Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Исследование связи морфологических и таксационных признаков с типами роста в высоту древостоев сосны

ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Исследование связи морфологических и таксационных признаков с типами роста в высоту древостоев сосны"

Ь и Н I

"■Я 1 ГОСУДЛРСТВЕЮГШ КОМИТЕТ ПО ЛЕСУ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВСЕРОСИЙСЙИЯ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ 1ЕАУ»«10- ИССЛЕДШЛТРДЬСККЙ ШГСТИТУТ ЛЕСОВОДСТВА И МЕХАНИЗАЦИИ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи

Б/ЛАВИН Евгений Сергеевич

XX X

УДК 630 5:630 568: 630 174.754

ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗИ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ И ТАКСАЦИОННЫХ ПРИЗНАКОВ С ТИПАМИ РОСТА В ВЫСОТУ ДРЕВОСТОЕВ СЙСШ

Специальность Об. 03. 02 "Лесоустройство и лесная таксация"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва - 1992

Работа выполнена в лаборатории таксации леса Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института лесоводства и механизации лесного хозяйства.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, главный научный сотрудник Е В. Загреев

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор А. 3. Швиденко - кандидат сельскохозяйственных наук Д.Д. Любич

Ведущее предприятие - Г/О "Леспроект" •

Защита состоится " ^ " 1992 года в часов на заседании специализированного Совета К 028.01.01 при Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте лесоводства и механизации лесного хозяйства по адре-,су: 141200, г.Пушкино, Московской области, ул. Институтская, 15.БНИИЖ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "££" 1992 года.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями просим направлять по адресу: 141200, г. Пушкино, псковской обл., ул. Институтская, 15, ВШШМ Ученому секретарю специализированного совета.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат с.-х.наук

С. Ю. Цареградская

СВДЛЯ КАРДЮТРКСП^ЖЛ РАБОТЫ

Актуальность темы В настоящее время в лесоустройстве и таксации все большее значение приобретает новый таксационный показатель - тип роста. Под типом роста понимается показатель вида кривой хода (темпа) роста, характеризуемый индексными (процентными) рядами чисел. Однако определение типов роста в настоящее время связано с валкой модельных деревьев, их раск-ряжежой на двухметровые секции и т. д. Поэтому установление типов роста по доступным морфологическим ■ признакам необходимо для определения типов роста в процессе лесоустройства.

Цель и задача исследования Целью работы явилось изучение связи морфологических и таксационных признаков легко и доступно определяемые в натуре с типами роста деревьев сосны; изучение варьирования типов роста в древостоях; определение количества учетных- деревьев, необходимое для установления среднего типа роста в древостое; ' исследование связи годичного прироста в высоту с годичным приростом по диаметру, как показателя перехода от типов роста по высоте к типам роста по диаметру; математическое описание кривых линий типов роста всех таксационных показателей; составление таблиц хода роста для типов по данным анализов древесных стволов; установление экономической эффективности определения типов роста по доступнш морфологическим признакам.

Зксперккэнтздышй 1*агер:ал Для реиения поставленных задач заложено 3 постоянные пробные площади, причем одна из них со сплошной рубкой модельных деревьев; 22 временные пробные площади; срублено на анализ древесного ствола 190 модельных деревьев.

Научная новизна заключается в следующей:

Полученные уравнения регрессии типов роста с протяженностью кроны позволяют определять типы роста отдельных деревьев. Проведенные исследования варьирования типов роста в насаждении позволяют определить количество учетных деревьев, необходимое для опредэлния типов роста с заданной точностью. В результате математического описания типов роста получены урав-

нения связи с коэффициентами функции роста. Разработана методика построения макетов таблиц хода роста по данным анализа древесных стьолов, что дает принципиальную возмомгасть составления таблиц хода роста насаждений, состоящих из деревьев разных типов роста с учетом их относительной представленности в конкретном насаждении.

Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечивается большим объемом экспериментального материала, применения современных методов математической статистики при обработке исходного материала и оценке достоверности результатов.

Практическая ценность работа Полученные в результате исследований связи типов роста с протяженностью кроны уравнения преобразованы в нормативы, которые по разработанной методике позволяют определять типы роста в процессе лесоустройства Эти нормативы вошли в "Лесотаксационный справочник для Центральных и Кйшых районов Европейской части РС2СР".

Апробация работы Основные, положения диссертационной работы обсуздались на конференциях молодых ученых ( Пушкино -1983, 1984, 1985, 1986, 1387, 1988г.г.) на Всесоюзной конференции сотрудников и аспирантов ДОГИ (п. Строитель 1987г.), на школе передового опыта ВДНХ "Единая нормативная база для таксации лесов СССР" (Москва 1987г.)

ЙМ1Г.'» "глэд р^' экспериментальный материал собрат; авте ром, при участии сотрудников Лаборатории таксации, которым он выражает иукреинкхо Олагодарнот.. Обработка и обобщение исходных данных .выполнены автором лично.

Публиг-щии По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ.

©Нем Основная час1'ь лиссертичии изложена па 144

страницах машинописного текста, содержит 21 рисунок, 22 таблицы, состоит из введения, б глан, оякл^сиия, списка литературы 123 наименований, ь том числе 18 на иностранных яаыках,нрило-люмия в виде выходных нормативных данных на 2Ь страницах.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЕОПРССА

При изучении закономерностей роста конкретной совокупности древостоев в первую очередь решается задача их разделения по степени общности роста, группировки в классы одинаковой производительности. Механическое деление насаждений на классы одинаковой производительности, или классы бонитета, относят к •классификациям, отражающие статическое состояние древостоев. В нашей стране используется единая общебонитировочная шкала деления насаждений по классам бонитета на основании среднего •возраста и высоты, разработанная М. И. Орловым ес,е в 1911 году. Значение которой возросло, а применение ее расширилось поело составления А. В. Тюриным всеобщих таблиц хода роста соскы, ели^ березы, осины, где изменение высот'принято соответсвующим этой шше.

В настоящее время вносятся новые идеи в дальнейпее развитие бонитироваиия, ЕВ.Третьяков по,данным многочисленных к тому времени таблиц хода роста отметил выделение древостоев трех типов роста: обычного, с падающей и возрастающей интесив-ностью роста. Это предложение было реализовано К Е. Никитиным, который составил дополнительно две бонитровочные шкалы для древостоев семенного проиохоэдения.

•В результате изучения хода роста быстрорастущгх древесных пород, Н. К Давидов пришел к выводу о необходимости создания для бонитироваиия этих пород специальных-писал, которые были им построены отдельно для древостоев семенного и Порослевого происхождения.

Одобрив идею дифференцированного бонитироваиия М. В. Давидов подчеркивает необходимость разграничения понятий: бонитет условий произрастаний и бонитет насаждений, которые не всегда совпадают, и предлагает в районах интенсивного ведения лесного хозяйства выявлять в процессе проведения лесоустройства представленность разкис типов хода роста насаждений. Попыткл разработать типовые ряды хода роста предпринимались и ранее. К их числу относятся таблицы и положенные в их основу ряды роста типа криво й-гид (Корсунь 1950, Свалов ЕЕ 1967), большие и оригинальные исследования в этом направлении были проведены Б. Б. Зейде, в результате анализа значительного числа таблиц хода

роста им построены единые дли хьойных и твердолистаенных порой таблицы типов роста.

Недостачкаш этих работ-в плане использования для 'целей классификации является то, что предлагаемые автором ряды,* во-первых не охватывают всего многообразия существующих в при» роде естественных линий хода роста и, во-вторых недостаточна полно учитывают влияющие на этот процесс факторы."

В связи с этим Е В.Загреевым была разработана методика составления системы типовых, стандартизированных линий хода роста (типов роста), которые представляют собой показатель вида кривой хода роста, характеризуемый индексными рядами чисел.

К настоящему времени аналогичные таблицы, характеризующие типы изменения таксационных показателей с возрастом, по разработанной В. Е Загреевым методике составлены т а«*л» по другим породам; ели (В.В.Загреев, А.К.Загреева), дубу семенному и дубу порослевому (Дударев), береве (Е Я. Саликов), осине (В, С. Чернявский), лиственнице (Шводцев), кедру (Семечкин). буку (В.И Закутан). Имеются попытки составления таблиц и для смешанных древостоев (Гладшева).

2. ОБЪЕКТЫ И Ш0ДШ1Д ШМВДОЗШЗ!

В соответствии с темой диссертационной работы проводились исследования по следующем программны вопросам:

1. Определить кошлеке морфологических и таксационных признаков для отдельных деревьев сосны и установить связь этих признаков с типами роста.

2. Определить оптимальные показатели тесно коррелирующие с типами роста.

3. Исследовать связь прироста в высоту с радиальным приростом для перехода от типов роста ь высоту к типам роста по диаметру.

4. Установить величину варьирования типов роста в древос-тоях сосны и определить количество учетных деревьев, необходимое для установления среднего типа роста насаждения.

5. Разработать методику определения типов роста как для отдельных деревьев, так и для целого древостоя. .

со сплошной рубкой

С.89 0,94 19,20 • 1,83 0,09 1,8

Боровский л в постоянная пробная пло-иддь N1

0,52 0,72 12,90 5,59 0,06 1,1

Боровский л-э постоянная пробная площадь N2

1,15 0.91 14,03 7,61 0,10 1,3

Средние значения

0,85 0,91 15,39 6,03

Данные таблицы говорят о тс что варьирование типов роста в различных насаждениях не превышает 20%, а в среднем коз|>-фкциент корреляции составляет 15%, среднее квадратическое отклонение не превышает 1,15 а в среднем составляет 0,85.. Необходимое число учетных деревьев, с заранэе заданной точностью, с какой намечено получить средний результат, зависит от величины ояибкн выборочной средней > определяется по ^орму-ле: '

где: Ь - значение критерия Стыэдента; V - коэффициент вариации; п - точность опыта Подставляя в зту фрнулу полученные данные получаем, что для определения среднего типа роста а насаждении необходимо произвести измерение кроны и высоты у 10-ти учетных деревьев.

Тпгпд об резон з згой глазе показаны исследования по выяв-.гж:а кградрсвяния тгагай рое-га в :шеш;щенш и на основания • "ого спг-гдолзио тлнч-зсгво зтэтиалс деревьев» необходимое для

2 2 2 Н - ЬУ / п

(4)

определения среднего типа роста б древостоях сосны,:

5. иссвдозшяз аяя: радиального годичного лги?озгл' с годгчша: iîpïipocto:.: в высоту

Исходя из того, что мекду высотой и диаметром существуем зависимость и из того что ,рост дерева по разни.) направлениям согласуется и проявляется определенная корреляция их размеров; ' исследования были продолжены на более детальном уровне, исследовалась связь ширины годичного слоя с расстоянием между му-■ товкаш, чтобы применять в дальнейшем эту связь для перехода от типов роста по высоте к типам роста ..о диамэтру.

Связь ширины годичного слоя с расстоянием ыезду мутовками можно установить, если проследить динамику кагдого показателя от возраста Данные о годичном приросте в высоту имеются для каждого года, а данные о ширине годичного слоя вычислялись;• как среднеарифмитичесюм* величины по всем спилам для каждого года Полученные таким образом данные обрабатывались на ЭВМ ЕС -1033 по программе полиноминашюй регрессии "RP0LRG". Оказалось, что эти данные наиболее точно аппроксимирует полином 4-ой степени, 1:ак в молодом так и в старшем возрастай. Кокк-.креткые уравнения связи ширины годичного слоя и расстояния мевду мутовка),м с возрастом оказались следующими:

2 3 А'

I » 7,032 + 0,504 А + 2,397 А + 0,260 А - 0,08 А (5)

где: I - ширина годичного слоя;

А - возраст.

2 3 4

L « 4,943 + 14,87 А + 0,669 А + 0,018 А - 0,0003 А (б)

■ где: L - расстояние мезду мутовкаш;

А - возраст.

Установив однородность связи шргаш годичного слоя и расстояния между мутовками с возрастом, исследования были продолжены далее, изучалась непосредственная связь ширины годич-

ÏZ

лого слоя с расстоянием между мутовками. Дяя этого были составлены регрессионные уравнения связи расстояний между мутовками с пгириной годичного слоя, которые представлены в таблице. ■

Таблица 3

Уравнения регрессии связи расстояний между мутовками с шириной годичного сдоя

N И : Уравнения регрессии : г : F : Т

1. L - 24,09 + 6,12 i 0,77 23,10 4,81

2. L - 34,33 + 3,98 1 0,76 17,16 2,62

3. L - 28,53 + 8,58 i 0,75 21,24 . 4,60

4. L « 47,51 + 2,63 i 0,81 .15,14 2,26

5. L 14,21 + 1,43 i 0,81 12,43 3,E6

6. L 16,55 - 0,30 i 0,76 14,95 • 3,87

7. L ~ 17,74 + 2,17 i 0,78 14,13 3,03

8. . L - 14,62 + 0,94 i 0,78 ' 15,34 3,58

9. L - 21,24 + 0,69 i 0,76 36,53 6,04

10. L - 22,91 + 0,72 i 0,74 32,91 5,67

11. L - 21,82 + 0,49, i 0,80 25,46 5,04

12. L - 23,18 + С. 67 J ' 0,83 30,41 5,51

Итак, в этой главе показаны результаты исследований, направленные на установление связи межл, радиальным годичным приростом по диаметру с годичным приростом в высоту. В результате этих исследований выявлена однородность связи ширины годичного слоя с возрастом и расстояний между мутовками с возрастом, которая определяется полиномом четвертой степени. На основе этой связи установлены конкретные регрессионные уравнения ширины годичного слоя с расстоянием между-мутовками.

6. тТШАТЙЧЕШЗЕ ОПИСАНИЕ ТНПОЗ РОСТА ДРЕБССТ0Е8 СССШ1, штг/лшаш ТАШЩ ХОДА РОСТА и зконо-* ГКЧЕСКАЯ ПгЖКТШГССГЬ ОГГРЕДБ-НИШ ТИПОВ РОСТА.

В этой главе произведено описание типов роста на ЭШ ЕС-1033 с помощью программы "P0DB0R" методом перебора значений параметров "А" и "К" при фиксированном значении "с" функции роста Штчерлиха, которая была им предлояаеяа для описания урожая сельскохозяйственных растений, а затеи Е Е Дракиным к -Д. К Невским - для описания высот и диаметров древостоев.

Чтобы получить конкретные значения А к К для типовых рядов всех таксационных показателей было проведено сглашваниэ.' Для типов роста по высоте сглаживание проводилось с 3 по 16 тип, в результате обработки были получены следующие кашфетннэ уравнения регрессии:

. Кн - - 0,02 + 0,170 Тн (7)

где: йн - коэффициент фикции рост*»;

Тн - порядковый номер типа роста по высоте..

АН - 0,969 + 0,033 Тн (8)

где: Ан - коэффициент' функции роста.

Тн - порядковый ноиер типа роста по высоте/ Для типовых рядов по диаметру было такхе проведено сгла- . гяившше, уравнения регрессии получились следующие:

Ш - 0,675 + 0,179 Td (S)

Ad - 1,092 + 0,025 Td (10)

где: А и К - коэффициенты функции роста;

Td - порядковый номер типа роста по дкаштру. Для типовых линий роста по суше площадей сечений были также подучены уравнения регрессии для коэффициентов А и К, которые имеют следующий вид:

1ШЗ - - 0,755 + 0,354 ТНЗ (11)

AXG - 0,838 + 0,063 TDQ (12)

где: А и К - коэффициенты функции роста;

' TEG - порядковый номер типа роста по суше площадей сечений.

. Такзяз проводился регрессионный анализ связи типов роста по запасу с коэффициентами А и К, в результате подучены следующие уравнения:

Km -- 0,024 + 0,359 Tm (13)

Am - 0,928 + 0,074 Tm (14)

Проведенный регрессионный анализ связи типов роста по ви-* довому числу позволил получить следующие ганкретяые уравнения:.

КГ - - 0,043 + 0,106 Т1- (15)

АГ - 10,045 - 0,142 ТГ (16)

Тагам образом проведено описание функцией роста Метчеоли-г ха всех кривых типов роста при фиксированном значении "с? путем подбора параметров А и К Проведенный регрессионный ана-: лиз этих коэффициентов с типами роста всех таксационных показателей позволили составить конкретные регрессионные ураЕне-т аия, которые с высокой степенью корреляции позволяют находить коэффициенты А и К в зависимости от порядкового номера типа роста.

В этой главе показана методика построения макетов таблиц хода роста для типов роста по данным анализа древесных стволов, взятых с одной высоковозрастной пробной площади, что дает принципиальную возможность составления таблиц хода роста на-сшаоний, состоящих из деревьев разных типов роста с учетом их относительной представленности в конкретном насаэдении.

ЗШИЧЕНИЕ

На основании проведенных исследований связи типов роста древостоев сосны с морфологическими и таксационными признаками юяо сделать следующие выводы:

1. Наиболее точно определяет тип роста - процент протяженности кроны,' этот■показатель является наиболее доступным и легко определяемым в процессе лесоустройства. Дополнительным признаком, позволяющим более точно определить тип роста является возраст. Третьим показателем, влиавдим на установление типов роста, является годичный прирост по высоте (расстояние мегпду мутовками), который в зависимости от бонитета отршкает типы роста сосны.

2. Исследование варьирования типов роста показали, что в чистых одновозрастных древостоях сосны коэффициент варьирования практитчески одинаков и составляет от 15 до 20 %. Установлено тага®, что варьирование типов роста в насаждении иыеег нормальное распределение и подчиняется закону Максвелла. На

•основании этого определено количество наблюдений, необходимое для определения типов роста в древостоях с точностью 10%.

3. Исследование связи ширины годичного прироста с расстоянием мзвду мутовками позволяют сделать вывод об однородности распределения прироста в высоту и по диаметру в зависимости от -возраста, причем эта связь проявляется как в молодняках так и' в спелых насаждениях. Наличие этой связи позволило установить корреляция мевду шириной годичного слоя и расстоянием мевду мутовками одного и того года.

4. Произведено описание функцией роста Митчерлиха всех кривых типов роста при фиксированном значении "с" путем подбора параметров "А" и. "К" по разработанной программе "Р00В01?". Проведенный анализ этих коэффициентов с типами роста всех таксационных показателей позволил составить конкретные регрессионные уравнения, которые с высокой степенью корреляции позволяют находить коэффициенты "А" и "К" в зависимости от порядкового номера типа роста. Показана методика построения ■ макетов таблиц хода роста по данным анализов^древесных ство- • лов, что дает принципиальную возможность составления ТХР насаждений, состоящих из деревьев разных типов роста, с учетом их относительной представленности в конкретном насаждении. Определена экономическая эффективность определения типов роста по проценту протяженности кроны в сравнении с традиционным методом

На основе проведенных исследований предлагаются: >'

1. Уравнения связи и таблицы для определения типов роста деревьев сосны ло проценту протяженности кроны (в производственных целях).

2. Уравнения связи и таблицы для определения типов роста по проценту протяженности кроны и возрасту (в научных целях).

3. Таблицы для определения нормального типа роста деревьев сосны по годичному приросту в высоту и бонитету.

•4. Количество учетных деревьев для определения типов роста сосны с заранее заданной точностью.

5. Уравнения связи ширины годичного слоя и возраста

Б. Уравнения связи расстояний мевду мутовками и возрастом.

7. Уравнения связи ширины годичного слоя и расстояний

К

меяду мутовками одного и того те года.

8. Уравнения связи коэффициентов А и К функции Митчерлиха с типами роста

9. Методика построения макетов ТХР для типов роста по данным древесных стволов.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы ( в скобках указаны соавторы):

1. Исследование связи типов роста с морфологическими и таксационными признаками деревьев сосна Библ. указ. N6 Д83 ДСП Депонир. рукописи (естетсв. и точные науки, техника) с. 180 -183.

2. Исследование связи объема коры с таксационными показателями. Библ. указ. N4 85 ДСП Депонир. рукописи (естеств.- и точные науки, техника) с. 289-295.

3. Морфологические ,х таксационные признаки, характеризующие. типы роста деревьев сосны. Библ. указ. N2 85 ДСП Депонир. рукописи (естетсв. и точные \"ауки, техника) с.259-262.

4. Характер связи типов роста деревьев сосны и ели с морфологическими и таксационными показателями. Библ. указ. N7 86 ДСЕ Депонир рукописи (естетств. и точные науки) с. 293-298. (Баранов А. Ф. )

5. Однородность связи скорости роста по высоте и диаметру деревьев сосны. Вчбл. указ. N1 87 ДСП Депонир. рукописи естеств. и точные науки, техника) с. 264-268.

6. Протяженность-кроны, как определяющий показатель типов хода роста сосны. Библ. указ. N2 88 ДСП Депонир рукописи (естеств. и точные науки, техника) с. 265-270. '

7. Составление таблиц хода роста на ЭВМ на основе данных анализа стволов древостоев сосны. В сб. науч. тр. " Новые ре-взния для ОАСУлесхоз" с. 101-105. (Ашетков ЕII)

8. Описание типов роста древостоев сосны на основе трех-пср&метрической функции роста. В сб. науч. трудов "Многоцелевое лесопользование". (Ашетков В. М.)