Оптимальная форма нижней части деревьев берёзы повислой (Betula pendula L. ) в условиях Средней Сибири

Оптимальная форма нижней части деревьев берёзы повислой (Betula Pendula L.) в условиях Cредней ^бири

А.А. Вайс, к.с.-х.н., Сибирский ГТУ

Форму древесного ствола характеризует соотношение диаметров стволов, измеренных на различных высотах. Впервые это понятие предложил Шиффель [1]. Исследователь предлагал определять нулевой коэффициент как соотношение диаметра на высоте пня к диаметру на высоте груди. Т.е., по представлению Шиффеля, нулевой коэффициент характеризует форму нижней части срубленного ствола. Н.П. Анучин ассоциировал нулевой коэффициент формы через отношение диаметра ствола у шейки корня к диаметру на высоте груди [2]. В научных публикациях двусмысленность этого понятия вносит неоднозначность в разработку нормативов для восстановления срубленного запаса. В связи с вышесказанным особое значение приобретает установление высоты оставляемого пня. М.М. Орлов отмечал, что немецкие исследователи считали достаточным основанием «принять высоту пня равной одной трети диаметра ствола на высоте груди» [1]. В инструктивных документах это требование получило развитие. «Высота пней измеряется от поверхности почвы, а при обнаружении корней — от корневой шейки... Нарушением считается оставление пней высотой более одной трети диаметра среза, а при рубке деревьев тоньше 30 см — высотой более 10 см» [3].

В предыдущей публикации [4] при изучении оптимальной формы деревьев на уровне древостоя было установлено, что для сосны обыкновенной оптимальными условиями являются: древостой возрастом старше 100 лет; вариативность деревьев по высоте. При этом диаметр на высоте груди должен быть максимальным, а диаметр ствола у шейки корня может быть различным.

Программа и объект исследования. Основной целью данного исследования являлось установление оптимальных параметров формы нижней части деревьев берёзы повислой (Betula pendula L.) на уровне растущего дерева в условиях Средней Сибири. В качестве основной гипотезы было взято предположение о том, что оптимальными по форме являются деревья с минимальным нулевым коэффициентом.

Для решения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

— с помощью графического анализа изучить закономерности изменения нулевого коэффициента формы с возрастом, диаметрами на высоте груди, высотой и диаметрами у шейки корня;

— выполнить корреляционный анализ для выявления наиболее значимых признаков, характеризующих форму нижней части стволов;

— установить оптимальную форму деревьев берёзы повислой (Betula pendula L.) из различных районов Средней Сибири.

В основу исследований были положены данные модельных деревьев, собранные с пробных площадей различных районов Томской, Иркутской областей и Красноярского края. Эти материалы в дальнейшем использовались для разработки нормативных таблиц (объёмных, товарных, сортиментно-сортных). Географически территория изучения соответствовала следующим лесорастительным зонам и лесным районам: Западно-Сибирский равнинно-таёжный (Томская область — Асинов-ский муниципальный район) и Среднесибирский подтаёжно-лесостепной (Иркутская область — Эхи-рит-Булагатский, Красноярский край — Больше-муртинский муниципальные районы). В среднем на каждой пробной площади срубалось и обмерялось около 40 деревьев. Общее число моделей 758 шт.

Результаты и их обсуждение. На уровне каждой пробной площади были установлены лимиты признаков деревьев берёзы по основным морфологическим показателям: возрасту, высоте, диаметру у шейки корня и диаметру на высоте груди (табл. 1).

Высота деревьев на пробных площадях варьировала от 8,5 до 27,5 м; возраст менялся от 24 до 105 лет; диаметр на высоте груди составлял от 3,9 до 51,1 см; нулевой коэффициент формы — от 1,00 до 3,20.

В дальнейшем закономерности выявлялись по парным связям: q0=f(A), q0=f(H), q0=f(d13), q0=f(d0). На рисунке представлены диаграммы, с помощью которых устанавливалась оптимальная форма стволов.

Оптимальный возраст деревьев. Возраст является признаком биологического объекта, который, с одной стороны, характеризует период (стадию) жизни растения, с другой — указывает на размерную величину объекта. Всё это подчеркивает значимость показателя для оценки морфологической характеристики дерева. В таблице 2 приведены данные корреляционной связи [5] нулевого коэффициента формы в коре и без коры с возрастом деревьев.

Данные указывают на то, что возраст является умеренно значимым признаком для характеристики формы нижней части стволов.

Оптимальная высота. Как известно из публикаций по таксационным проблемам, зависимость показателей формы от высоты не позволяет широко использовать абсолютные значения и заставляет переходить на относительные величины, но, поскольку для исследований мы используем лишь нижнюю часть ствола, считаем целесообразным применять непреобразованные данные. Слабоумеренная зависимость нулевого коэффициента

1. Лимиты морфологических признаков берёзы повислой

Номер пробной площади Лимиты морфологических признаков деревьев

возраст, лет высота, м диаметр на высоте груди, см нулевой коэффициент формы

Асиновский муниципальный район

1 57-98 15,5-24,0 14,3-22,0 1,09-1,74

2 - 15,0-20,6 14,1-36,6 1,08-1,45

3 60-93 17,2-26,3 18,0-25,0 1,11-2,10

4 - 12,5-18,1 10,3-13,7 1,04-1,86

5 - 19,2-21,9 15,6-17,8 1,08-1,41

Эхирит-Булагатский муниципальный район

1 60-80 10,9-24,0 7,2-27,5 1,23-2,54

Большемуртинский муниципальный район

1 24-68 7,0-19,3 3,9-25,9 1,28-2,62

2 35-78 9,6-21,7 6,3-30,1 1,03-2,61

3 31-71 10,8-23,6 7,2-36,6 1,00-2,81

4 29-74 11,6-25,2 7,2-41,7 1,47-2,67

5 25-63 9,9-27,5 6,8-51,1 1,15-2,90

6 32-71 8,5-22,2 6,1-35,2 1,27-2,12

7 38-69 10,7-22,3 7,1-33,3 1,38-2,11

8 32-69 10,4-21,2 7,3-23,1 1,33-2,25

9 24-105 9,5-24,5 6,4-41,1 1,09-2,38

10 31-67 11,2-24,4 6,1-42,0 1,11-3,13

11 33-72 11,3-23,4 7,7-37,3 1,41-2,46

12 36-77 13,5-24,8 12,1-32,1 1,04-3,20

13 32-71 9,6-25,1 7,2-42,2 1,25-2,60

14 27-92 8,9-25,6 6,2-43,5 1,22-2,55

t3 f 5

8 & "fr

3

2,5 2 1,5

1

0,5 0

-t-tt*

♦ ♦

К

¡U

3

2,5 „ 2

1,5

1

0,5 0

—V-

♦ ♦♦ ♦ ♦ ♦♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

20 40 60 Возраст, лет

100

10 20 30

Диаметр на высоте груди, см

40

3 н

£ 2,5-j £ 2 ♦ * ♦ ♦ ♦ « ♦ ♦ - V ♦ \

Si 2 11 1,5 - ° о в * 1 -о ♦♦♦ ♦ ♦ * ♦ ♦ \ ♦

¡2 0,5 -

х 0-

10 15 20 Высота, м

25

Рис. - Связь нулевого коэффициента формы с морфологическими признаками деревьев

формы с высотой дерева является основанием в дальнейшем использовать абсолютные, а не относительные высоты (0; 0,1; 0,2; ...; 0,9).

Оптимальная форма по диаметру на высоте груди. Данная величина коррелировала с нулевым коэффициентом формы, который показывает в

относительных единицах превышение диаметра у шейки корня по отношению к диаметру на высоте груди.

В целом можно констатировать, что цилиндрическая форма стволов наиболее выражена при максимальных диаметрах на высоте груди (1,3 м).

0

0

5

2. Характеристика тесноты связи возраста деревьев с показателем формы нижней части ствола

Район Уровень связи Регрессионная Оптимальная форма

исследований Ч0 в .к. < — > Ч0 б.к линия нижней части ствола

Асиновский слабая - > слабая восходящая минимальный возраст

слабая - слабая равномерная не установлена

слабая < - слабая нисходящая максимальный возраст

умеренная < - умеренная нисходящая максимальный возраст

умеренная < - умеренная нисходящая максимальный возраст

умеренная < - умеренная нисходящая максимальный возраст

умеренная < - умеренная нисходящая максимальный возраст

Больше- слабая < - слабая нисходящая максимальный возраст

муртинский слабая - > слабая восходящая минимальный возраст

слабая - слабая дугообразная максимальный возраст

умеренная < - умеренная нисходящая максимальный возраст

умеренная < - умеренная нисходящая максимальный возраст

слабая - > слабая восходящая минимальный возраст

слабая - > слабая восходящая минимальный возраст

значительная < - значительная нисходящая максимальный возраст

Эхирит-Булагатский слабая - слабая равномерная не установлена

Примечание: уровень связи < — > уровень связи — характеризует изменение тесноты между возрастом и нулевым

коэффициентом в коре и без коры (— > — возрастание, <--снижение). Коэффициенты корреляции (уровень

связи) достоверны по критерию Стьюдента

Оптимальная форма по диаметру у шейки корня.

Этот признак характеризует максимальную размерную величину дерева по диаметру.

Оптимальной можно считать форму стволов с минимальным диаметром у шейки корня. При анализе нулевого коэффициента важно знать, какой из двух показателей (диаметр на высоте груди или диаметр у шейки корня) более значим для оценки формы нижней части ствола.

В результате оказалось, что по районам исследований более значимыми для определения нулевого коэффициента формы были:

Асиновский район — с вероятностью р= 1,0 — диаметр на высоте груди;

Большемуртинский район — с вероятностью р = 0,571 — диаметр на высоте груди;

Эхирит-Булагатский район — с вероятностью р = 0,86 — диаметр на высоте груди.

Для оптимизации формы деревьев берёзы повислой необходимо, чтобы возраст дерева было предельным (максимальный возраст); высота растений была максимальной; стволы характеризовались максимальным диаметром на высоте груди и минимальным диаметром у шейки корня.

Таким образом, можно констатировать, что для выращивания стволов цилиндрической формы необходимо:

— выращивать деревья до максимально возможного возраста;

— соблюдать густотный режим для эффекта подгона и роста растений в высоту;

— минимизировать формирование закомели-стых стволов;

— способствовать равномерному отложению годичных колей в нижней части ствола.

Полученные выводы соответствуют классическим представлениям научного лесоводства.

Выводы. Подводя итоги исследованиям, можно констатировать следующее:

— разнообразие исходных данных в виде модельных деревьев позволило получить объективные и достоверные выводы для деревьев берёзы повислой (Betula pendula L.);

— нулевой коэффициент формы в слабоумеренной степени зависит от морфологических признаков деревьев. Это связано с влиянием на данный показатель условий местопроизрастания;

— оптимальная форма стволов берёзы повислой формируется у деревьев до максимального возраста, достигших максимальной высоты, минимального диаметра у шейки корня и максимального диаметра на высоте груди;

— степень закомелистости стволов (q0) в наибольшей мере зависит от диаметра на высоте груди.

Литература

1. Орлов М.М. Лесная таксация. 3-е изд. Л.: Лесное хоз-во и лесн. пром-ть. 1929. 532 с.

2. Анучин Н.П. Лесная таксация. М.: Лесн. пром-ть, 1982. 550 с.

3. Указания по освидетельствованию мест рубок, подсочки (осмолоподсочки), насаждений и заготовки второстепенных лесных материалов. Утв. пр. Госкомитета СССР по лесн. хоз-ву от 01.11.1983, № 130. М., 1984. 37 с.

4. Вайс А.А. Оптимальная форма нижней части деревьев основных лесообразующих пород Сибири // Вестник КрасГАУ. 2010. № 3. С. 86-89.

5. Математические методы в лесном хозяйстве: уч. пос. / Н.В. Павлов, А.С. Смольянов, А.А. Вайс. Красноярск: СибГТУ, 2005. 192 с.