21 2 0,2 0,2 1,0 -0,5 0,4 1,3

Конец опыта 24,1±0,4 4,3 18 2 -0,1 0,2 0,5 -0,8 0,4 2,0

Примечания:

1. ДМ - разница между величиной среднего диаметра древостоя на конец и начало опыта.

2. К - контроль; РУ - рубки ухода; КУ - комплексный уход за лесом.

Таблица 2 - Расчетные значения 1-критерия Стьюдента

Сравнивае- Критерий Сравнивае- Критерий Сравнивае- Критерий

мые пробные Стьюдента, мые пробные Стьюдента, мые пробные Стьюдента,

площади 1расч площади 1расч площади 1расч

10-3 и 10-1 38,76 5-3 и 5-1 46,04 6-6 и 6-3 45,60

10-3 и 10-2 12,04 5-3 и 5-2 9,08 6-6 и 6-2 20,85

11-3 и 11-1 3,37 12-3 и 12-1 -3,71 6-5 и 6-3 30,17

11-3 и 11-2 7,91 12-3 и 12-2 -8,86 6-5 и 6-9 -22,65

12-2 и 12-1 5,15 6-9 и 6-3 49,77

Примечание. 5%.

абличное значение критерия Стьюдента (1;табл) равно 1,64 при уровне значимости

По сравнению с пробными площадями, пройденными рубками ухода, комплексный уход за лесом в ельниках (1111 10-2 и 10-3, 11-2 и 11-3) также увеличивает средний диаметр древостоя на 2-3 см за 30 лет (табл. 1).

В разреженных и удобренных сосняках (табл.1) длительные опыты показали, что комплексный уход оказывает слабое влияние на средний диаметр древостоя (1111 5-2 и 5-3; 12-2 и 12-3; 6-2 и 6-6; 6-9 и 6-5). При этом комплексный уход за лесом по сравнению только с рубками ухода улучшает товарную структуру сосно-

вых древостоев, увеличивая долю крупных деревьев, повышает стоимость древесины и соответственно может считаться экономически обоснованным мероприятием для данной породы.

Однако только медией нельзя отобразить все характерные черты статистической совокупности. Необходимо знать разброс измеряемой величины, в данном случае диаметра древостоя, относительно среднего значения. Для этого был вычислен коэффициент вариации (табл. 1).

Коэффициент вариации показывает, что изменчивость вариационного ряда распределения деревьев по ступеням толщины в сосновых и еловых древостоях на начало и конец периода наблюдений не превышает 31% и соответственно является средней. Исключение составляет ельник черничный 1111 10-1 (контроль), где наблюдается большая изменчивость вариационного ряда.

Также следует отметить, что комплексный уход уменьшает коэффициент вариации по сравнению с рубками ухода на 3%, что математически подтверждает вывод о том, что комплексный уход за лесом увеличивает долю средних и крупных деревьев.

Для определения степени отклонения распределения деревьев по ступеням толщины от нормального были вычислены еще два показателя: асимметрия (А) и эксцесс (Е) (табл.1). Показатели асимметрии и эксцесса свидетельствуют о недостоверном отличии эмпирических распределений от нормального, так они не превышают свою ошибку репрезентативности (1:А, %) в 3 и более раз, т.е. распределение деревьев по ступеням толщины можно считать нормальным.

Поскольку одна из гипотез исследования была о том, что комплексный уход за лесом значительно увеличивает средний диаметр сосновых и еловых древостоев по сравнению с насаждениями, где было проведено только разреживание или уход не проводился вообще, нами была проведена проверка достоверности данной гипотезы по критерию Стьюдента. Результаты расчетов представлены в табл.2. Они свидетельствуют о том, что комплексный уход за лесом существенно увеличивает прирост сосновых и еловых древостоев по диаметру.

Исключение составили ПП 12-3 и 6-5. Здесь гипотеза оказалась недостоверной, так как, видимо, в сосняке черничном ПП 12-3, на избыточно увлажненных почвах, вносимые минеральные удобрения в большем количестве вымывались по сравнению с другими пробными площадями, а в сосняке брусничном ПП 6-9 была проведена очень сильная рубка ухода (интенсивность 49%), что, вероятно, более эффективно для данных условий местопроизрастания по сравнению с комплексным уходом (ПП 6-5).