Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оценка товарной структуры древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона

ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Оценка товарной структуры древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона"

и1-'-' " На правах рукописи

Домрачев Алексей Анатольевич

ОЦЕНКА ТОВАРНОЙ СТРУКТУРЫ ДРЕВОСТОЕВ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР СОСНЫ ХВОЙНО-ШИРОКОЛИСТВЕННЫХ ЛЕСОВ ВОЛГО-ВЯТСКОГО РЕГИОНА

Специальность 06.03.02 - Лесоустройство и лесная таксация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

-3 ДЕН

Йошкар-Ола 2009

003486413

Работа выполнена на кафедре лесной таксации и лесоустройства Марийского государственного технического университета

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Черных Валерий Леонидович

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Нагимов Зуфар Ягфарович

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Старцев Алексей Иванович

Ведущая организация: Всероссийский научно-

исследовательский институт лесоводства и механизации, г. Москва

Защита состоится 23 декабря 2009 года в 12 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.115.03 при Марийском государственном техническом университете по адресу: 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3,

факс (8362) 41-08-72

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Марийского государственного технического университета.

Автореферат разослан «20» ноября 2009 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными печатью подписями просим присылать ученому секретарю диссертационного совета Д 212.115.03 при Марийском государственном техническом университете по адресу: 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3.

Факс (8362) 41-08-72

Ученый секретарь диссерта

доктор биологических наук

Ю.П. Демаков

Введение

Актуальность работы. Лесным кодексом Российской Федерации (2006 г.), Концепцией устойчивого управления лесами Российской Федерации (2008 г.), Концепцией развития лесного хозяйства Российской Федерации на 2003...2010 г., Правилами заготовки древесины (2007 г.), Стратегией развития лесного комплекса РФ на период до 2020 г. и другими директивными документами в области организации ведения лесного хозяйства, непрерывного неистощи-тельного лесопользования в условиях рыночной экономики повысились требования к достоверности и точности информации о лесном фонде.

Практическая реализация этих требований во многом определяется качеством нормативно-справочных данных.

Товарные таблицы являются составной частью единой для страны системы общих и региональных нормативов таксации леса и служат для определения выхода деловой древесины по категориям крупности, сортам и сортиментам, сырья для технологической переработки, дровяной древесины и коры при оценке пробных площадей, лесосечного и лесного фондов и других расчетов для организации лесопользования.

Сосна является одной из основных древесных пород при искусственном восстановлении лесов в европейской части России.

Региональные нормативы для древостоев лесных культур сосны в настоящее время отсутствуют. Кроме того, погрешности в существующих таблицах снижают точность оценки параметров древостоев.

В настоящее время уделяется большое внимание методике разработки сортиментных и товарных таблиц. Ведутся работы по обоснованию системы математических моделей, отражающих существующие закономерности товарной структуры древостоя.

Работа проводилась по государственному контракту МарГТУ с ФАЛХ РФ № АТ - 03-13/167 и базовому проекту 2-2М2-09 от 05.09.05. «Разработка проекта лесотаксационных нормативов для искусственных насаждений сосны Среднего и Нижнего Поволжья (таблицы)».

Цель диссертационной работы - выявление закономерностей товарной структуры лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона с последующей разработкой системы лесотаксационных нормативов для мониторинга использования лесных ресурсов и кадастровой оценки лесов.

Задачи исследования: проанализировать состояние вопроса по литературным источникам; выявить на основе экспериментальных данных закономерности распределения деревьев по таксационным показателям лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона; выявить закономерности товарной структуры лесных культур сосны и составить товарные таблицы для древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона; сравнить полученные результаты с применяемыми на практике нормативами; разработать алгоритм товариза-ции древостоев.

Объект исследований - древостой лесных культур сосны хвой-но-широколиственных лесов Волго-Вятского региона.

Предмет исследований - закономерности товарной структуры древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона.

Методы исследования: сбор экспериментального материала -метод пробных площадей; выявление закономерностей распределения стволов по диаметрам и закономерностей изменения товарной структуры - методы математического моделирования; оценка статистической достоверности полученных результатов - методы математической статистики.

Научная новизна работы. Впервые изучена качественная характеристика древостоев, выявлены закономерности распределения стволов по таксационным показателям и закономерности товарной структуры лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона; составлены модели товарной структуры с характеристикой запаса древостоя по категориям крупности и сортности в пределах групп высот и класса товарности. Основные положения, выносимые на защиту:

1) факторы, влияющие на товарную и сортиментную структуру древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона;

2) закономерности и система математических моделей распределения стволов по таксационным показателям древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона;

3) товарная структура древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона;

4) алгоритм товаризации древостоев при лесном планировании.

Практическая значимость полученных результатов. По результатам исследований разработана система лесотаксационных нормативов для мониторинга использования лесных ресурсов и кадастровой оценки древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона (Государственный контракт от 05.09.05 № AT - 03-13/167 и базовый проект 2М2-09).

Область применения - определение объемных и качественных характеристик древостоев, запасов древостоев, выхода деловой древесины по крупности, сортам и сортиментам, сырья для технологической переработки, дровяной древесины и коры при оценке пробных площадей, лесосечного и лесного фондов и других расчетов при организации лесопользования в древостоях лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона.

Достоверность и обоснованность полученных выводов. Все выводы опираются на обширный экспериментальный материал, обработанный с помощью многомерного математического моделирования и методов статистики, с применением современного программного обеспечения для автоматизации расчетов на ПК.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 7 основных печатных работах, в том числе в изданиях, определенных ВАК.

Личный вклад автора. Автор принимал личное участие в подборе объектов и таксации 47 пробных площадей по Чувашской Республике. Экспериментальные данные по другим объектам хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона (153 пробные площади) были использованы из архива кафедры лесной таксации и лесоустройства Марийского государственного технического университета. Обработка и анализ, интерпретация полученных результатов, формулировка выводов и предложений выполнена лично автором или при его непосредственном участии.

Апробация работы. Основные теоретические положения и практические результаты исследований представлялись на международных (Брянск 2007 г., Йошкар-Ола 2008 г., 2009 г.), всероссийских (Казань 2007 г., Новочеркасск 2007 г., Йошкар-Ола 2008 г.) и региональных (Йошкар-Ола 2006 г.) научно-практических конференциях, конференциях профессорско-преподавательского состава Марийского государственного технического университета (2004...2009 гг.).

Структура н объем работы. Диссертация изложена на 185 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 разделов, заключения, списка литературы (97 литературных источников, в том числе 7 иностранных) и 15 приложений. В тексте диссертации содержатся 22 таблицы и 32 рисунка.

Диссертационная работа выполнена в процессе обучения соискателя в аспирантуре очной формы (2006.. .2009 гг.).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Современное состояние проблемы исследований

Вопрос об изучении строения древостоев по таксационным показателям имеет длительную исторшо. Основы учения о строении простых древостоев заложены в конце XIX начале XX веков. Большой вклад в обобщение материалов и развитие данного учения внесли наши соотечественники A.B. Тюрин (1923, 1945, 1971 гг.), Н.В. Третьяков (1927 г.), Н.П. Анучин (1971, 1982 гг.), К.Е. Никитин (1971 г.), H.H. Свалов (1973 г.), В.К. Захаров (1961 г.), М.М. Орлов (1929 г.), O.A. Атрощенко (1997 г.) и др.

Наибольший интерес в теории строения древостоев представляет распределение числа стволов по диаметру. Вызвано это тем, что диаметр является фактором, который наиболее полно определяет товарную структуру древостоя. Кроме того, этот показатель самым тесным образом связан с высотой, объемом, формой, приростом и другими таксационными признаками древесного ствола.

В настоящее время методика исследований постоянно совершен, ствуется. На смену классическим методам, базирующимся на графических построениях, приходят объективные статистические методы, основой которых является установление аналитических зависимостей и связей между изучаемыми таксационными признаками на базе широкого использования математических моделей на ЭВМ.

Изучению строения леса по естественным ступеням таксационных признаков и созданшо их математических моделей посвящены исследования П.М. Верхунова (1959, 1975, 1980 гг.), O.A. Атрощенко (1972 г.), А.Г. Мошкалёва (1973, 1982 гг.), П.М. Мазуркина (2001, 2006 гг.), В.Л. Черных (1990,2000,2001 гг.) и др.

Большая часть исследований товарной структуры сосняков в России выполнена в насаждениях естественного происхождения (Н.П. Анучин, А.Г. Мошкалёв, П.М. Верхунов). Что же касается древостоев лесных культур сосны, то число работ по товарной структуре невелико и сводится к исследованию лишь сортиментной

структуры, при этом остаются незатронутыми вопросы сортности данных древостоев (В.В. Успенский).

Товарная структура древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона (по литературным данным) не изучена, следовательно, нормативы по таким дре-востоям для данного региона отсутствуют.

В связи с этим выявление закономерностей строения и товарной структуры древостоев лесных культур сосны хвойно-широко-лиственных лесов Волго-Вятского региона с учётом современных стандартов на лесопродукцию является важным и актуальным.

2. Программа, методика исследований и объем выполненных работ 2.1. Программа исследований

Анализ литературных источников и цель исследований позволили сформулировать перечень следующих программных задач:

1) выполнить анализ лесотаксационных нормативов и современного состояния вопроса товарной структуры древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона;

2) разработать методику исследований;

3) провести сбор и обработку экспериментального материала;

4) выявить факторы, влияющие на товарную структуру древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона;

5) выявить закономерности распределения стволов по таксационным показателям древостоев лесных культур хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона;

6) составить товарные таблицы для деловых стволов;

7) составить товарные таблицы по классам товарности;

8) дать анализ и оценку новых нормативов;

9) разработать алгоритм товаризации древостоев.

2.2. Методика исследований

Пробные площади заложены в соответствии с ОСТ-56-69-83 «Пробные площади лесоустроительные. Метод закладки» и «Наставлениями по рубкам ухода в равнинных лесах европейской части России». При камеральной обработке полученного экспериментального материала применялось программное обеспечение, разработанное на кафедре лесной таксации и лесоустройства Марийского государственного технического университета (Proba 2002, Xod) и другие программы (Statistica 8.0, Excel 2007).

2.3. Характеристика объекта исследования

Объектом исследования являются древостой лесных культур, созданные на вырубках хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона — Кировской и Нижегородской областей, Чувашской Республики и Республики Марий Эл.

Изучаемые регионы (в соответствии с лесорастительным районированием) входят в район хвойно-широколиственных лесов европейской части России.

Распространение лесов в пределах рассматриваемой территории неравномерно и варьирует в зависимости от конкретных природных и лесорастительных условий. Во всех рассматриваемых регионах в состав лесного фонда включены значительные площади древосто-ев лесных культур сосны, большая часть которых в ближайшее время поступит в рубку.

2.4. Объем выполненных работ

В полевые периоды 2004...2007 гг. было заложено 47 пробных площадей в Чувашской Республике с рубкой и обмером 835 учетных деревьев и 47 модельных деревьев с полным анализом хода роста древесного ствола. Экспериментальные данные по другим объектам хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона (153 пробные площади) были взяты из архива кафедры лесной таксации и лесоустройства Марийского государственного технического университета.

На каждой пробной площади методом случайного отбора (каждое восьмое в ступени толщины по деловым стволам и каждое первое из дровяных стволов) выбирались 15...20 учетных деревьев, которые измерялись в соответствии с методикой. Общее количество учетных деревьев - 3278 штук.

3. Анализ факторов, влияющих на товарную и сорти-ментную структуру древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона

Для всестороннего изучения сортиментной и товарной структуры древостоев необходимо в первую очередь выявить факторы, влияющие на сортность деловой древесины.

С этой целью нами проведен корреляционный анализ средних таксационных показателей 200 пробных площадей (табл. 1).

Данные корреляционного анализа показали, что основными факторами, влияющими на товарную структуру древостоя, являются: возраст (А), диаметр(Оо), высота, (И) группа первоначальной густо-

ты (g/h), высота до первого живого сучка (LS), бессучковая часть ствола (Bs), число стволов не гектаре (N).

Таблица 1. Корреляционная решетка взаимодействия таксационных показателей

Dn h ' fh А LS Bs f О N Ркг Pc! Рс2 Рсг Ртк Pdel Pdr Polh

Dn i.oo

Р-г 0,98 1,00

h 0,92 0,87 1,00

Kh 0,95 0,96 0,7« 1,00

А 0,76 0,73 0,83 0,61 1,00

и 0,78 0,72 0,87 0,61 0,97 1,00

Bs 0,76 0,72 0,83 0,60 0,96 0,97 1,00

f -0,64 -0,60 -0,64 -0,55 -0,48 -0,52 -0,49 1,00

а 0,41 0,35 0,50 0,29 0,42 0,46 0,41 -0,35 1,00

N -0,65 -0,60 -0,55 -0,64 -0,44 -0,46 -0,47 0,43 0,12 1,00

Ркг 0.S7 0,91 0,74 0,87 0,66 0,63 0,64 -0,44 0,25 -0,51 1,(10

Pcl 0,74 0.64 0,77 0.63 0,63 0,69 •0,6« -0,40 0,40 0,44 1,00

Рс2 ■0,17 -0,30 -0,06 -0,25 -0,13 -0,03 -0,10 -0,03 0,14 -0,04 <1,49 0,10 1,00

Рсг 0,52 0,37 0,60 0,38 0,44 0,55 0,49 -0,35 0,39 -0,50 о;п 0,86 0,59 1.00

Ртк -0,90] -0,83 -0,87 -0,81 -0,74 -0,78 -0,76 0,49 -0,41 0,68 -0,72 -0,88 -0,01 -0,72 1,00

РМ 0,71 в,63 0,70 0,62 0,53 0,60 0,54 -0,45 0,36 -0,49 0,50 0,67 0,30 0,70 -0,63 1,00

РЛг -0,58 -0,51 ¿0.S3 -0,53 -0,37 -0,44 -0,39 0,40 -0,24 0,48 -0,36 -0,57 У),28 -0.60 0,47 -0,89 1,00

Polh -0,56 -0,51 -0,63 -0,44 -041 -0,55 -0,51 0,29 -0,38 0,25 -0,47 -0,49 -0,18 -0,49 0.56 -0,67 0,25 1,00

3.1. Распространенность пороков древесины в древостоях лесных культур сосны Частота появления пороков древесины сосны определялась по модельным деревьям. Пороки отмечались на протяжении всего ствола по ГОСТ 9462 - 88.

Основными пороками древесины в древостоях лесных культур сосны являются сучья и кривизна. Распространенность сучков снижает сортность круглых лесоматериалов до 21,5%. Кривизна значительно влияет на выход деловой древесины. Наиболее распространена кривизна от 1,1 до 2,0%. Двухвершинность и другие пороки, снижающие выход деловой древесины, составляют от 1 до 6,2%.

Для выявления влияния сучков на качество древесины в древостоях лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона был сделан анализ длины ствола до первого живого сучка в зависимости от возраста. Проведено выравнивание полученных экспериментальных данных. Расстояние до первого живого сучка описано уравнением Митчерлиха (Я2 = 0,622)

¿5 = 19,237- (1 - ехр(-0,044- о))2,944, где Ья - расстояние до первого живого сучка; а - возраст.

Проведен анализ длины кроны от возраста. Для этого построена модель зависимости высоты дерева от возраста, (II2 = 0,664)

И = 3 8- (1 -ехр(-0,015- а))09М, где А - высота; а - возраст.

Для выявления зоны бессучковой части была получена модель зависимости ее изменения от возраста дерева

Bcuch = 5,2188- (1 -ехр<р,1001- а))65'5479, где Bcuch - зона бессучковой части дерева; а - возраст дерева.

Для наглядности результаты моделирования представлены на одном графике (рис. 1)______

и то Вадрздт.пут

тоо не m

—Высот* дерева

- Высота до пвееого *шого сучм

—&ссуч<щвая честь

Рисунок 1. Развитое кроны дерева и зоны сухих сучков в зависимости от возраста в древостоях лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона

3.2. Влияние первоначальной густоты лесных культур сосны

на сортность деловой древесины Для выявления влияния густоты на товарную структуру древостоя все полученные данные по пробным площадям были промоделированы по величине показателя g/h, как имеющего наибольшую корреляцию с густотой.

Влияния густоты на товарную структуру древостоев представлено следующими моделями.

Влияние густоты на выход деловой древесины (R2 = 0,521)

Del = 84,7049-| j-

2,485

•exp

- 4,6999

0,2026

+ 38,2993.

Влияние густоты на выход крупной древесины (R = 0, 798)

\0,3014 "

-\10,4763

кг = 0,0000006 -Ij-j -exp

- 6,9989

-0,4323.

Влияние густоты на выход средней-1 деловой древесины представлено следующим уравнением (Я2 = 0,743):

' Я

ехр( -0,0733 ) • Cl = 0,0005 --^ h

1 + 1,305 -ехр(-2,1671) 1 8

.ь)

Влияние густоты на выход средней-2 деловой древесины представлено следующим уравнением (И2 = 0,486):

ехр(-0,0709) — С2 = 0,004 ^

1 + 0,7575 • ехр( -0,7484 )■

Влияние группы густоты (gn) на выход деловой древесины представлено следующей зависимостью (R2 - 0,636):

297 53

Pdel = 101 ,22 - J ' - 0,6443 • gn.

¿1,3

Расчеты показали, что с увеличением густоты (группы густоты) на один класс при других равных условиях выход деловой древесины изменяется в среднем на 0,6%.

Результаты моделирования показывают значительное влияние густоты (g/h) на товарную структуру древостоев; следовательно, при разработке товарных таблиц необходимо учитывать и густоту древостоя.

4. Строение древостоев лесных культур сосны по таксационным показателям

В лесной таксации под строением древостоев понимается совокупное сочетание варьирования таксационных показателей,'распределения деревьев по их значениям и взаимосвязей последних между собой в определенных возрастах леса.

Выявлено, что в строении древостоев имеется ряд закономерностей, использование которых создает прочную теоретическую основу учета лесов. Современный уровень развития средств вычислительной техники, математизация лесной таксации и моделирование лесных процессов неопровержимо подтверждает динамичность и зависимость строения древостоев от ряда природных факторов, существования качественных изменений в структуре леса в процессе развития.

Общее представление о строении древостоев по таксационным показателям дает характер распределения числа деревьев в древо-стоях по их значениям.

Наибольший интерес для изучения товарной структуры древостоев представляет распределение следующих таксационных показателей древостоя: диаметр, высота, коэффициент формы ствола и старое видовое число, так как эти показатели прямо или косвенно влияют на товарную структуру древостоя.

4.1. Моделирование рядов распределения числа стволов по диаметрам

Распределение числа деревьев по ступеням толщины является одним из основных показателей строения древостоев. Важным моментом при изучении строения древостоев по диаметру является выбор кривой распределения. .

Многие исследователи в нашей стране и за рубежом установили в одновозрастных древостоях наличие нормального распределения числа деревьев по ступеням толщины, выразив его нормальной кривой распределения.

Для выявления закономерностей строения большой совокупности отдельно растущих чистых древостоев лесных культур сосны по диаметру следует выравнивать их по «обобщенному нормальному закону случайной величины» путем замены его параметров (средне-квадратического отклонения, асимметрии и эксцесса) моделями связи. В качестве аргументов в таких моделях нужно принять средний диаметр (dcr), минимальный (dmi„) и максимальный (dmax) диаметры рядов распределения. Для выявления адекватных зависимостей распределения числа деревьев по таксационным показателям нами использовано распределение Грама-Шарлье (тип А).

По данным сплошного перечета на 200 пробных площадях в древостоях лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона, были получены зависимости статистик рядов распределений от таксационных показателей, которые выражены следующими математическими моделями.

Минимальный и максимальный диаметр рядов распределения. dmb =-2,0691+ 0,4887-d„, (R2 = 0,605),

4« = 1 U129+1,3166- dcr > (r2 = 0 744)) где der - средний диаметр древостоя, см.

Среднеквадратическое отклонение (Я2 = 0,752)

а = 0,9141 +0,1528 -с/тах -0,1205 • с/т,„ +0,0044

Асимметрия (Я2 = 0,614)

А = 0,3045 + 0,0502 • ^ + 0,0593 ■ с1тт + 0,1197 • с1сг

Эксцесс (Я2 = 0,579)

Е = -0,5126 + 0,1746 • ¿тах - 0,0116 • - 0,1671 • с1сг - 0,4986 • а

Число стволов по ступеням толщины (рис. 2) рассчитывается по следующему уравнению:

а 6 24

где А — асимметрия; Е - эксцесс; - плотность вероятностей нормального закона распределений случайной величины.

450

О 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 "2 76 80 в4 88 92 96100 Дмамггр, см

Рисунок 2. Ряды распределения деревьев по ступеням толщины в древостоях лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона

4.2. Моделирование рядов распределения числа стволов по высоте

Распределение деревьев по значениям ¡г подчиняется внутри ступеней толщины - кривой нормального распределения, в целом по древостою - распределению Грама-Шарлье (типа А).

Согласно теории среднего дерева древостоя, среднее по диаметру дерево признается одновременно средним и по всем остальным таксационным показателям. Это положение позволяет, применяя полученное ранее распределение числа деревьев по ступеням толщины и зависимость высоты дерева от его диаметра (Я2 = 0,746)

Л = 38 • (1 - ехр(-0,0388 • ¿и))0'9627 , вычислить распределение числа стволов по высоте относительно среднего диаметра древостоя.

Рисунок 3. Распределение числа стволов по высоте относительно среднего диаметра древостоя

Для рядов распределения деревьев в древостое по высоте (по данным многих авторов) характерна сильная левая асимметрия. По нашим данным, для древостоев лесных культур сосны левая асимметричность в рядах распределения начинает проявляться у древостоев со средним диаметром более 32 см (рис. 3). Это объясняется отличными от естественных древостоев, более жесткими конкурентными взаимоотношениями деревьев в древостоях лесных культур.

4.3. Моделирование строения древостоев по q2 и/деревьев

По результатам исследований многих ученых, распределение в древостое стволов по значениям q2 и / подчиняется кривой нормального распределения.

Уравнение зависимости второго коэффициента формы ствола от высоты, диаметра для древостоев лесных культур сосны имеет следующий вид (R2 = 0,992):

Чг = -186872- + 73,297-(0,705- dj*"'

где c¡2 - второй коэффициент формы; h - высота ствола, м; d¡i3 _ диаметр на высоте ствола 1,3 м;

Уравнение зависимости старого видового числа от высоты и диаметра и коэффициента формы ствола для лесных культур сосны имеет вид (R2 = 0,714)

3171«;

/ = 0,0273+———+0.6209- q2'

d^-h

где / - старое видовое число; h - высота ствола, м; d¡3 - диаметр на высоте ствола 1,3 м;

Используя ранее выявленное распределение диаметров и взаимосвязи диаметров с q2 vif, получаем распределения для этих таксационных показателей относительно среднего диаметра (рис. 4, 5).

Рисунок 4. Распределение числа стволов по коэффициенту формы ствола относительно среднего диаметра древостоя

г

Рисунок 5. Распределение числа стволов по видовому числу относительно среднею диаметра древостоя

Закономерности распределения таксационных показателей в основном изучались на чистых одновозрастных древостоях (В. Вейзе, К. Вименауэр, А. Фекете, А. Шиффель, Е. Виммер, А.И. Тарашке-вич, А.В. Тюрин, Н.В. Третьяков, Г.М. Козленко, Назлунд, Ленротт, Продан, Галая, Корзунь и т.д.).

Строение лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона по таксационным показателям подчиняется обобщенному закону нормального распределения случайной величины.

Разработана система математических моделей распределения таксационных показателей древостоя к, дъЛ-

5. Товарная структура древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона

Товарные таблицы предназначены для товаризации лесного и лесосечного фонда, слагаемого из совокупности древостоев отдельных хозяйственных единиц или крупных лесных массивов.

В соответствии с требованиями к сортиментным и товарным таблицам (А.Г. Мошкалев и др., 1982 г.), товарные таблицы составляются для совокупности деловых стволов древостоев и для совокупности деловых и дровяных стволов древостоя по классам товарности. Эти виды таблиц различаются и по вариантам. Структура товарных таблиц по вариантам имеет следующее содержание:

вариант 1 - выход деловой древесины по категориям крупности и сортам, выход сырья для технологической переработки, дров топливных и отходов в процентах от запаса древостоя элемента леса;

вариант 2 - выход деловой древесины по категориям крупности и сортиментам, а также выход сырья для технологической переработки, дров топливных и отходов в процентах от запаса древостоя элемента леса.

5.1. Товарные таблицы для деловых стволов (вариант 1)

Товарные таблицы для деловых стволов первого варианта рассчитывались с применением программы, разработанной на кафедре лесной таксации и лесоустройства МарГГУ - Тоу_1аЫ. В основу товарных таблиц для лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона были положены сортиментные таблицы первого варианта для лесных культур сосны данного региона, разработанные на кафедре лесной таксации и лесоустройства МарГТУ, модели распределения деловых стволов по диаметру и высоте в табулированной форме.

5.2. Товарные таблицы для деловых стволов (вариант 2)

В основу предлагаемых товарных таблиц второго варианта по промышленным сортиментам положена структура потребления деловой древесины сосны по району исследования, отраженная в сор-тиментных таблицах второго варианта составленных, для древостоев лесных культур сосны, произрастающих на территории района исследования.

В качестве ведущих сортиментов признаны: пиловочник, шпаль-ник, стройлес, балансы, рудстойка, клепочный кряж, подтоварник.

Моделирование товарных таблиц по второму варианту для древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов

Волго-Вятского региона проводилось по пяти сценариям потребности рынка в определенных сортиментах:

сценарий 1 - потребность всех сортиментов одинаковая; сценарий 2 - потребность шпальника минимальная; сценарий 3 - потребность пиловочника максимальная; сценарий 4 - потребность рудстойки увеличивается; сценарий 5 - потребность клепочного кряжа увеличивается. Товарные таблицы для деловых стволов второго варианта рассчитывались с применением программы Тоу_1аЬ1.

5.3. Товарные таблицы по классам товарности (варианты 1; 2)

Для построения товарных таблиц для лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона по классам товарности был проведен анализ встречаемости деловых и дровяных стволов по данным 200 пробных площадей с распределением их по ступеням толщины в пределах четырех субъектов федерации и в целом по хвойно-широколиственным лесам Волго-Вятского региона (табл. 2).

Таблица 2. Выход деловой древесины в древостоях лесных культур сосны

хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона

Регион Количество учетных деревьев, шт. Соотношение %

деловые дровяные итого деловые дровяные

Кировская область 8747 1360 10107 86,5 13,5

Республика Мари Эл 14133 906 15039 94,0 6,0

Нижегородская область 10963 279 11242 97.5 2,5

Чувашская Республика 12603 445 13048 96,6 3,4

Итого 46446 2990 49436 94,0 6,0

Полученные данные свидетельствуют о высоких товарных качествах древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона. К возрасту спелости все древостой лесных культур сосны имеют первый класс товарности. Дровяных стволов в таких древостоях менее 3%, Это связано с интенсивными рубками ухода и повышенным вниманием к древостоям лесных культур, что позволяет вовремя удалять из состава отставшие в росте деревья и получить на момент рубки высокопроизводительный древостой.

Составление товарных таблиц выполнено по двум классам товарности, ввиду отсутствия в исследуемом регионе древостоев лесных культур сосны третьего класса товарности.

Для выявления закономерностей выхода сортиментов из дровяных стволов было проанализировано 140 дровяных стволов, взятых

в виде учетных моделей на пробных площадях. По этим материалам были построены модели выхода технологического сырья, дров и отходов в зависимости от диаметра и высоты деревьев.

Выход отходов го дровяных стволов описывается следующей моделью:

Выход технологического сырья из дровяных стволов Тас= 72-(1-ехр(-0,8-43))2"58.

Выход дров топливных из дровяных стволов Тор= \QQ-Top-Otx-

Применяя полученное ранее распределение по диаметру, сорти-ментные таблицы первого и второго варианта и зависимости выхода сортиментов из дровяных стволов, получаем новые товарные таблицы по классам товарности для древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона.

Таблица 3 Система моделей товарной структуры древостоев лесных культур

№ Сортименты Модель К2

1 Крупная &=83,2592- [1 - ехр(-0,0044- Н ■ с!и)'5""" ] 0,96»

2 Крупная 1 сорта К\ = 69,2345- ¡1- ехр(- 0,0043- И ■ </„ У'0116 ] 0,970

3 Крупная 2 сорта -

4 Крупная 3 сорта /ГЗ = 4,4671 [1-ех^-0,0051 й • )ии 1'] 0,988

5 Средняя 1 0-1,0066,-^гх^/1±^гЦ^.[1+ие474-ехрН02П-/1)]1и" [1+1,0066- ехр(0,1024 )20- 41 0,974

6 Средняя 1 Сорт 1 а 1 = 5,29-,-е*р(-0,1286Чз) г, + 0д564.ех 0055. к)уию [1+5,29 • ехр(о,1482- 8| 0,978

7 Средняя 1 Сорт 2 С12 = Ц9999-,-ехр(-0,15764,1) .[1+76899- ехр(-0,0194-А)]'-"" [1+Ц9999-ех((0,1321^.1)''"] 0,986

8 Средняя 1 Сорт 3 аз=а-сп-с12 -

9 Средняя 2 С2 = И ^093-1-ехр(-0,1б15-^и) ь+ед0228 [1+1,0407- ехр(о,1541- )13<,474| 0,994

10 Средняя 2 Сорт 1 С21=124243-1-ехр(-0,2044^) ,. [1+4,084-схр(-0.0017- /г)]'8715 0,998

И Средняя 2 Сорт 2 С22=4,5623-,-ехР(-°.1577'/1.5) + 9059 ,, Л017213 [1+2,0621- ехр(о,1 • с1и) 0,970

№ Сортименты Модель

12 Средняя 2 Сорт 3 С23=С2-С21-С22 -

13 Мелкая М = 17<УЮ7-,-ехр(-0,1152Л,) [!+22|83, ехрН4,1715-А))"'" [1 + 446^47 ■ ехр(- 2167,87- ) ^ | 0,976

14 Мелкая Сорт 1 АЛ = 66,7706-1 "РР-015!Чз> [1+и5д3. (_275д1.А)Г.ш [1+0,0315-ехр(0,2725.йирш!] 0,976

15 Мелкая Сорт 2 мг=м-м-мъ -

16 Мелкая СортЗ А/3 «3,8993 г--!*Р(-^61гЧ.) 1 - [1+3,2084 ехр(-0.0011- '73 0,992

17 Деловая М-0.6206,-?*р(Р.34954,) ^ у [1+1.185 8ехр(-0.0001- 0,986

18 Дрова топливные Дг=Ш-5/-0«х -

19 Сырье технологическое 5/= 1.9573-£-^РФ.0073ЧД) ,..[н4,4317.ехр(Ч),7365.^"" |1+159172-ехр(-0,4693-с/и^ ] 1 ' 0,974

20 Отходы (¡+0,0387^-3,1811-4, У»4") 0,958

Система моделей товарной структуры древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона приведена в табл. 3.

5.4. Оценка новых товарных таблиц для древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона

Оценка новых товарных таблиц для древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона проводилась в программах, которые используются в лесном хозяйстве данного региона для материально денежной оценки лесосек -«АРМ - Лесопользование».

«АРМ - Лесопользование» является разработкой кафедры лесной таксации и лесоустройства Марийского государственного технического университета. Источником информации по сортиментной и товарной структуре в программе являются сортиментные и товарные таблицы для лесов центральных и южных районов европейской части РСФСР (Москва 1987 г.).

Материально-денежная оценка лесосек проводилась с применением метода оценки лесосек по материалам лесоустройства (данные сплошного перечета на пробных площадях). Для сравнения нормативов была проведена материально денежная оценка 40 лесосек,

площадью в 1 гектар, с вычисленными таксационными характеристиками.

Результаты расчетов по материально-денежной оценке условных делянок по двум нормативам приведены ниже (табл. 4).

Таблица 4. Средние различия объемных и стоимостных показателей материально-денежной оценкн лесосек, проведенной по различным нормативам, %_

Показатели, ПП Ед. Применяемые на практике Новые Среднее отклонение, %

Общий объем древесины м3 11702 11702 0,0

Крупная деловая древесина м3 1847,63 1996,92 7,5

Средняя деловая древесина м3 5131,34 6198,17 17,2

Мелкая деловая древесина м' 2967 1750,9 -69,5

Деловая древесина, итого м3 9947 9947 0,0

Дрова м3 340 596 43,0

Технологическое сырье м3 232 463 49,9

Товарная древесина 10287 10343 0,5

Стоимость древесины руб. 707162,2 758017,3 6,7

Внедрение в практику лесного хозяйства новых товарных таблиц для древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона экономически выгодно. При оценке деловой древесины по новым таблицам таксовая стоимость увеличивается на 6,7%.

6. Алгоритм товаризации древостоев при лесном планировании

В новом Лесном кодексе Российской Федерации (статья 85) предусмотрено планирование в области использования, охраны, защиты, воспроизводства лесов, направленное на обеспечение устойчивого развития территорий. Документом лесного планирования является лесной план субъекта Российской Федерации.

При лесном планировании характеристика состояния лесов и их использования включает в себя: информацию о состоянии лесов, характеристику лесосырьевого потенциала и его использования. Это невозможно реализовать без точных данных о товарной структуре лесных массивов планируемого региона.

Для решения данного вопроса, на основе выявленных закономерностей, была усовершенствована методика, предложенная проф. А.Г. Мошкалевым (1982 г.), по определению товарной структуры по лесному массиву без предварительного рассмотрения каждого древостоя в отдельности., ,

Лесной массив представляет собой совокупность участков леса или древостоев, имеющих одинаковые величины тех или иных таксационных показателей: средний возраст Аср, средний диаметр Оср,

средняя высота Нср, класс товарности, почвенно-типологические условия, бонитет и т. д. (А.Г. Мошкалев, 1982 г.).

На основе этих закономерностей нами был предложен следующий алгоритм оценки товарной структуры по массиву в целом, без предварительного рассмотрения отдельных древостоев:

1) выявление распределения покрытых лесом площадей по классам бонитета;

2) выявление значений средних диаметров, высот, класса товарности и класса бонитета по лесничествам;

3) расчет годичной лесосеки по хозяйству;

4) подготовка обобщающей входной информации о товарной структуре расчетной лесосеки;

5) расчет товарной структуры древостоев по хозяйствам и классам бонитета с использованием товарных таблиц;

6) агрегирование информации о товарной структуре по районным лесничествам и субъекту федерации.

Алгоритм определения товарной структуры древостоев по лесному массиву без предварительного рассмотрения каждого древостоя в отдельности реализован в диссертации на примере оценки товарной структуры древостоев лесных культур сосны Нижегородской области.

Алгоритм товаризации расчетной лесосеки для лесного планирования успешно прошел апробацию при разработке лесных планов Нижегородской области, Самарской области и Республики Марий Эл.

Выводы и предложения

На основании проведенных исследований, изложенных в отдельных разделах, можно сделать следующие обобщенные выводы.

1. Региональные лесотаксационные таблицы для таксации товарной структуры древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона в настоящее время отсутствуют.

2. Древостой лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона обладают высокими товарными качествами. К возрасту спелости все древостой данного региона имеют первый класс товарности.

3. Данные корреляционного анализа показали, что основными факторами, влияющими на товарную структуру древостоя, являются: возраст, диаметр, высота, группа первоначальной густоты, высота до первого живого сучка, бессучковая часть ствола, число стволов на гектаре.

4. Основными пороками древесины древостоев лесных культур сосны, в отличие от естественных, являются сучья и кривизна. Распространенность сучков снижает сортность круглых лесоматериалов до 21,5%, кривизна - от 1,1 до 2,0%. Двухвершинность и другие пороки, снижающие выход деловой древесины, составляют от 1 до 6,2%.

5. Интенсивное отмирание сучьев в древостоях лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона наблюдается в возрасте от 20 до 50 лет.

6. Строение древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона по таксационным показателям подчиняется обобщенному закону нормального распределения случайной величины.

7. Для оценки товарной структуры древостоев лесных культур сосны разработана система математических моделей распределения таксационных показателей древостоя (du, h, q2, f).

8. На основе закономерностей сортности деловой древесины лесных культур сосны и их рыночной стоимости в новые товарные таблицы заложено пять сценариев изменения потребности рынка в сортиментах.

9. Составлены новые товарные таблицы для деловых стволов и по классам товарности для таксации древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона.

10. Применение новых товарных таблиц принесет лесному хозяйству дополнительный доход в среднем 6,7% за счет более точной оценки древесных ресурсов.

, Рекомендации производству

1. В связи с большим влиянием сучков на сортность древесины рекомендуем проводить обрезку сучьев при формировании высокосортных древостоев и мероприятия по уходу за формой ствола. Оптимальный возраст - 20...50 лет, в этот период, по нашим данным, происходит интенсивное отмирание сучков на стволе.

2. Для обоснования интенсивности выборочных рубок разработана система математических моделей и таблица распределен™ числа стволов по ступеням толщины, в зависимости от среднего диаметра древостоев лесных культур сосны хвойно-широко-лиственных лесов Волго-Вятского региона.

3. При оценке товарной структуры древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона предлагаем использовать разработанные нами нормативы:

- товарные таблицы для деловых стволов (варианты 1 и 2) по сценариям развития потребности рынка в сортиментах;

- товарные таблицы по классам товарности (варианты 1 и 2) по сценариям развития потребности рынка в сортиментах.

4. При лесном планировании предлагаем использовать разработанный нами алгоритм товаризации расчетной лесосеки.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Домрачев, A.A. Товарные таблицы для таксации сосняков искусственного происхождения Поволжья / В.Л. Черных, A.A. Домрачев, A.C. Елсу-ков, Н.Г. Киселева, H.H. Охотин // Вестник Алтайского государственного аграрного университета: научный журнал. - Барнаул, 2009. - №4 (54). -С. 35-41.

2. Домрачев, A.A. Моделирование относительного выхода деловой древесины сосны искусственного происхождения Среднего Поволжья / A.A. Домрачев, A.C. Елсуков, Н.Г. Киселева, H.H. Охотин, В. JI. Черных // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. науч. тр. - Брянск: БГИТА, 2007. - Вып. 17. - С. 133 - 136.

3. Домрачев, A.A. Сортиментная структура сосняков искусственного происхождения Чувашской Республики / A.A. Домрачев II Леса, лесной сектор и экология Республики Татарстан: сб. науч. статей. - Казань: Школа, 2007. - Вып. 3,-С. 129-136.

4. Домрачев, A.A. Таблицы хода роста для сосняков искусственного происхождения Чувашской Республики / A.A. Домрачев // Проблемы и перспективы развития лесомелиораций и лесного хозяйства в южном федеральном округе: сб. статей. - Новочеркасск, 2007. - С 36 - 39.

5. Домрачев, A.A. Сортиментация сосняков искусственного происхождения регионов Поволжья / A.A. Домрачев, A.C. Елсуков, Н.Г. Киселева, H.H. Охотин // Современные проблемы теории и практики лесного хозяйства: сб. статей. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2008. - С. 144.

6. Домрачев, A.A. Распространенность пороков древесины сосны искусственного происхождения Чувашской Республики / A.A. Домрачев // Творчество студентов - экономике России: сб. статей. - Йошкар-Ола, 2006. -С. 43-45.

7. Домрачев, A.A. Таблицы хода роста для сосняков искусственного происхождения Чувашской Республики / A.A. Домрачев, Е.В. Самарина // Научному прогрессу - творчество молодых: сб. статей. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2008. - С. 134-135.

Подписано в печать 17.11.2009. Усл. п.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 4243

Редакционно-издательский центр Марийского государственного технического университета 424006 Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Домрачев, Алексей Анатольевич

Нормативные ссылки.

Определения, обозначения и сокращения.

Введение.

1. Современное состояние проблемы исследования.

1.1. Закономерности строения древостоев по таксационным показателям.

1.2. Товарная структура древостоя.

2. Программа, методика исследований и объем выполненных работ.

2.1. Программа исследований.

2.2. Методика исследований.

2.3. Характеристика объекта исследования.

2.3.1. Природно-климатические условия.

2.3.2. Характеристика лесного фонда.

2.3.3. Анализ лесокультурной деятельности.

2.4. Объем выполненных работ.

3. Анализ факторов, влияющих на товарную и сортиментную структуру древостоев лесных культур сосны хвойио-широколиственных лесов Волго-Вятского региона.

3.1. Распространенность пороков древесины в древостоях лесных культур сосны.

3.2. Влияние первоначальной густоты лесных культур сосны на сортность деловой древесины.

4. Строение древостоев лесных культур сосны по таксационным показателям.

4.1. Моделирование рядов распределения числа стволов по диаметрам.

4.2. Моделирование рядов распределения числа стволов по высоте.

4.3. Моделирование строения древостоев лесных культур сосны по коэффициенту формы ствола и видовому числу.

5. Товарная структура древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона.

5.1. Методика составления товарных таблиц.

5.2. Товарные таблицы для деловых стволов древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона.

5.2.1. Товарные таблицы для деловых стволов (вариант 1).

5.2.2. Товарные таблицы для деловых стволов (вариант 2).

5.3. Товарные таблицы по классам товарности (варианты 1; 2).

5.4. Оценка товарных таблиц для древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона.

6. Алгоритм товаризации древостоев при лесном планировании.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Оценка товарной структуры древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона"

Актуальность работы. Лесным кодексом Российской Федерации (2006 г.) [47], Концепцией устойчивого управления лесами Российской Федерации (2008 г.) [37], Концепцией развития лесного хозяйства Российской Федерации на 2003.2010 г. [66], Правилами заготовки древесины (2007 г.) [62], Стратегией развития лесного комплекса РФ на период до 2020 г. [71] и другими директивными документами в области организации ведения лесного хозяйства, непрерывного неистощительного лесопользования в условиях рыночной экономики повысились требования к достоверности и точности информации о лесном фонде.

Практическая реализация этих требований во многом определяется качеством нормативно-справочных данных. В условиях рыночной экономики качество нормативов играет большое значение, являясь одним из определяющих факторов осуществления лесохозяйственной деятельности, определения реальной величины арендной платы за лесные участки с изъятием лесных ресурсов, создания качественных лесных планов субъектов РФ, лесохозяйственных регламентов лесничеств и лесопарков. Совершенствование лесотаксационных нормативов приносит не только экономический эффект, но и обеспечивает рациональное использование лесных ресурсов, является фактором, влияющим на экологическую устойчивость регионов.

Процесс эксплуатации лесных ресурсов, особенно в последние десятилетия, достаточно динамичен. Совершенствуются и создаются принципиально новые технологии обработки лесных материалов, что позволяет не только вырабатывать полноценную продукцию из сырья более низкого качества, но и получать совершенно новые продукты. Все это требует постоянного совершенствования нормативов оценки ресурсов леса.

Товарные таблицы являются составной частью единой для страны системы общих и региональных нормативов таксации леса и служат для определения выхода деловой древесины по категориям крупности, сортам и сортиментам, сырья для технологической переработки, дровяной древесины и коры при оценке пробных площадей, лесосечного и лесного фондов и других расчетов для организации лесопользования.

Сосна является одной из основных древесных пород при искусственном восстановлении лесов в европейской части России.

Региональные нормативы для древостоев лесных культур сосны в настоящее время отсутствуют. Кроме того, погрешности в существующих таблицах снижают точность оценки параметров древостоев.

В настоящее время уделяется большое внимание методике разработки сортиментных и товарных таблиц. Ведутся работы по обоснованию системы математических моделей, отражающих существующие закономерности товарной структуры древостоя.

Работа проводилась по государственному контракту МарГТУ с ФАЛХ РФ № AT - 03-13/167 и базовому проекту 2-2М2-09 от 05.09.05. «Разработка проекта лесотаксационных нормативов для искусственных насаждений сосны Среднего и Нижнего Поволжья (таблицы)» (прил. 1).

Цель диссертационной работы — выявление закономерностей товарной структуры лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона с последующей разработкой системы лесотаксационных нормативов для мониторинга использования лесных ресурсов и кадастровой оценки лесов.

Задачи исследования: проанализировать состояние вопроса по литературным источникам; выявить на основе экспериментальных данных закономерности распределения деревьев по таксационным показателям лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона; выявить закономерности товарной структуры лесных культур сосны и составить товарные таблицы для древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона; сравнить полученные результаты с применяемыми на практике нормативами; разработать алгоритм товаризации древостоев.

Объект исследований — древостой лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона.

Предмет исследований - закономерности товарной структуры древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона.

Методы исследования: сбор экспериментального материала — метод пробных площадей; выявление закономерностей распределения стволов по диаметрам и закономерностей изменения товарной структуры - методы математического моделирования; оценка статистической достоверности полученных результатов - методы математической статистики.

Научная новизна работы: впервые изучена качественная характеристика древостоев, выявлены закономерности распределения стволов по таксационным показателям и закономерности товарной структуры лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона; составлены модели товарной структуры с характеристикой запаса древостоя по категориям крупности и сортности в пределах групп высот и класса товарности.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) факторы, влияющие на товарную и сортиментную структуру древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона;

2) закономерности и система математических моделей распределения стволов по таксационным показателям древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона;

3) товарная структура древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона;

4) алгоритм товаризации древостоев при лесном планировании.

Практическая значимость полученных результатов. По результатам исследований разработана система лесотаксационных нормативов для мониторинга использования лесных ресурсов и кадастровой оценки древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона (Государственный контракт от 05.09.05. № AT - 03-13/167 и базовый проект 2М2-09) (прил. 1).

Область применения — определение объемных и качественных характеристик древостоев, запасов древостоев, выхода деловой древесины по крупности, сортам и сортиментам, сырья для технологической переработки, дровяной древесины и коры при оценке пробных площадей, лесосечного и лесного фондов и других расчетов при организации лесопользования в древостоях лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона.

Достоверность и обоснованность полученных выводов. Все выводы опираются на обширный экспериментальный материал, обработанный с помощью многомерного математического моделирования и методов статистики, с применением современного программного обеспечения для автоматизации расчетов на ПК.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 7 основных печатных работах, в том числе в изданиях, определенных ВАК.

Личный вклад автора. Автор принимал личное участие в подборе объектов и таксации 47 пробных площадей по Чувашской Республике. Экспериментальные данные по другим объектам хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона (153 пробные площади) были использованы из архива кафедры лесной таксации и лесоустройства Марийского государственного технического университета. Обработка и анализ, интерпретация полученных результатов, формулировка выводов и предложений выполнена лично автором или при его непосредственном участии.

Апробация работы. Основные теоретические положения и практические результаты исследований представлялись на международных (Брянск, 2007 г.; Йошкар-Ола, 2008, 2009 г.), всероссийских (Казань, 2007 г.; Новочеркасск, 2007 г.; Йошкар-Ола, 2008 г.) и региональных (Йошкар-Ола, 2006 г.) научно-практических конференциях, конференциях профессорско-преподавательского состава Марийского государственного технического университета (2004. 2009 гг.).

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 185 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 разделов, заключения, списка литературы (97 литературных источников, в том числе 7 иностранных) и 15 приложений. В тексте диссертации содержатся 22 таблицы и 32 рисунка.

Заключение Диссертация по теме "Лесоустройство и лесная таксация", Домрачев, Алексей Анатольевич

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

На основании проведенных исследований, изложенных в отдельных разделах, можно сделать следующие обобщенные выводы:

1. Региональные лесотаксационные таблицы для таксации товарной структуры древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона в настоящее время отсутствуют.

2. Древостой лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона обладают высокими товарными качествами. К возрасту спелости все древостой данного региона имеют первый класс товарности.

3. Данные корреляционного анализа показали, что основными факторами, влияющими на товарную структуру древостоя, являются: возраст, диаметр, высота, группа первоначальной густоты, высота до первого живого сучка, бессучковая часть ствола, число стволов на гектаре.

4. Основными пороками древесины древостоев лесных культур сосны, в отличие от естественных, являются сучья и кривизна. Распространенность сучков снижает сортность круглых лесоматериалов до 21,5%, кривизна — от 1,1 до 2,0%. Двухвершинность и другие пороки, снижающие выход деловой древесины, составляют от 1 до 6,2%.

5. Интенсивное отмирание сучьев в древостоях лесных культур сосны хвой-но-широколиственных лесов Волго-Вятского региона наблюдается в возрасте от 15 до 50 лет.

6. Строение древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона по таксационным показателям подчиняется обобщенному закону нормального распределения случайной величины.

7. Для оценки товарной структуры древостоев лесных культур сосны разработана система математических моделей распределения таксационных показателей древостоя (d]i3, h, q2,j.).

8. На основе закономерностей сортности деловой древесины лесных культур сосны и их рыночной стоимости в новые товарные таблицы заложено пять сценариев изменения потребности рынка в сортиментах.

9. Составлены новые товарные таблицы для деловых стволов и по классам товарности для таксации древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона.

10. Применение новых товарных таблиц принесет лесному хозяйству дополнительный доход в среднем 6,7% за счет более точной оценки древесных ресурсов.

Рекомендации производству

1. В связи с большим влиянием сучков на сортность древесины рекомендуем проводить обрезку сучьев при формировании высокосортных древостоев и мероприятия по уходу за формой ствола. Оптимальный возраст — 20.50 лет, в этот период, по нашим данным, происходит интенсивное отмирание сучков на стволе.

2. Для обоснования интенсивности выборочных рубок разработаны система математических моделей и таблица распределения числа стволов по ступеням толщины, в зависимости от среднего диаметра древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона.

3. При оценке товарной структуры древостоев лесных культур сосны хвойно-широколиственных лесов Волго-Вятского региона предлагаем использовать разработанные нами нормативы:

- товарные таблицы для деловых стволов (варианты 1 и 2) по сценариям развития потребности рынка в сортиментах;

- товарные таблицы по классам товарности (варианты 1 и 2) по сценариям развития потребности рынка в сортиментах.

4. При лесном планировании предлагаем использовать разработанный нами алгоритм товаризации расчетной лесосеки.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Домрачев, Алексей Анатольевич, Йошкар-Ола

1. Абутков, Б.В. Процесс очищения деревьев от сучьев в различных насаждениях / Б.В Абутков. - Л.: ЛТА, 1975. - 44 с.

2. Аглиуллин, Ф.В. Макростроение, плотность и прочность древесины ели в насаждениях, сформированных различными рубками / Ф.В. Аглиуллин, В.И. Пчелин // Современные проблемы древесиноведения: сборник статей. — Йошкар-Ола. 1996. - с 27-28.

3. Аглиуллин, Ф.В. Сортиментные таблицы для древостоев ели и липы / Ф.В. Аглиуллин, П.А. Соколов. Йошкар-Ола.: МарПИ, 1990. - 118 с.

4. Алексеев, И.А. Лесное товароведение с основами древесиноведения / И.А. Алексеев, О.И. Полубояринов Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. - 457 с.

5. Алексеев, И.А. Оценка качества продукции лесной промышленности / И.А. Алексеев, О.И. Полубояринов. Йошкар-Ола: МарГТУ, 1986. - 108 с.

6. Анучин, Н.П. Лесная таксация / Н.П. Анучин. М.: Лесн. пром-сть, 1982. — 552 с.

7. Анучин, Н.П. Сортиментные и товарные таблицы / Н.П. Анучин. М.: Лесн. пром-сть, 1981. - 536 с.

8. Бабич, Н.А. Культуры сосны Вологодской области / Н.А. Бабич, И.В. Евдокимов, Н.Н. Неволин. Вологда, 2008. - 136 с.

9. Бобров, Е.Г. Лесообразующие хвойные СССР / Е.Г. Бобров. Л.: Наука, 1978.-189 с.

10. Вагин, В.А. Моделирование формы полнодревесности и качеств стволов ели / В.А. Вагин. 11-е изд. -М.: ВНИИЦлесресурс, 1997. - 25 с.

11. П.Вакин, А.Т. Альбом пороков древесины / А.Т. Вакин, О.И. Полубояринов, В.А. Соловьев. Лесная промышленность, 1969.

12. Венценосцева М.А. Исследование пороков древесины сосны в связи с их влиянием на товарность древостоев: дис. . канд. с. х. наук: 71: защищена: утв. / М.А. Венценосцева. - Йошкар-Ола, 1971. - 130 с.

13. Верхунов, П.М. Закономерности строения разновозрастных сосняков / П.М. Верхунов. Новосибирск: Наука, 1976. - 256 с.

14. М.Верхунов, П.М. Нормативы сортиментации лесов Горного Урала / П.М. Верхунов. // Лесной журнал. 4-е изд. - 1997.

15. Верхунов, П.М. Развитие нормативной базы товаризации запаса лесов на Горном Урале / П.М. Верхунов, В.Л. Черных, А.В. Попова, В.М. Грачев, И.В. Мамаев. Лесное хозяйство. - 2-е изд. — 1997.

16. Верхунов, П.М. Таксация леса: учебное пособие / П.М. Верхунов, В.Л. Черных. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2007. - 396 с.

17. Выводцев, Н.В. Сортиментная структура лиственничников Приохотья / Н.В. Выводцев // Тр. Дальневост. НИИ лес. хоз-ва. 1996. - №34 - С. 90 - 99.

18. ГОСТ 2140-81. Пороки древесины. Классификация, термины и способы измерения: М.: Изд-во стандартов, 1982. - 111 с.

19. ГОСТ 9462- 88. Лесоматериалы круглые лиственных пород. Технические условия. -М.: Изд-во стандартов, 1991.

20. ГОСТ 9463-88. Лесоматериалы круглые хвойных пород. М.: Изд-во стандартов, 1991.

21. Гриднев, А.Н. Учет, использование, воспроизводство и повышение продуктивности лесных ресурсов Дальнего Востока. / А.Н. Гриднев, И.Т. Дупмин-цев. Уссурийск: - Примор. с.-х. ин-т, 1994. - С. 59-65.

22. Гусев, И.И. Сортиментная структура северотаежных ельников / И.И. Гусев, С.В. Коптев. // Изв. вузов. Лесн. журнал 4-е изд. -1991.-С. 3-11.

23. Домрачев, А.А. Распространенность пороков древесины сосны искусственного происхождения Чувашской Республики / А.А. Домрачев // Творчество студентов экономике России: сб. статей. — Йошкар-Ола, 2006. — С. 43 — 45.

24. Домрачев, А.А. Сортиментация сосняков искусственного происхождения регионов Поволжья / А.А. Домрачев, А.С. Елсуков, Н.Г. Киселева, Н.Н. Охотин // Современные проблемы теории и практики лесного хозяйства: сб. статей. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2008. - С. 144.

25. Домрачев, А.А. Сортиментная структура сосняков искусственного происхождения Чувашской Республики / А.А. Домрачев // Леса, лесной сектор и экология Республики Татарстан: сб. науч. статей. — Казань: Школа, 2007. — Вып. З.-С. 129-136.

26. Домрачев, А.А. Таблицы хода роста для сосняков искусственного происхождения Чувашской республики / А.А. Домрачев, Е.В. Самарина // Научномупрогрессу — творчество молодых: сб. статей. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2008. -С. 134-135.

27. Калинин, М.И. Моделирование лесных насаждений / М.И. Калинин. — Львов: Высшая школа, 1978. — 2006 с.

28. Катсванга, К.Т. Закономерности, математические модели изменения диаметров, высот, запаса древесины на плантациях тополя/ К.Т. Катсванга, B.C. Петровский, С.Р. Онуля. Воронеж.: Воронеж, гос. лесотехн. акад.,1995.-7 с.

29. Кивисте, А.К. Функции роста леса. Тарту: Эстонская с/х академия, 1988. — 172 с.

30. Книзе, А.А. Сортиментные и товарные таблицы для осушенных сосняков Ленинградской области: метод, рекоменд. / А.А. Книзе. — Ленингр. НИИ лесн. х. М.: ЛенНИИЛ, 1979. - 27 с.

31. Концепция устойчивого управления лесами Российской Федерации. — М.: ВНИИЦлесресурс, 1998. 15 с.

32. Кравцов, В.В. Сортиментная структура древесных запасов лесных полос / В.В. Кравцов. 1-е изд.,: Бюл. ВНИИ агролесомелиор. - 1990. - С. 41 - 44.

33. Крамер, Пол Д. Физиология древесных растений / Пол Д. Крамер, Теодор Т. Козловский. — М.: Лесн. пром-сть, 1983. 464 с.

34. Кригуля, Т. Обрезка сучьев в сосновых и еловых насаждениях / Т. Кригуля. -Тарту, 1961.-193 с.

35. Короткевич, П.Г. Выращивание высококачественной древесины / П.Г. Короткевич. М.: Гослесбумиздат, 1955. - 179 с.

36. Кузьмичев, В.В. Закономерности роста древостоев / В. В. Кузьмичев. — Новосибирск: Наука, 1977. 158 с.

37. Курбанов, Э.А. Бюджет углерода сосновых экосистем Волго-Вятского района / Э.А. Курбанов. Йошкар - Ола: МарГТУ, 2002. - 300 с.

38. Курнаев, С.Ф. Лесорастительное районирование подзоны южной тайги и хвойно-широколиственных (смешанных) лесов / С.Ф. Курнаев // Проблемы повышения продуктивности лесов. Т. 1. М. — Л.: Гослесбумиздат, 1959. -С. 11-58.

39. Курнаев, С.Ф. Лесорастительное районирование СССР / С.Ф. Курнаев — М.: Наука, 1973. 203 с.

40. Левин, В.И. Сосняки европейского севера / В.И. Левин. М.: Лесн. пром-сть, 1966. - 152 с.

41. Лесной кодекс Российской Федерации. Новая редакция М.: ТК Л50 Велби, Изд-во «Проспект», 2007. - 64 с.

42. Лесотаксационный справочник / Б.И. Грошев, П.И. Мороз, И.П. Сеперович, С.Г. Синицын. -М.: Лесн. пром-сть, 1973. -208 с.

43. Ловелиус, Н.В. Изменчивость прироста деревьев. Дендроиндикация природных процессов и антропогенных воздействий / Н.В. Ловелиус. Л.: Наука. Ленинградское отделение, 1979. - 230 с.

44. Мазуркин, П.М. Статистическая геоэкология. Закономерности распределения уникальных природных объектов: учебное пособие / П.М. Мазуркин. — Йошкар-Ола: МарГТУ, 2001. 48 с.

45. Мазуркин, П.М. Дендрометрия. Статистическое древоведение: учебное пособие: в 2 т. / П.М. Мазуркин. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2003.

46. Мазуркин, П.М. Статистическая экология: учебное пособие / П.М. Мазуркин. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. - 308 с.

47. Мазуркин, П.М. Математическое моделирование. Идентификация однофак-торных статистических закономерностей: учебное пособие / П.М. Мазуркин,

48. A.С. Филонов. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. - 292 с.

49. Мамонов, Д.И. О взаимосвязи таксационных показателей в сосновых насаждениях / Д.И. Мамонтов. Воронеж: Воронеж, лесотехн. ин-т, 1990. — 5 с.

50. Машковский, В.П. Регрессионные модели сортиментных таблиц Моисеенко Ф.П. по березе / В.П. Машковский. // Научн. тр.: Моск. лесотехн. инс-т. М., 1992. - №256. - С. 162 - 165.

51. Михайлов, А.С. Определение сортиментной структуры древостоев с применением непараметрических статистических методов. / А.С. Михайлов,

52. B.И. Поляков, И.В. Семечкин. // Лесоведение. — 2-е изд.,— 1999. — С. 49 — 56.

53. Михайлов, А.С. Построение эскизов сортиментных и товарных таблиц с помощью ПЭВМ / А.С. Михайлов. // Лесное хозяйство. 4-е изд. 1998,1. C. 42-43.

54. Мошкалев, А.Г. Таксация товарной структуры древостоев / А.Г. Мошкалев, А.А. Книзе, Н.И. Ксенофонтов, Н.С. Уланов. — М.: Лесн. пром-сть, 1982. — 157 с.

55. Мошкалев, А.Г. Научные основы таксации товарной структуры древостоев: автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора с — х. наук / А.Г. Мошкалев. Л., 1974. - 39 с.

56. Наставление по отводу и таксации лесосек в лесах Российской Федерации. — М.: ВНИИЦлесресурс, 1993. 72 с.

57. Нагимов, З.Я. Закономерности роста и формирования надземной фитомассы сосновых древостоев: автореф. дис. . канд с. — х. наук: 06.03.03 / Нагимов

58. Зуфар Ягфарович; Екатеринбург; УГЛА. Екатеринбург, 2000. - 40 с. Биб-лиогр.: С. 38-40.

59. Правила заготовки древесины Электронный ресурс. Forestforum.ru: Лесное законодательство. — Режим доступа: http://www. forestforum.ru /upload / Lag-gingrules.doc, свободный.

60. Приказ МПР РФ от 28.03.2007 № 68 «Об утверждении перечня лесорасти-тельных зон и лесных районов» Электронный ресурс. Consultant.ru. режим доступа: http://base.consultant.ru /cons/cgi/ online.cgi?req=doc; div=LAW; base=LAW; n=68117, свободный.

61. Общесоюзные нормативы для таксации лесов: Справочник/ В.В. Загреев, В.И. Сухих, А.З. Швиденко и др. М.: Колос, 1992. - 495 с.68.0СТ-56-69-83 Пробные площади лесоустроительные. Метод закладки. М.: ЦБНТИлесхоз, 1984. - 60 с.

62. Поляков, В.Н. Применение показателей качества древесины при организации системы лесного мониторинга / В.Н. Поляков, С.И. Смирнов // Современные проблемы древесиноведения: Сборник статей. Йошкар-Ола, 1966. -С. 21-22.

63. Приказ МПР РФ от 28.03.2007 № 68; «Об утверждении перечня лесорасти-тельных зон и лесных районов».

64. Распоряжение правительства РФ от 18.01.2003. № 69-Р «О концепции развития лесного хозяйства Российской Федерации на 2003 — 2010 годы» Электронный ресурс. http://www.2003-2.xof.ru/lib/?tm=180&vp=akt26023 свободный.

65. Свалов, Н.Н. Моделирование производительности древостоев и теория лесопользования / Н.Н. Свалов. М.: Лесная промышленность, 1979. - 216 с.

66. Смирнов, В.В. Сезонный рост главных древесных пород / В.В. Смирнов. — М.: Наука, 1964.-167 с.

67. Соколов, П.А. Вариационная статистика: учеб. пособие / П.А. Соколов, В.Л. Черных. Йошкар-Ола: МарПИ, 1990. - 104 с.

68. Сортиментно-сортные и товарные таблицы для хвойных древостоев Красноярского края: справочно-методическое пособие / Э.Н. Фалалеев, П. М. Верхунов, В. С. Поляков, И. В. Семечкин. Красноярск, 1970. - 21 с.

69. Сортиментные и товарные таблицы для лесов Горного Урала / Map. гос. тех. ун., Фед. сл. лесн. хоз. Р. Ред. Верхунов П.М. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: ВНИИЦ лесресурс, 1997. - 207 с.

70. Сортиментные и товарные таблицы для лесов центральных и южных районов Европейской части РСФСР / Всесоюзн. науч. — иссл. ин-т лес-ва и ме-ханизац. лесн. хоз. -М., 1987. 128 с.

71. Таксация товарной структуры древостоев /А.Г. Мошкалев, А.А. Книзе, Н.И. Ксенофонтов, Н.С. Уланов. -М.: Лесн. пром-сть, 1982. 160 с.

72. Требования к сортиментным и товарным таблицам для таксации древостоев, принято 18/6 1980 г. Гослесхоз СССР. - М. - 8 с.

73. Третьяков, Н.В. Закон единства в строении насаждений / Н.В. Третьяков. -М. Л.: Новая деревня, 1927. - 113 с.

74. Уголев, Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения / Б.Н. Уголев. М.: МГУЛ, 2001. - 340 с.

75. Усольцев, В.А. Рост и структура фитомассы древостоев / В.А.Усольцев. — Новосибирск.: Наука, 1988. 254 с.

76. Черных, В.Л. Автоматизированная актуализация лесотаксационных нормативов (на примере лесов Урала): дис. . докт. с. — х. наук: 06.03.02 / Валерий Леонидович Черных; МарГТУ Йошкар-Ола, 2002. — 401 с.

77. Черных, В.Л. Математические модели товарных таблиц для Мурманской области и севера КАССР / В.Л. Черных, А.Г. Мошкалев // Лесотаксационный справочник по Северо-Западу СССР. Л.: ЛТА, 1984. - С. 312 - 315.

78. Черных, В.Л. Информационные технологии в лесном хозяйстве: учебное пособие / В.Л. Черных, В.В. Сысуев. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2000. - 377 с.

79. Швиденко, А.З. Какая система учета лесов нужна России / А.З. Швиденко // Лесная таксация и лесоустройство. 2007. - Вып 1(37). - С. 128 - 156.

80. Шевелов, С. Л. Сортиментация лиственничников Средней Сибири /Лесная таксация и лесоустр-во / С. Л. Шевелов. Красноярск: Краснояр. гос. технол. акад.,- 1997.-С. 40-47.

81. Kodolf, P. Математическая модель сортиментных таблиц для главных древесных пород. Mathematiskhes Modll der Sortimentstafeln fur Haupthaumarten /Р. Kodolf. 4-е изд., :Les. car. - 1992. -38. - C. 323 - 332. - Нем.

82. Kozlowski, T.T. Durinal and seasonal change in radii of tree stems / T.T. Koz-lowski, C.H. Winget // Ecology 1964. Vol.45, №1 - P. 149 - 154.

83. Meko, J Составление новых сортиментных таблиц для насаждений лиственницы, граба и березы / Konstrukcia novych poratovych tabuliek pre smrekovec, hrab a brezu / J. Meko, R. Petras, V. Nociar // Les. cas. 1994 - 40; №2. - C.l 15124. - Словац.

84. Wegelius, Th. The presence and properties of Knots in finish spruce. Asta foresta-lia fennica, 48, 1940.

85. Wodzicki, T. J. contribution to the rate of xylem cell formation and differention of tracheids in Pinus silvestris. L. // Asta Soc. Bot. Pol. 1962. - Vol. 32, №2. -P. 219-227.