Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Моделирование производительности сосново-еловых древостоев разной густоты

ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Моделирование производительности сосново-еловых древостоев разной густоты"

БЕЛОРУССКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи

ПЯТРАУСКАС Эдмундас Адольфович

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СОСНОВО-ЕЛОВЫХ ДРЕООСТОЕВ РАЗНОЙ ГУСТОТЫ

06.03.02 — Лесоустройство п леспая таксация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных паук

Гомель 1090

Работа выполнена в кафедре лесоустройства Литовской сельскохозяйственной академии.

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных

наук В. В. АНТАНАЙТИС

Официальные оппоненты: — доктор сельскохозяйственных

наук П. М. ВЕРХУНОВ,

— кандидат сельскохозяйственных наук Р. Л. ТЕРЕХОВА

Ведущая организация: — Литовская лесоустроительное

предприятие ВО «Леспроект»

Защита состоится «.. .» декабря 19С0 г. в «.... ......¿С.......»

часов на заседании специализированного совета К.028.04,01 при Белорусском научно-исследовательском институте лесного хозяйства по адресу:

246654, г. Гомель, Пролетарская, 71, БелНИИЛХ.

Ваши отзывы в 2-х экземплярах с заверенными подписями просим направлять по вышеуказанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусского научно-исследовательского института лесного хозяйства.

Автореферат разослан «.

................1990 г.

Учёный секретарь специализированного совета К.028.04.01 кандидат биологических наук

^ЦОЫМА Т. МАШШШЛ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЬОга

Актуальность темы. Повышение производительности лесов в условиях непрерывного многоцелевого пользования и расширенного воспроизводства лесных ресурсов является важной задачей лесо-козяйственной'науки и производства. Эта задача особенно актуальна в странах интенсивного лесного хозяйства, которые располагают ограниченным количеством древесины. К их числу относит-зя и Литва. Из ряда причин по несостоятельности республики к годному самообеспечиванию древесиной из местных ресурсов, в качестве одной из основных, следует выделить ниэкуи ..роизводи-гельность, особенно, приспеваацих и спелых лесов в эксплуатационном фонде. Установлено, что фактическая производительность :осняков Литвы составляет лишь' 60-65 ]о от потен^ачьноЯ,

Среди факторов, определяющих производительность древос-го9в, важное место занимает их породный состав. Поэтому воп~ эосам изучения производительности смешанных древостоев, с целью зптимизации их породного состава, уделяется повышенное внимание. Однако, из-за несовершенства методических подходов, во многих работах вопросы оптимизации породного состава не увязаны с отдельными возрастными группами, условиям произрастания и густотой смешанных древостоев.Недостаточность изученности про-нзводительности сметанных древостоев и предопределил план на-:тоядей работы. Лсследования проводилиг на основе сосново-ело-зых древостоев, как наиболее хозяйственно ценных пород. Работа зыполнена в ра\жах нлр, на кафедре лесоустройства литСКА.

цель исследований - оптимизация породного состава разно-■■устотныл сосново-еловьгс древостоем на основе имитационного «оделиропания их структуры и производительности.

Для достижения постааченнол цели решились следулшие за- разработка метода изучения структуры и производительности смешанны-', древостоев;

- моделирование структуры и производительности сосново-¡ловых древостое?, разлого породного состава и разной густоты;

- оценка точности радраеогшкыл моделей;

- оценка фактической производительности смешанных сосно-ю-еловдо. древостоев Литвы.

Научная новизна исследований. Разработан оригинальный способ изучения производительности смешанных древостоев^, который признан б качестве изобретения (19ь9). Ьпервые вдавлены закономерности производительности смешанных сосново-еловых древостоев разно,! густоты и разного породного состава. Оценена фактическая производительность сосново-ел вцх древостоев Лит^ы.

Обоснованность выводов и рекоыендяглй. Степень обоШВДк-ности выражена точностью разработанной модели производитель^-hoct.'i, которая обеспечивает определение запаса отдельного сос-нозо-елоього древостоя с не большей чем + а % погрешностью, при вероятности события 0,obJ. Модель основана на следующем i. .-фйческом материале:

- данные 54 постоянных картографировании* пробник площадей (ЛКДЛ) 32-однократного и ¡¿¿-двухкратного сплошного обмера;

- данные I20C круговых: учетных площадок заложенных в сосново-еловых древостоях выборочными методами;

- данные анализов 120 стволов модельных деревьев.

Выводы по оценке фактического состояния производительности сосново-еловых древостоев обоснованы таксационными данными выделов всего гослесфонда республики за период 1973-1987 гг.

Обработка эмпирического материала, с широким применением математико-статистических методов, осуществлялась на базе 3B.J.

Практическая ценность работы. Предложен эффективный метод изучения производительности смешанных насаждений с целью установления их эталонов. На основе нами разработанной модели разногустотных сосново-еловых древостоев, производству предложен норматив эталонны* сосново-еловых древостоев.

Агтробапия работы. Метод и основные результаты исследований докладывались, обсуждались и полу-или положительную оценку на союзных и региональных конференциях в Каунасе (1985, I9do, 1УЬ8, 1990) и на международной - в Зволене (1969).

Личное участие автора. Все ПКГШ залогьены и обмерены (19831969 гг.) под руководством и при непосредственном участии автора. Диссертант принимал участие при сборе эмпирического материала модельных деревьев (1968) и проведении выборочной инвентаризации сосновых и сосново-еловых древостоев (1964). Алгоритмы специальных программ по обработке и анализу эмпирического материала на ЭВМ созданы автором. Кму принадлежит ана-

лиз,обоснование и выполнение осноекых методологических и теоретических положений.

Объем диссертации. Диссертация изложена на 360 страницах машинописного текста (включая 9о рис. и Ib табл.) и состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций производству, списка литературы и приложений (147 стр.). Список литературы содержит 2Ь9 наименования (в том числе 91 на иностранных языках).

Публикация работ.По материал«.' диссертации опубликовано & работ.

СОДШьыШ РЛьО'] tf

I. Объект и методика исследований.

Основным объектом исследовании послужили чистые сосновые, сосново-еловые, елово-сосновке, еловке древостси 20-1^0-летне-го возраста, естественного пр'эисхождення, неподвергиутые стихийным бедствиям, прямому антропогенному и промышленному воздействий. Наиоолее характерные черты структуры опытных смешанных и сложных сосново-еловых и елово-сосновых древостоев следующие:

- по классификации возрастной структуры П.^.Ъерхунова (I9bG) сосни и ели верхнего яруса относятся к категории, условно одновозрастных;

- в составе древостоев нет примеси других пород.

Такие древостой сформировались в мостах сплошных рубок

на песчаных, супесчаных и легко суглинистых почвах. Характерные типы лесорастительних услоьал (Тл/) по местной скале ( Vaicy3 :J.,Labanauslc3a В. ,I9úü)- Nb, Lb , Nbc , Lbc, Nc , U, (прототипы no Л.С. Погрябняку (1955) - ВД| ,

CA , C5,. Ъонитеты по преооладалдеп породе в 100-летнем возрасте - ¿4-31 м. Площадь таких древостоев в республике составляет около ¿0 тыс. га.

При ретроспективном обзоре и анализе методов, использованных в исследованиях по производительности смешанных древостоев, установлено, что наибольшая часть таких изучении ( Lorey Т..1902; Iíausrath J. ,1926 ,1927¿югвинов ií.B., 1970; Лебедев B.S., Г973; ьагинсхяй В.i., I9U4 н др.) выполнено на базе данных классических проо'ных пло^адол 01Л). Б насто-

ящее время, с целью более глубокого познания механизма взаимосвязей особей отдельных пород, обусловливающих величину производительности смешанного древостоя, на ПЛ проводятся специальные изучения влияния: - физического и химического, составов почвы на рост отдельных, компонентных пород (Jaeger Н., 1966; Лосицкий К.Б., Чуенков B.C., 1973); - динамики круговорота питательных веществ Ыалинаускас A.A., 1978); - биотрофного, биохимического воздействия пород (Градецкас А.Й., I96Ü);-световогс режима (Баркаускас А,II., Кайракштис Л.А.; Юодвалкис А.И., 1979). Также проводятся слокные анализы стволов(инградиентных пород смешанного древостоя (Keneil R., I9ö6;Zohrer P., 1968,1969).

Имеется ряд и нетрадиционных исследований обоснованных: -на данных малых круговых площадок выборочно расбросанных по территории исследуемых объектов (Jonsson в., 1961-1962; Toleao Z., 1980); - на данных роста и продуктивности отдельных деревьев (Тябера А.П., I960); - на данных элементарных площадок постояннохю числа деревьев (Товкач Л.Н., 1983) и постоянной площади (йатузанис Я.К., Сацениекс Р.Я., Тауриньш Л.К., 1966).

В результате оценки положительных и отрицательных сторон существующих классических и специальных методов установлено, что.они не в состоянии полностью решить проблемы производительности смешанных древостоев, особенно, если это связано с оптимизацией их породного состава и густоты.

Нами подобранная схема исследований (рис. I) включает некоторые положительные л элиминирует отрицательные стороны как классических, так и специальных методов изучений смешанных насаждений.

Модели структуры и производительности разногустотных сос-ново-еловых древостоев строились на основе нами разработанного имитационного метода перекрывающихся круговых площадок. При использовании данного метода основную часть эмпирического материала составили данные Г1КП11. Наряду с обычными измерениями, путем разделения территории Пробной площади на квадраты 5x6 м, было проведено картографирование местонахождения центров деревьев верхнего и нижнего ярусов, а также подроста

ОБЩЕ

Исчисления по общепризнанным формулам

Стандартная статистическая обработка_

Грп 'п-аналитп-ческая обработка_

Аналитический

обзор литературы

Н Н И Е

Банк такса-1 цнонных вн-делов республики ■за 191Ъ- // -87 гг.//

7

И С С I Е Д О В А Н И Й

специальные

Анализ структуры и производительности смешанных древостоев имитационном методом перекрывающихся круговых площадок

Анализ территориального размещения деревьев методом кольцевых площадок

Определение породного состава соседей отдельного дерева истодом площади роста дерева

Оценка фактической производительности дрсвостоя критерием уровня запаса

РЕЗУЛЬТАТ И

ЗБЫЕ ДАН

Модели стру] туры и производительности

Н Ы Е

Показатели фактического состояния древостоев

ВЫВОДЫ

Рис. I. Принципиальная схема исследований

вьше 0,5 м. На основе плана территориального размещения деревьев относительно одного угла пробной площади, определялись координаты всех особе!!.

На ЭБ'Л, загруженной данными каждой ПЮШ, включая координаты деревьев, имитировалась закладка перекрывающихся круговых площадок (рис. 2). Для каждой площадки определялись все средние таксационные показатели, при этом в них сохранялась первичная такса^онная информация и отдельн ас деревьев.

Деревья отдельных площадок по густоте и породному составу их 1-го яруса объединялись в группы. Для каждой такой группы определялись средние таксационные показатели, которые принимались в качестве показателей имитационных смешанных древостоев разного породного состава и густоты, для каждо!

О - сосна 1-го яруса x - ель т — го яруса • - ель ¡3 — го йрйса

Рис. 2. Схема систематического размещения кпугоиьпг плотяппк щади. I. - шаг размещения; £ - радиус круговой пло- ■

щадки..

такого древостоя паралельно строились относительные ряды распределения числа деревьев по ступеням и естественным ступеням толщины.

Средняя высота по отдельным элементам реальных и имитационных смешанных древсстоев определялась по кривым высот.

Запас отдельных площадок, имитационных и реальных древостоев по элементам леса определялся как сумма объемов составляющих деревьев. Для определения объема отдельного дерева использовались видовые числа, рассчитанные по нами корректированной модели А.Кулешнса (1СцИео1а А. еЬ а1,,1963). Коррекция осуществлена с целью учета влияния породного состава древостоя на полнодревесность стволов, так как модель пулеаиса разработана для чистых древостоев. Для оценки шинник породного состава древостоег. на видовые числа стволов было срублено 120 модальных деревьев, для которых с детальным обмером стволов, сделаны снимки территориального размещения блихай-ших "соседей". Применяя методику А.Тяберы ЦУ72), по периметру полигона площади роста модельного дерева, определены коэффициенты породного состава "соседей", которые использовались в качестве независимых переменных при моделировании полнодре-весности стволов деревьев смешанных древостоев.

Важным теоретическим вопросом метода явилось определение оптимальных параметров имитирования закладки круговых площадок. Он решался посредством многократных имитаций на ¿Ш закладки но отдельным 111011 разного числа '.".росных площадок разной величины. 1;ыло имитировано закладка свьме I млн. площадок. 3 качестве критешй оптимизации одела и величины площа-

л

док использовались показатели точности определения и апрокси-мацли таксационных древостоев и показатели их внутр,структурной репрезентативности. Оптимальным алтернативным решением между этими двумя противостоящими показателями явилось имитация закладки такого наибольшего числа площадок (рис. соотношение шага размещения которые с радиусом (1/И ) не меньше 0,1, а величина обеспечивает попадание на них в среднем 16 деревьев верхнего яруса.

Случайность распределения частоты появления площадок по отдельным Енутриструктурним таксационным показателям, при использовании данного подхода, позволяет применять математихо-статистические методы аппроксимации и моделирования.

—с—

Лспользованный метод элиминирует три основные недостатки классического подхода:

- обеспечивает наибольшую репрезентативность по структурным признакам смешанного древостоя (ярусиость, густота, породный состав); всего получено 3410 различных имитационных древос-тоев;

- в пределах отдельных групп густоты и породного состава имитаццонних смешанных древостоев гарантирует максимальную одао-родность почвенных условий произрастания;

- минимизирует трудозатраты.

Контроль достоверности разработанной модели в отношении к её гибкости и несмещенности осуществлена на основе таксации«-ных показателей реальных древостоев, которые были получены при классической оценке исходного материала ШШП и выборочной оценке 1200 площадок учета, отобранных и обмеренных по методу P.A. Юкниса (1968).

'Территориальное размещение особей отдельных элементов сос-ноЕО-еловых древостоев исследовалось методом кольцевых площадок, апробированном в Институте леса и древесины СО АН СССР (Бузыкин А.И. и др., 1965).

тактическая производительность сосново-еловых древостоев республики в отношении к фактической производительности чистых с.осняков и ельников оценивалась по обобщенному критерию уровня запаса (ТябераА.П., 1967). Кроме того, фактическая производительность 100-летних сосново-еловых древостоев оценивалась в отношении производительности эталонных сосново-еловых древостоев, определенной по нами разработанной модели (нормативу). Все расчеты по определению фактической производительности выполнены при помощи специальных программ, действующих в Литовском лесоустроительном предприятии ПО "Леспроект", используя материалы банка данных таксационных измерений выделов, автоматизированных на DBM СМ 1600.

2. Обзор литературы.

В главе анализируются исторически сложившиеся направления и основные идеи разных исследований в смешанных насаждениях.

Вопросы производительности смешанных древостоев имеют полуторавековый опыт изучений. Начало они получили в Германии, где, при основании теории нормального леса, возникла необходимость определения статуса идеального древостоя. Результаты

-J-

первых исследований разошлись диаметрально. Одни исследователи (Heyer G., 1852 {Baumbach, 1862-, Stötzer, 1831; Zetssche, 1881-щт.по Jae¿er Н., 1966J н др.) доказывали преимущество монокультур. Основная идея - производительность смешанных древос-тоев не в состоянии превысить производительность чистых пород в наилучших, соответственно, условиях произрастания - нилла отражение и в последующих работах (Honishu Н. .l^jKaaelhimJin Р., 1950s Ilelson Th. ,1965¡Auclair D.,1983 и ДрО. другие же, начиная с работ основателей лесной науки (König G.,184?; Schmidt L., 1695; Морозов Г.Л., I92ó и др.) и кончая современными исследованиями (Логвинов »1.3., 1970,\4алинаускас A.A., I97tí; Garforth М.Г.,, 1979; КаПрюкитис Л.А., ьодвалкис А.Л., 1979; Лосицкий К.Ь., Ч^енков Б.С., I9oü;Poleno 2., 19о0; Зяб-ченко С.С., I9öl; Багинский В.it., 1964; Прудов Б.Н., 19о4; Багинский B.¿., Терехова Р.Л., Ldoö; Градецкас A.Z., I9bd и др.) установили превосходство производительности смешанных древостоев. Обобщая разносторонние исследования, можно заключить, что эффект смеашвашя в отношении производительности древостоев зависит: от правильного подбора инградиентных пород| качества условий произрастания; возрастной и вертикальной структуры древостоев; породного состава; густоты; территориального размещения деревьев разных пород. Поэтому изучение влияния одного из этих факторов на производительность смешанного древостоя, с целью установления эталонов, должно проводится в увязке с другими (¿уков А.Б., 1970; Лосицкий К.Ь., Чуенков B.C., 1973).

Результаты проведенных исследований пЗ аначизу зависимости производительности от вше приведенных и.-ij три структурных факторов, дедуктивно, в сокращенном гиде, рассмотрены в соответствующих разделах настоящей глав:: диссертации.

3. Структура смешанных сосново-еловых древостоев.

В этой главе структура сосново-еловых древостоев исследована в следующих аспектах по трем группам:

- изучение и моделирование взаимосвязей средних значений таксационных показателей отдельных алиментов имитационных древостоев с возрастам, условиями произрастания и фактора;:;! в!:ут-рнструктуркого характера (иородчь: i состав, гуетмта);

- изучение н.моделиров:шие частотны., рядов распределения по таксационным показателям отдельных элементов вмлтацюнных.

древостоев;

- изучение особенностей взаимозависимости территориального размещения деревьев отдельных элементов смешанных древостоев.

При исследовании вопросов первой группы установлено, что средние таксационные показатели деревьев как верхнего, так и нижнего ярусов наиболее тесно коррелируют со структу... 1ыми показателями верхнего яруса. Средние высоты сосен и елей верхнего яруса, взятые в отдельности, являются лучшим индикатором качества условий произрастания смешанных древостоев по сравнению со средней высотой преобладавшей породы. Использование данного показателя в качестье входного фактора моделей структуры и прои--^бдительности увеличило точность определения результативных признаков в средаем на 2-3 %,

На основе материала собранного в ШШП, в которых всем деревьям без исключения был определен возраст, установлен размах его варьирования в пределах отдельных элементов смешанных древостоев в зависимости от густоты породного состава и возраста верхнего яруса. Наибольшие значения коэфцищента вариации возраста обеих пород верхнего яруса свойственны сосново-еловым древостоям с наиболее густым верхним ярусом, в породном составе которого сосна и ель составляют приблизительно одинаковые доли участия (6С4Е-6Е4С). Такая закономерность сильнее выражена в старшем возрасте, где разница в коэффициентах вариации возрастов чистых, и смешанных древостоев составляет 2-3 Это -позволяет заключить, что густота, которую в спелом возрасте достигают естественно формирующиеся одноярусные смешанные древостой, обусловлена степенью возрастной ди^ферен^адаи деревьев.

Для елей 11-го яруса установлено, что вариация возраста, при густом стоянии деревьев верхнего яруса в разрезе 'его породного состава, имеет тенденцию уменьшения с увеличением доли ели, а абсолютные значения наоборот - тенденцию увеличения. Это объясняется тем, что в густых древостоях, с преобладанием елей, большую часть 11-го яруса составляют особи из угнетенных деревьев верхнего яруса, а под сосновым пологом такой же густоты часть второго яруса составляют особи перешедшие из категории деревьев жизнеспособного подроста.

Использованный метод позволил в широком интервале изучить взаимосвязь средней высоты отдельных элементов смешанного дре-

востоя с густотой и породным составом верхнего яруса. В результате таких изучений была разработана модель относительных высот верхнего яруса, результативные данные которой подтвердили выводы установленные дня чистых ельников Ч Xairiükätis L., Juodval-kis A., I9bo) и смешанных культур ели (¡¿алинаускас A.A., I97d), что существует оптимальная густота, до которой прирост по высоте увеличивается, а за ней - уменьшается. Б абсолютных значениях, в наш исследованных сосново-еловых древостоях точка оптимума сдвинута в сторону более густых древостоев (IJi/ - къс : А = 100 ле;, N = 750 шт./га; А 60 лет, N я 1300 шт./га; А «= ¿0 лет, n = 5500 шт./га).

Модель средней высоты нижнего яруса показывает, что наиоо-лее интенсивно она увеличивается с повышением возраста верхнего яруса, а в пределах одного класса возраста, увеличение средней высоты, с увеличением качества условий произрастания и увеличением доли сосны в породном составе верхнего яруса, выражено п меньшей мере.

Модель среднего диаметра верхнего яруса составлена из трех компонентов: общий средний диаметр, средние диаметры сосны и ели. По результативным значениям данных компонентов установлено, что только при редкостойном ярусе смешанного древостоя не опровергается гипотеза (Nelson Th., i9oo; Комаров ¿.С., 1977), что для образующих пород сохраняются закономерности формирования Среднего диаметра, характерные и для чистых древостоев. Б густых (высокополнотных), чистых и смешанных древостоях эти закономерности различны не только для елеЛ, на что указано в работе о. Кюлева (1969 а), но и для сосен. Подтверждаются результаты исследований Б.^.Багинского (I9ö4), установившего, что эта различия для отдельных условий произрастания (бонитетов) и уровней полноты взаимосвязаны с возрастом и породным составом.

Б нашей модели средних диаметров верхнего яруса, кроме возраста и породного состава, аналитически увязаны отдельные условия произрастания, выраженные средними высотами сосэи и елей, и густота. По закономерному изменению модельных значений средних диаметров установлено, что в исследуемых молодняк ах в богатых условиях произрастания (рис. 3) конкуренцию составляет как сосна для еле, так и ель для сосны. Количественное преобладание одчой порода над даго:; . способствует умеренному увеличений среднего диаметра,- первой.' и значительному (особенно

Э^.с-м А,-20 лет ; Мг 5000шт/* ^>1,см А^ЮОает;- N1" 500ш1/ха

1»

Нс1 - 40,8 м Не, МО.Ом

Нсх- 7,5 м Н*!" 6,0 м

¿2

Нсх -50,5 м Нь1 -ЬО,Ом

100 С

50С50Е

•100Е

Рис. 3. Модель средних диаметров верхнего яруса_(&! ) сосново-тах ( N1 ).

Исх ; Иег , м Ь0,5 ; 30,0

26,1; 25,0

<6,2 ; <5,5

1000 2000 5000 N2, шт./го

Рис. 4 Модель среднего диаметра верхнего яруса (2Ь ) сосновых и сосново-еловых древостоев в разрезе густоты ( N1 ) при постоянных; возрастах ХАп. средних высотах сосен V НС1) и елей (НЕГ ), породных составах ).

ели) уменьшению другой. Б молодняках,в более бедных условиях произрастания ( Ни ='7,5 м, Hel = 6,0 м, А = 20 лет), ель не оказывает большой конкуренции на сосну, а за счет уменьшения ее диаметра увеличивается средний диаметр сосны (эффект буферной породы). Однако, как и первом, так и во втором случае, общий диаметр существенно не увеличивается.

В 100-летних сосново-еловых древостоях всего диапазона изучаемых условий произрастания ель по среднему диаметру отстает от сосны, однако средний диаметр сосен, при совместном произрастании пород, увеличивается до такой степени, что опережает средний диаметр чистых осоняков и ельников. Общий средний диаметр верхнего яруса сосново-еловых древостоев такого возраста в разрезе породного состава имеет выраженную точку оптимума, величина и местонахождение которого зависит от качества условий произрастания. С увеличением средней высоты и елей и уменьшением разницы между ними, оптимальный состав, при постоянном возрасте и густоте, передвигается в сторону смешанных древостоев, в породном составе которых преобладает ель.

В разрезе густоты по модели установлено, что разница между средними диаметрами 1-го яруса сосново-еловых древостоев оптимального породного состава и чистых сосняков изменяется закономерно (рис. 4). С увеличением густоты эта разница постоянно увеличивается и достигнув определенную точку, эавися1цую от возраста и условий произрастания, начинает уменьшаться. В этих точках густоты, которые особенно хорошо выражены в старшем возрасте, взаимовлияния сосен и елей являются оптимальными в отношении наибольшей стабильности смешанного древостоя по критерию Н/д . Данная густота в молодом возрасте гораздо ниже густоты максимальной производительности, но, с увелнчениемтвозраста, к ней асимптотич-но приближается. В 100-летних сосново-еловых: древостоях,произрастающих в ТЛУ - Nbc , такая густота (560 шт./га) совпадает с густотой при которой достигается максимальный выход крупномер-. ной древесины (рис.7). Следовательно эту закономерность можно рекомендовать использовать в качестве одного из критериев оптимизации густоты при искусственном формировании сосново-еловых древостоев.

Установлено, что средний диаметр нижнего елового яруса,ка* и высота, зависит от возраста, показателей условий произрастания

и породного состава верхнего яруса. Закономерности влияния последних, отражающихсяБразных разрезах разработанной модели, показывают аналогичный высоте характер изменения среднего диаметра. Однако показатель для елей нижнего яруса игает тенденцию увеличения с нарастанием доли ели в верхнем ярусе древостоя. Это подтверждает низкую жизнеспособность той части нижнего яруса. Пустота верхнего яруса, в исследуемых пределах, статистически достоверного влияния на диаметр нижнего яруса не оказывала. Однако от густоты верхнего яруса зависит густота нижнего яруса. В разрезе породного состава модели густоты нижнего яруса установлено, что с увеличением густоты верхнего яруса во всех почвенных условиях произрастания и возрастах, густота нижнего яруса уменьшается тем интенсивнее, чем больше примеси ели в верхнем ярусе.

При исследовании второй группы вопросов структуры смешанных сосново-еловьк древостоев в аспекте частотных рядов распределения по таксационным показателям установлено:

- применение разработанного метода способствует не меныде, чем ЬО-процентное сходство (по критерию согласия Пирсона у_ ) рядов распределения по диаметру верхнего яруса имитационных древостоев рядам верхнего яруса тождественных по средним таксационным показателям реальных древостоев, при наличии в первых не меньше 100 деревьев;

- данные ряда хорошо характеризует (Б5 % всех случаев) вероятностная функция распределения Шарлье типа А;

- связь породного состава верхнего яруса существует только

с коэффициентом вариации и асимметрии. Показатель крутости не зависит от породного состава. Условия произрастания и густота, элиминируя прямое влияние на средний диаметр, в пределах,_охваченных нашими исследованиями, существенного влияния на параметры данной функции распределения не оказывали. Множественные регрессионные уравнения установленных связей показали, что коэффициенты вариации и асимметрии в разрезе породного состава имеют точку экстремумов при равномерном количестве сосен и елей. Мера отклонения этих экстремумов зависит от среднего диаметра верхнего яруса смешанного древостоя. С увеличением среднего диаметра, отклонение коэффициента вариации увеличивается, а асимметрии - уменьшается. Вариация диаметра, при одинаковых средних значениях, для спелых

-u>-

сосново-еловых древостоев на 2-3 % выше вариации диаметра чистых сосняков и на 3-4 % - чистых ельников. Коэффициент асимметрии рядов распределения по диаметру наибольший в сосново-еловых молодняках (0,7-0,6); он на (0,2-0,3) выше чем в чистых сосняках и ельниках.

При исследовании третьей группы вопросов - структуры сосново-еловых древостоев - установлено, что существуют определенные закономерности территориального взаимораспределения отдельных элементов естественно формирующегося смешанного древостоя. Рассчитанные парциальные функции распределения показывают, что в молодняках взаиморазмещение по территории сосен и елей верхнего яруса, а также елей нижнего яруса, в отношении елей верхнего имеют антиагрегагивный (переживающийся) характер. Ели нижнего яруса в отношении сосен верхнего размещаются агрегативно. С увеличением возраста до 60-70 лет, взаиморазмещение сосен и елей верхнего яруса переходит к случайному, которое сохраняется и в спелом возрасте. Групповой характер размещения ёлей нижнего яруса вокруг сосен в старшем возрасте выражен еще сильнее, а изреживающийся эффект елей верхнего яруса в отношении нижнего уменьшается. Такая закономерность показывает с возрастом меняющиеся в сторону большей толерантности взаимоотношения сосен и елей. ■

4. Производительность сосново-еловых древостоев

Производительность сосново-еловых древостоев проанализирована сдельно по ярусам. ьольшое значение выделено изучению производительности верхнего яруса, так как в литературе (Kelson Th., I9óíj; Лосицкий K.d. , Чуенков B.C., 1973 и др.) доминирует мнение, якобы производительность одноярусных смешанных древостоев не может быть выше производительности чистого 'древостоя той породы, которая наилучше соответствует данным условиям произрастания. Нами разработанный метод моделирования позволил сопоставить производительность чистых сосняков и ельников с производительностью смешанных сосново-еловых древостоев при разной густоте, разном породном составе и в разных условиях произрастания. Разработаны модели по сумме площадей ссчениЯ и запасу. При моделировании запаса сосново-еловых древостоев

была исследована зависимость полнодревесности стволов сосны в зависимости от породного состава соседних особей. Установлено, что лишь в молодняках старые видовые числа на 1 % больше у стволов в окружении елей. С возрастом эта разница уменьшается.

Окружение елей положительно влияет на очищение стволов сосны от сучьев. Разработанная модель относительных величин бессучковой части ствола показывает, что эффект этого влияния зависит от густоты и возраста, с увеличением которых - нарастает. Например: в 100-летнем возрасте, при густоте 500 шт./га, бессучковая часть ствола сосен, произрастающих в окружении елей, на 17 % больше растущих в чистых сосняках.

При сопоставлении результативных значений моделей сумм площадей сечений и запасов верхнего яруса в разрезах возраста, средних высот сосен и елей, густоты и породного состава (рис. 5, 6) установлено:

- производительность верхнего яруса смешанных сосново-еловых древостоев в молодом возрасте, при любом сочетании средних высот сосен и елей, породном составе и густоте, не превышает производительности чистых древостоев образующих пород;

- положительный эффект смешивания, при одинаковой густоте, в отношении возраста, раньше проявляется в смешанных дре-востоях, произрастающих на более плодородных почвах. Если в худших нами исследованных условиях произрастания, оцениваемых по средней высоте сосен и елей ( Hei 100 лет - 24,6 м; Hei 100 лет - 22,1 м), возраст, с которого смешанный древостой по наличному запасу начинает опережать чистый - 50-о0 лет, то в лучших условиях произрастания ( Ни 100 лет - 30,5 m:Hei ЮО лет - 30,0 м) - 25-30 лет;

- производительность редкостойных смешанных древостоев равна или меньше производительности чистых древостоев образующих пород. Значение минимальной густоты, с которой производительность верхнего яруса смешанного древостоя становится выше производительности чистых древостоев, также зависит от условий произрастания. В худаих условиях произрастания оно больше чем в лучших. Например, в нами исследованных 100-лзтних сосново-еловых древостоях в наихудших и наилучших условиях произрастания, разница в минимальной целесообразной густоте составляет около 200 шт./га;

А1(лн ¡ Htl , Heí,m míjmv-iü -loo ь0,5 50,0

/

- -100 с

600

i, oo

200

.---50C50E

---80С 20E

50 16,2 d5,5

1000

2000

3000 Nj,urr./aa

Рис.5. Модель наличного запаса верхнего яруса ( М> ) сосновьсс и сосново-еловых древостоев в разрезе густоты ( Г^1) при постоянных: возрастах ( Ат )> средних высотах сосен (Не! ), елей ( Не г ) и породных составах (Зк ).

aí - 100 лет ; n±- бшыт/щ Hct , Hei.M Мт,мУ'1а io.s зо,о

Al - ^00 лет ; Hc¡ , Hai

ЬО,5 50,0

-ЮОС.

50C50L

-ЮОЕ

Рис.6, икшель наличного запаса верхнего Wpyca Oh У сосново-вловых древостоев в разрезе породного состава (Sfc ),при постоянных: возрастах ( At 1,средних высотах сосен (Hei) и елей (Hui).

---50 С. ВОЕ

---восгоЕ

200 М>0 600 N¡,uit./ia

Рис.7..Зависимость наличного . запаса крупномерной древесины в верхнем ярусе (Мткр) 100-летних сосновых и сосново-еловых древостоев при постоянных: средних высотах сосен (Hci ), елей (Иег) и породных составах ( Sk ).

-Id-

- оптимальное количественное соотношение сосен и елей в верхнем ярусе в отношении наибольшей его производительности также зависит от качества условий произрастания (рис. 6). При одинаковой густоте, с увеличением средней высоты сосен и елей, а также при постоянной высоте сосен и с увеличением высоты елей оптимальное сочетание пород передвигается в сторону большей доли участия ели в породном составе верхнего яруса. Данная закономерность не противоречит результатам исследований производительности высокополнотных сосново-еловых древостоев, проведенных на бонитетной ( Poleno %., i960) и лесотипологичес-кой (Градецкас А.И., ISÖb) основах, но не приуроченных к значениям густоты. По этой причине несопоставимыми с нашей моделью оказались абсолютные величины производительности приведенные указанными исследователями.

В наилучших условиях произрастания, производительность оптимальных по породному составу (5С5Е) 100-летних сосново-еловых древостоев при густоте 600 шт./га на 17-Ш % превышает производительность чистых сосняков и на 6-7 % - чистых ельников. 40 % всего дополнительного запаса таких древостоев составляет крупномерная древесина (рис. 7). По мере ухудшения условий произрастания, часть крупномерной древесины в доле дополнительного запаса теряет вес. В худших условиях произрастания повышение производительности сосново-еловых древостоев путем оптимизации их породного состава возможно лишь за счет снижения выхода крупномерной древесины.

По моделям запаса и сумм площадей сечений 11-го яруса установлено, что производительность нижнего елового яруса обусловливается возрастом, породным составом, густотой и высотой верхнего яруса. Наибольшей производительности (до 7 % от верхнего) второй ярус елей достигает в редкостойных (Nj<4b0 шт./ га) спелых смешанных древостоях, в первом ярусе которых преобладает сосна. Присутствие нижнего яруса в таком количестве, каким он существует в нами исследованных сосново-ело-

вых древостоях, не оказывает отрицательного влияния на развитие верхнего яруса. Поэтому в данном случае оправдывается оценка запаса древесины нижнего яруса (Ratzel К., I96.I;Ман— кус P.a., I9ö6;S°lym°s К., I9oö; Bernadzki Е., Andrejczyk Т., I9Ö3) в качестве чисто дополнительного.

-и-

Лрн анализе достоверности разработанных моделей производительности сосново-еловых древостоев, на материале производительности реальных древостоев (обобщенные таксационные показатели пробных площадей и таксационные показатели выборочно оцененных древостоев) установлено, что среднеквадратическая ошибка по сумме площадей сечений верхнего яруса составляет 8,1 по запасу -Ь,5, систематическая соответственно - О,Б и - 0,6 Систематические и среднеквадратические ошибки, определенные по отдельным возрастным группам, в возрастных группах - по породному составу, в отдельных составах - по густоте, не имеют закономерных тенденций изменения.

5. Фактическая производительность смешанных сосново-еловых лревостоев Литвы.

Анализ фактической производительности сосново-еловых древостоев республики проведен на почвенно-типологической и бонитетной основах.

Исследовано производительность сосново-еловых и елово-сос-новых древостоев наиболее характерных типов почвенных условий произрастания - Nb5 Lb, Nc, Le.

Установлено, что в среднем их производительность по отдельным типам условий произрастания превышает производительность чистых сосняков в следующем убывающем порядке: №> - на 8,8 Lb - на 6,6; Le- - на 5,9; Не - на 2,1 В среднем - на 6,б?5. В отношении чистых ельников данные имеют следующие значения: Nb- 9,0 %; Lb - 3,Ь; Lo - 2,0; Nc - 0,0 %. В среднем - на 4,8 jS.

При анализе производительности сосново-еловых и елово-сос-новых древостоев в отдельных почвенно-типологических группах установлено, что наибольшей производительности достигают те смешанные древостой, в которых средние высоты.елей равны или незначительно меньше высот сосен, т.е. угнетение елей соснами наименьшее. Такая закономерность установлена при изучении производительности смешанных древостоев сосны и ели и на бонитетной основе. При одинаковом соотношении средних высот сосен и елей в пределах отдельных типов почвенных условий произрастания и бонитетов установлена зависимость производительности от породного составь. Образующая этой зависимости имеет выгнутую форму с выраженным экстремумом, степень выгнутости находится в обратной зависимое-

ти от разницы между средними высотами сосен и елей. Местонахождение точки экстремума в отношении породного состава зависит от качества условий произрастания. Но мере улучшения добротности произрастания, оцениваемого по повышению бонитета, наблюдается передвижение данной точки в сторону чистых ельников. В отношении условий произрастания данная закономерность выражена в меньшей мере. Следовательно, оптимизация породного состава отдельных сосново-еловых древостоев по типам почвенных условий произрастания на основе критерия точки максимальной производительности является сугубо приблизительной. Объективность оптимизации породного состава конкретных сосново-еловых древостоев на основе данного критерия повышается при дополнительном учете бонитетов или средних высот сосен и елей. Данное положение подтверждено и результатами моделирования производительности сосново-еловых древостоев на основе ИКЛП.

В изучении значимости возраста установлено, что фактическая производительность сосново-еловых древостоев в исследуемых условиях произрастания становится выше фактической производительности чистых древостоев компонентных пород в среднем с 50-60 лет. Б разработанной модели производительности.сосново-еловых древостоев от разной густоты и возраста начало появления положительного эффекта смеиивания значимо лишь в древостоях низких бонитетов или при редком стоянии деревьев на них (рис. 5).

При сравнительном анализе фактической производительности 100-летних сосново-еловых древостоев республики с модельной производительностью оптимальных по породному составу и густоте, приуроченной к максимальному выходу крупномерной древесины, установлено, что фактическая производительность сосново-еловых древостоев Литвы в среднем составляет 69,4 % от оптимальной. В изучении значимости почвенных условий произрастания установлено, что фактическая производительность сосново-еловых древостоев на 2-3 % ближе к оптимальной при их развитии на временно переувлажненных почвах.

3;ШЖНИЕ, ОСНОЬНаЕ ВЫВОД* Л 11Р1ДОЖШДЛ

'.Разработанный метод моделирования, основанный на анализе данных имитационных лесонасаждений, полученных в результате установленной оптимальной имитации на ЗШ систематической за-

кладкой перекрывающихся круговых площадок на территории картографированных пробных площадей и определенной системы их группирования, позволил выявить закономерности изменения показателей структуры и производительности смешанных древостоев в широком интервале густоты и породного состава при минимальном количестве эмпирического материала. На основе количественных выражений данных закономерностей, реализованных в качестве множественных регрессионных моделей, а также исследований территориального взаиморазмещения пород и анализа фактического состояния -производительности сосново-еловых древостоев республики, были сформулирсвалы следующие основные выводы:

1. Оптимизация породного состава верхнего яруса сосново-> еловых древостоев, обоснованная критерием максимальной производительности в течении возраста, обусловливается качеством условий произрастания, густотой и территориальным взаиморазмещением пород.

2. Эффект выращивания сосны с елью в одном верхнем ярусе в отношении производительности чистых сосняков и ельников не проявляется в иолодняках и редкостойных древостоях старшего возраста, а также в древостоях, почвенные условия роста которых для ели являются такими, что она находится на пределе перехода ь нижний ярус.

3. В лучших дня обеих пород почвенных условиях произрастания ( МЬс , 1-Ьс ), где сосны в 100-летнем возрасте достигают высоту 30-31 м, а разница средней высоты елей минимальная

(0-1 м), наличный запас верхнего яруса сосново-еловых древостоев оптимального породного состава и густоты, обусловливающей максимальный выход крупномерной древесины, на 6-7 % превосходит запас чистого ельника, и на 17-18 % - запас чистого сосняка, ' густота и средняя высота которых та кэ. 40 % всего дополнительного запаса составляет крупномерная древеснна. На более бедцйк '-' почвах эффект смешивания меньший, а на более богатых - наиболее производительными являются чистые ельники.

4. По мере параллельного увеличения густоты верхнего яруса сосново-еловых древостоев оптимального породного состава ¡5 чистых сосняков,. снижение сроднего диаметра, при одинаковых возрастах и средних высотах, выражено по разному. В исследуемых диапазонах густоты установлены точки, где разница среднего диаметра верхнего яруса смешанного и чистого древостоев наибольшая. В этих точках густоты верхний ярус смешанного древос-

тоя по критерию Н/д наиболее стабилен в отношении чистого, синяка. Густота в. данных точках меньше густоты максимальной! гцро-изводительности, но с возрастом асимптотично приближается к ней.

0. Территориальное взаиморазмещение деревьев сосен и елей верхнего яруса при естественном совместном произрастании в молодом возрасте носит взаимоизреживаящийся характер, который с возрастом переходит к случайному.

6. Запас нижнего яруса елей, сформировавшегося под верхним сосно во -ело вым ярусом, в зависимости с возраста, средней высоты, густоты и породного состава, составляет до 7 ,а запаса всего смешанного древостоя. В таком количестве нижний ярус не влияет на рост верхнего.

7. Фактическая производительность сосново-еловых древосто-ев республики в среднем на б,,б % выше производительности чистых сосняков и на 4,8 7о - чистых ельников. Фактическая производительность спелых сосново-еловых древостоев составляет 69,4 % от производительности сосново-еловых древостоев оптимального

. породного состава и густоты, приуроченной к максимальному выходу крупномерной древесины.

Производству предложено:

1. Модели производительности сосново-еловых древостоев разного породного состава и густоты.

2. Нормативы эталонных сосново-еловых древостоев.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

• I. Закономерности структуры диаметра смешанных сосново-еловых древостоев.// Закономерности роста и производительности древостоев /Тезисы докладов научной конференции, Каунас 16-17 апреля 1985 г.- Каунас.- 1985: 204-207.

2. Оценка влияния породного состава на продуктивность смешанных сосново-еловых древостоев. // Мониторинг лесных экосистем /Тезисы докладов научной конференции, Каунас, 05-06.0ó. 1986,- Каунас-Академия.- 1986: 303-304.

3. Моделирование производительности сосняков,загрязненных промвыбросами. // Исследование и моделирование роста лесных насаждений, произрастающих в условиях загрязненной природной среды /Сб.научн.тр. ЛитОСА.- Каунас-Академия.- I9ü7: 35-44.

4. Исследование производительности лиственничных лесона-

саждений, произрастающих в условиях Литвы. //Лиственница и её комплексная переработка /Межвузовский сб.научн.тр. - Красноярск, КГЫ.- 1987: 50-58.- Соавторы - Тябера-п., Гиринас Ю., Чейда А.

5. Модель производительности сосново-еловых древостоев. // Лесная таксация и лесоустройство. /Межвузовский сб. научн.тр.-Каунас-Академия.- IS68: I14-129.

6. Применение микро ЭВМ в научных исследованиях и в учебном процессе студентов Лесохозяиственного факультета ЛитСХА.// Mikroprocesory а mikropoäitace v lesnom hospodar3tve a drevos-pracujucom priemyale a ich skolstve.- VSLD, Zvolen.- 1989: 266-290.- Соавторы - Тяберг' А., Лекис В., Скнис Р.

7. Способ определения оптимального породного состава древостоев (Описание изобретения). // ВНИШ'М Гос-ком. по изобретениям и открытиям при ГШГГ СССР.- М.- 1989.- 4 с. (I4543I5 AI; А 01 23/00; № - 3965656/30-13; 1985.10.17).- Соавтор - Тябера А. П.).

Б. Норматив оптимизации породного состава и густоты одноярусных сосново-еловых древостоев. // Технологическое устройство лесов/ Тезисы докл. £U научн. конф. преподавателей ЛитСХА.-Каунас-Акэдемия.- 1990: Г?-19. В печати.