Проектирование рубок ухода в сосняках мшистых на основании их пространственной структуры

УДК 630245

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РУБОК УХОДА В СОСНЯКАХ МШИСТЫХ НА ОСНОВАНИИ ИХ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ

DESIGN THINNING IN THE PINE FORESTS OF MOSSY BASED ON THEIR SPATIAL STRUCTURE

Коцан В.В., Севко О.А., Демид Н.П.

Kotsan W.W., Sevko O.A., DemidN.P.

Установлены минимально допустимые расстояния между деревьями различных классов конкуренции в чистых сосняках мшистых, соблюдение которых позволяет увеличить продуктивность древостоев и рентабельность рубок ухода.

Established the minimum allowable distance between the trees, various classes of competition in clean mossy pine forests, the observance of which make it possible, one to increase the productivity of forest stands and thinning margins.

Ключевые слова: продуктивность древостоев, моделирование пространственной структуры

Key words: productivity of stands, modeling of the spatial structure

Для интенсивного ведения лесного хозяйства характерен контроль всех этапов развития насаждений, для этого очень важно иметь представление об оптимальной пространственной структуре древостоя. Она является индикатором состояния лесной экосистемы и может использоваться при планировании мероприятий по учету, уходу и восстановлению древостоев.

Изучение пространственной структуры древостоя в большинстве исследований заключалось в определении типа размещения деревьев на площади (С. В. Бойко и др. [1]). При этом, как правило, давалось представление о пространственной структуре древостоя в целом, а мелкомасштабные пространственные распределения деревьев до настоящего времени оставались малоизученными. Данные таких работ давали взаимно противоречивые результаты из-за использования разных методик и субъективности оценок авторов.

Исследование взаимосвязи пространственной структуры и продуктивности древостоев проводилось по материалам постоянных пробных площадей с их картированием [2].

В 13-ти равномерно расположенных по территории Республики Беларусь государственных лесохозяйственных учреждениях было заложено 19 постоянных пробных площадей. Выбранные лесхозы представляют все 7 лесорас-тительных районов Беларуси по классификации И. Д. Юркевича. В разрезе лесорастительных подзон, дубово-темнохвойные леса представлены 4 лесхозами, грабово-дубово-темнохвойные леса - 7 лесхозами, широколиственно-сосновые леса - 2 лесхозами.

Опытные данные для исследования представлены 3 786 деревьями с измерением у каждого из них 8 радиусов кроны. С применением современного

программного обеспечения статистически обосновано достаточное количество собранного полевого материала.

Для более глубокого изучения путей повышения производительности древостоев посредством влияния на ее пространственную структуру в предыдущих работах был проведен анализ ее влияние на таксационные показатели деревьев [3].

В пакете программ Statgraphics XVI было проведено построение лесотаксационных моделей, максимально точно описывающих исследуемые данные. Лесотаксационные модели зависимости диаметра, высоты и объема ствола от таксационных и пространственных показателей древостоя отображают влияние таких показателей как площадь роста дерева, расстояние до деревьев-конкурентов, средний диаметр деревьев конкурентов, средняя высота ствола деревьев-конкурентов, средняя площадь роста деревьев-конкурентов, отношение суммы площадей конкуренции к площади роста дерева, индекс конкуренции. Для каждого из таксационных показателей было отобрано по 36 моделей, коэффициент детерминации которых имеет значение 0,761 и выше.

Для практического применения полученных моделей с их помощью были построены таблицы динамики таксационных и пространственных показателей для средневозрастных сосняков мшистых. Таблицы разработаны для трех возрастных периодов (31-40, 41-50, 51-60 лет). В каждой таблице представлена информация для трех классов конкуренции деревьев: доминирующих, средних и угнетенных. В качестве примера в данной статье приведена таблица динамики таксационных и пространственных показателей с 40 до 50 лет в сосняках мшистых (таблица 1).

Таблицы имеют три части: начальные данные, условия формирования, конечные данные. Исходными данными для построения таблиц служили таксационные и пространственные показатели деревьев в возрасте 40, 50, 60 лет (конечные данные). В качестве условия формирования древостоя выступал показатель, характеризующий пространственную структуру - среднее расстояние до деревьев конкурентов (условия формирования). На основании данных показателей, используя разработанные лесотаксационные модели, были рассчитаны значения данных показателей на начало 10-летнего периода - 30, 40, 50 лет соответственно (начальные данные).

В таблицах указаны значения таких таксационных показателей, как средний диаметр ствола, средняя высота ствола, средний объем ствола, густота, запас. Для построения также средний прирост деревьев для каждого класса конкуренции по диаметру и высоте ствола за последние 10 лет. Вспомогательными показателями при построении таблиц, которые использовались в лесотаксационных моделях, являлись средний диаметр деревьев- конкурентов, средняя площадь роста деревьев-конкурентов и индекс конкуренции.

Для каждого класса конкуренции, указанных возрастов, приводиться несколько вариантов таксационной характеристики для различной пространственной структуры, выраженной через среднее расстояние до деревьев-конкурентов.

Таблица 1 - Динамика таксационных и пространственных показателей в сосняках мшистых в период с 40 до 50 лет _

Класс конкуренции 40 лет 50 лет

Кол-во шт. на га Средняя высота, м Средний диаметр, см Объем ствола, м т й С а го Расстояние до деревьев-конкурентов, м Кол-во шт. на га Средняя высота, м Средний диаметр, см Объем ствола, м т й С а 00 Расстояние до деревьев-конкурентов. м

Доминирующие 132 16,0 19,1 0,238 31 2,3 83 19,2 23,3 0,426 35 2,5

108 19,5 0,248 27 2,5 68 24,5 0,472 32 2,8

84 20,3 0,269 23 2,8 53 27,0 0,572 30 3,0

72 21,8 0,310 22 3,0 45 30,2 0,716 32 3,3

59 24,0 0,376 22 3,3 37 34,2 0,916 34 3,5

Средние 1439 15,8 15,3 0,150 216 1,3 1187 18,7 16,7 0,213 252 1,5

1112 15,4 0,153 170 1,5 918 16,8 0,216 199 1,8

639 15,5 0,155 99 1,8 528 17,0 0,220 116 2,0

499 15,7 0,158 79 2,0 412 17,3 0,228 94 2,3

360 15,8 0,161 58 2,3 297 17,6 0,236 70 2,5

295 16,0 0,165 49 2,5 243 17,8 0,242 59 2,8

230 16,2 0,169 39 2,8 190 18,0 0,247 47 3,0

Угнетенные 354 15,1 11,6 0,083 29 0,8 191 18,3 13,6 0,138 26 1,0

221 12,2 0,092 20 1,0 120 14,0 0,145 17 1,3

89 12,8 0,101 9 1,3 48 14,3 0,153 7 1,5

64 13,3 0,108 7 1,5 35 14,7 0,161 6 1,8

39 13,7 0,116 5 1,8 21 15,1 0,170 4 2,0

Входными данными для использования разработанных таблиц является средний диаметр деревьев каждого класса конкуренции. Используя этот показатель, определяем среднее расстояние до деревьев-конкурентов и прирост насаждения при оставлении его без воздействия или при проведении рубок ухода. Немаловажным фактором при формировании древостоя является цель лесовыращивания, обуславливающая требования к размерным характеристикам вырубаемой и оставляемой древесины. Предлагаемые нами таблицы позволяют спрогнозировать различные варианты проведения рубок ухода и получить продукцию с заданными размерными характеристиками.

На основании использования данных таблиц был разработан метод отбора деревьев в рубки ухода, основанный на учете минимально допустимых расстояниях между деревьями различных классов конкуренции в определенных возрастах. Формирование древостоев рубками ухода с соблюдением данных расстояний согласно нашим расчетам позволяет увеличить прирост древостоя по запасу к возрасту главной рубки на 3,8%.

Подтверждение экономической состоятельности использования предложенного метода отбора деревьев в рубки ухода проводилось на основании

сравнения программ формирования древостоя с учетом и без учета пространственной структуры древостоя. Рентабельность рубки ухода в 40-летнем древостое составила 7,3 % (при отводе по ТКП 143-2008 (02080) «Правила рубок леса в Республике Беларусь» рентабельность составила 4,6 %).

Далее, используя таблицы динамики таксационных и пространственных показателей сосняков мшистых, был смоделирован ход роста полученных после рубки древостоев на 10 лет. Для прогнозирования дальнейшего хода роста согласно результатам первого отбора деревьев в рубку, на основании электронной модели пространственной структуры, был осуществлен смоделированный отбор деревьев в рубку двумя способами: с учетом и без учета пространственной структуры. Рентабельность данной рубки ухода при отборе деревьев методом, предложенным автором, составляет 25,3 %, что на 5,7 % выше рентабельности рубки при отборе деревьев по действующему методу.

Для полной оценки эффекта от использования предложенной методики было принято решение спрогнозировать ход роста исследуемых древостоев до возраста рубки главного пользования (81 год) [4]. Рентабельность рубки главного пользования древостоя, сформированного с учетом пространственной структуры, составляет 34,5 %, что на 2,3% выше, чем при формировании древостоя без ее учета.

Полученные лесотаксационные модели зависимости диаметра, высоты и объема ствола от таксационных и пространственных показателей в чистых сосняках мшистых статистически достоверны и удовлетворяют поставленной задаче.

Таблицы динамики таксационных и пространственных показателей сосняков мшистых позволят проектировать насаждения с необходимыми таксационными характеристиками. При этом формирование оптимальной пространственной структуры древостоя позволяет увеличить его продуктивность на 3,8 %.

Использование предложенной методики отбора деревьев позволяет увеличить рентабельность рубок, за счет вырубки более крупных деревьев-конкурентов. В результате древостой после рубки имеет меньшую конкуренцию между деревьями, что позволяет ему увеличить прирост стволовой древесины по сравнению с древостоем, в котором деревья отбирались в рубку в соответствии с действующим методом. Метод позволяет увеличить рентабельность рубок ухода на 2,7-5,7 % в зависимости от возраста древостоя.

Список использованных источников

1. Бойко, С. В. Типы размещения деревьев в естественных сосняках / С. В. Бойко // Проблемы лесоведения и лесоводства: сборник научных трудов. / Институт леса Национальной академии наук Беларуси; редкол.: Ковалевич А. И. (отв. ред.) [и др.]. Гомель, 2011. Вып. 71. С. 355-359.

2. Толкач, И. В. Прикладная система управления базой данных таксации древостоев на стационарах / И. В. Толкач // Труды БГТУ, Сер. Лесное хозяйство. 1997. Вып.5. С.163-165.

3. Севко, О. А. Оценка влияния пространственной структуры на таксационные показатели древостоев с использованием цифровой модели пространственного распределения деревьев /О. А. Севко, В. В. Коцан // Труды БГТУ. Сер. Лесное хозяйство. 2012. № 1(148). С.57-59.

4. Пушкин, А. А. Проектирование размера главного пользования в сосновых лесах при сохранении их биологического разнообразия / А. А. Пушкин // Сборник трудов молодых ученых НАН Беларуси. Минск: ИП Логвинов, 2004. Т.1. С. 231-234.