Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Продуктивность и товарная структура лесных культур дуба черешчатого Нижнего Поволжья

ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Продуктивность и товарная структура лесных культур дуба черешчатого Нижнего Поволжья"

На правах рукописи

/

Черных Дмитрий Валерьевич

ПРОДУКТИВНОСТЬ И ТОВАРНАЯ СТРУКТУРА ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР ДУБА ЧЕРЕШЧАТОГО НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

06.03.02 — Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Йошкар-Ола - 2013

12 ДЕК 2013

005543756

Работа выполнена на кафедре лесной таксации и лесоустройства Поволжского государственного технологического университета

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Денисов Сергей Александрович

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Алексеев Иван Алексеевич

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Глушко Сергей Геннадьевич

ФГУГТ "Рослесинфорг" "Поволжский леспроект"

Защита состоится 25 декабря 2013 года в 11 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.115.03 при Поволжском государственном технологическом университете по адресу: 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3, ауд. 238. Факс (8362)41-08-72.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Поволжского государственного технологического университета.

Автореферат разослан «22» ноября 2013 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными печатью подписями просим присылать ученому секретарю диссертационного совета Д 212.115.03 при Поволжском государственном технологическом университете по адресу: 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3, ауд. 238. Факс (8362) 41-08-72.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Д.И. Мухортов

Введение

Актуальность темы

В современных условиях повышаются требования к точности, достоверности и полноте информации о лесных ресурсах. Для обеспечения интенсивного использования лесов при сохранении их экологических функций и биологического разнообразия, а также повышения эффективности контроля использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов необходимо иметь качественные региональные нормативы для оценки лесных ресурсов.

Эти требования учитываются и в государственной программе Российской Федерации «Развитие лесного хозяйства» на 2012-2020 годы.

Дуб черешчатый (Оиегаи гоЬиг Ь.) - одна из основных древесных пород, культивируемая для создания особо ценных растительных формаций, расположенных в степной зоне Нижнего Поволжья с интенсивным сельскохозяйственным производством и высоким плодородием почв, используемая для создания водоохранных и полезащитных насаждений.

Актуальность работы подтверждается тем, что в настоящее время для таксации древостоев лесных культур дуба в Нижнем Поволжье отсутствуют объемные, сортиментные, товарные и стандартные таблицы сумм площадей сечений и запасов при полноте 1,0.

Внедрение новых нормативов в практику лесного хозяйства позволит решить задачи получения достоверной информации о количественных и качественных характеристиках лесов, а значит будет способствовать повышению уровня лесного планирования и проектирования.

Цель исследований заключается в выявлении закономерностей роста, продуктивности, сортной и сортиментной структуры деловой древесины лесных культур дуба Нижнего Поволжья и создании системы лесотаксационных нормативов.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели исследований последовательно решались следующие задачи:

• разработать программу и методику исследований;

• осуществить сбор и обработку экспериментального материала;

• выполнить статистический анализ и систематизацию данных глазомер-но-измерительной таксации выделов для выявления динамики таксационных показателей древостоев лесных культур дуба;

• создать систему математических моделей хода роста древостоев и продуктивности древостоев лесных культур дуба;

• определить распространенность пороков древесины, влияющих на сортную и сортиментную структуру древостоев лесных культур дуба;

• выявить закономерности сортности и сортиментной структуры деловой древесины лесных культур дуба;

• разработать алгоритм оптимизации выхода сортиментов при составлении лесотаксационных таблиц;

• выявить закономерности строения древостоев лесных культур дуба по диаметру стволов;

• разработать систему лесотаксационных таблиц для таксации и товариза-ции древостоев лесных культур дуба в Нижнем Поволжье.

Научная новизна работы. Впервые изучена динамика роста и продуктивности лесных культур дуба разной густоты в условиях степной зоны Нижнего Поволжья и исследовано строение древостоев по диаметру. Выявлена оптимальная сортиментная и товарная структура древостоев с учетом рыночной стоимости круглых лесоматериалов и качественной характеристики древесных ресурсов.

Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные в ходе исследований результаты расширяют современные знания о продуктивности, ходе роста и сортиментной структуре древостоев лесных культур дуба в степной зоне Нижнего Поволжья.

По выявленным закономерностям хода роста и продуктивности построены модели и разработаны лесотаксационные нормативы для оценки древостоев лесных культур дуба: таблицы хода роста; объемные таблицы; стандартная таблица сумм площадей сечений и запасов при полноте 1,0; сортиментные и товарные таблицы. Новые лесотаксационные нормативы позволят повысить точность оценки количественных и качественных показателей древостоев при лесоустройстве и таксации лесов Нижнего Поволжья.

Объект исследований - древостой лесных культур дуба черешчатого в условиях степной зоны Нижнего Поволжья (Саратовская, Волгоградская, Астраханская и Самарская области), созданные за период с 1930 по 2010 гг.

Предмет исследований — закономерности роста, продуктивности, сортиментной и товарной структуры лесных культур дуба в условиях Нижнего Поволжья.

Методы исследования - метод пробных площадей, методы математического моделирования, математической статистики и вычислительный эксперимент.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1) закономерности хода роста и продуктивности лесных культур дуба разной густоты в условиях степной зоны Нижнего Поволжья;

2) закономерности и математические модели сортной структуры древесины лесных культур дуба Нижнего Поволжья;

3) алгоритм оптимизации сортиментной структуры лесных культур дуба Нижнего Поволжья.

Достоверность и обоснованность полученных выводов и рекомендаций в диссертационной работе подтверждается теоретически и экспериментальными данными, полученными в ходе исследования. Они базируются на достаточно большом объеме экспериментального материала (23 пробных площади, 131 учетное дерево, 21 модельное дерево на полный анализ хода роста древесного ствола, 331 участок лесных культур), обработанного при использовании современных методов математической статистики и статистического моделирования и отраслевого программного обеспечения для ПК.

Личный вклад соискателя. Непосредственно автором и под его руководством осуществлены: сбор полевого материала, его обработка, проведение экспериментов, анализ результатов и формулировка выводов.

Апробация работы. Основные научные результаты диссертационного исследования представлены автором и получили положительную оценку на IV Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса» (Москва, 2006), на Всероссийском семинаре «Современное состояние и перспективы применения ГИС-технологий и аэрокосмических методов в лесном хозяйстве и садово-парковом строительстве. Особенности преподавания данных дисциплин в высших и средних учебных заведениях» (Йошкар-Ола, 2008), на I Международной конференции «Проблемы лесоустройства и государственной инвентаризации лесов в России» (Москва, 2009), на Международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию высшего лесного образования на Дону «Проблемы и перспективы развития лесомелиораций и лесного хозяйства в Южном Федеральном округе» (Новочеркасск, 2010), на V Всероссийской конференции с международным участием, посвященной памяти выдающихся ученых-лесоводов В. И. Сухих и Г. Н. Коровина «Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении и лесном хозяйстве» (Москва, 2013), на Всероссийской научно-практической конференции «Лесовосстановление в Поволжье: состояние и задачи по совершенствованию» (Йошкар-Ола, 2013), на проводимых в Поволжском государственном технологическом университете международных конференциях «Научному прогрессу - творчество молодых» (2008-2013), а также на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ПГТУ (2010-2013).

Работа проводилась в рамках выполнения государственного контракта по теме № 09/31-02 «Разработка сортиментных и товарных таблиц для дубрав Нижнего Поволжья».

Сортиментные и товарные таблицы для лесных культур дуба включены в электронный справочник, разработанный с участием автора (государственный контракт № МГ-02-06/25к от 06.06.2006 г. на выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ «Разработка электронного справочника по сортиментным и товарным таблицам для лесов России»),

По материалам исследований опубликовано 13 научных работ, в том числе 2 монографии (в соавторстве) и 1 статья в издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и заключения. Работа изложена на 167 машинописных страницах, включает 25 таблиц и иллюстрирована 29 рисунками. Список использованной литературы насчитывает 135 отечественных и 22 зарубежных источника. Приложения - на 15 страницах.

Автор выражаете благодарность студентам и аспирантам факультета лесного хозяйства и экологии ПГТУ С. А. Шарнину, А. В. Калагину, Н. Н. Охотину, Е. А. Мироновой, А. А. Коржавину, Т. И. Назаровой, Л. В. Черных и Е. Н. Новиковой за практическую помощь в закладке пробных площадей.

2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБЪЕМ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ

2.1. Программа исследований

Для достижения поставленной цели исследований и решения научных задач была сформирована программа работ.

2.2. Методика исследований

Методика исследований для составления лесотаксационных нормативов по оценке производительности насаждений района базируется на современных методах познания, теоретических положениях лесной таксации, изложенных в трудах Н. В. Третьякова, Н. П. Анучина, А. В. Тюрина, М. Л. Дворецкого, К. Е. Никитина, А. 3. Швиденко, П. М. Верхунова и других ученых.

Множественные уравнения рассчитаны для двух вариантов: а) с включением в модель всех переменных вне статистических обоснований; б) с включением в модель факторов на 5 % уровне значимости по ^критерию Стьюдента.

Для выявления закономерностей товарной структуры деревьев и древостоев дуба использовались материалы полевых работ на пробных площадях. Пробные площади подбирались и закладывались нами в соответствии с ОСТ-56-69-83 «Пробные площади лесоустроительные. Методы закладки».

Пробные площади для изучения хода роста, производительности, товарной и сортиментной структуры закладывались на участках, наиболее типичных для определения категорий таксируемых насаждений, с условием охвата возможно большего разнообразия спелых насаждений исследуемой породы по классу бонитета, полноте и составу.

Моделирование лесотаксационных закономерностей хода роста древостоев было выполнено с использованием программы «М!с11хо(1» (В. Л. Черных, 2009). Для проведения статистического анализа товарной структуры и таксационной характеристики учетных деревьев служили программы «вПиНк», «з1аЬс!2у2». Разработка математических моделей товарной структуры древостоев сосны производилась с использованием стандартного статистического пакета (^а^йса».

2.3. Объем и характеристика экспериментального материала

В ходе полевых работ на территории зоны степей в Волгоградской, Саратовской и Самарской областях было заложено 23 пробных площади с рубкой и обмером 131 учетных деревьев и 21 модельных деревьев на полный анализ хода роста древесного ствола.

Зона степей занимает до 80% площади Нижнего Поволжья.

Возраст лесных культур на пробных площадях находится в пределах от 30 лет до 81 года. Наиболее распространенными типами леса являются дубняк пакленовый и дубняк волосисто-осоковый, которые составляют 56,5% от общего количества пробных площадей, а по площади всех лесных культур дуба в степной зоне 68,7%.

Распределение пробных площадей по типам лесорастительных условий свидетельствует, что 69,6% пробных площадей характеризуются сухими и свежими лесорастительными условиями.

Отметим, что 65,5% земель, занятых дубравами искусственного происхождения в степной зоне Нижнего Поволжья характеризуются третьим классом бонитета.

3. МОДЕЛИ И ТАБЛИЦЫ ХОДА РОСТА ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР ДУБА НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

3.1. Модель хода роста отдельного дерева

Знания о закономерностях изменения таксационных показателей отдельного дерева во времени дают основания для характеристики динамики роста и развития древостоев. Для решения этой задачи использовали методику полного анализа хода роста древесного ствола (П. М. Верхунов).

Таблица 3.1 - Характеристика изменчивости таксационных показателей модельных деревьев

Возраст, лет Число наблюдений, шт. Изменчивость таксационных показателей модельных деревьев,%

высота, м диаметр, см объем ствола, м3 видовое число, ед. коэф. формы 42, ед

10 17 32,1 56,3 137,1 11,6 23,1

20 19 26,4 42,1 91,0 12,0 21,4

30 21 22,2 34,5 75,6 11,5 18,3

40 21 19,4 25,4 55,9 13,3 11,7

45 14 19,9 21,8 46,3 10,5 16,4

50 19 22,0 21,3 48,9 10,5 15,1

60 9 19,0 23,7 55,1 9,3 16,0

80 3 21,6 10,1 35,4 8,7 20,1

70 3 10,4 14,6 39,3 6,6 23,4

Статистический анализ изменчивости таксационных показателей модельных деревьев подтверждает гипотезу о наибольших значениях варьирования их в молодняках. Значения среднеквадратических отклонений и ошибок средних значений показывают, что все показатели с вероятность 0,95 относятся к нормальному закону распределения случайной величины. Коэффициент достоверности ^критерий во всех случаях больше 3 ед.

Модели (табл. 3.2), полученные по материалам измерений модельных деревьев дуба, характеризующие значений высот в зависимости от возраста и диаметра, а также взаимосвязь диаметров деревьев и их возраста имеют высокую адекватность (множественный коэффициент детерминации находится в пределах от 0,967 до 0,999).