Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
ПРОДУКТИВНОСТЬ ЛИСТВЕННИЧНИКОВ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА (ОЦЕНКА, ПРОГНОЗ И УПРАВЛЕНИЕ)
ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация
Автореферат диссертации по теме "ПРОДУКТИВНОСТЬ ЛИСТВЕННИЧНИКОВ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА (ОЦЕНКА, ПРОГНОЗ И УПРАВЛЕНИЕ)"
-ЗУои
На правах рукописи
ВЫВОДЦБВ Николай Васильевич
Продуктивность лиственничников Дальнего Востока (оценка, прогноз и управление)
06.03.02 - лесоустройство и лесная таксация
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук
Красноярск -1999
На правах рукописи
ВЫВОДЦБВ Николай Васильевич
Продуктивность лиственничников Дальнего Востока (оценка, прогноз и управление)
06.03.02 - лесоустройство и лесная таксация
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук
имени К.А. Тимирязева ЦУГ» имени Н И- Желеэаоаа фоня научны^* лнт^ра^уры
Работа выполнена в Дальневосточном пауто-исследоеателъском институте лесного хозяйства (Даль Н И И Л X)
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,
профессор В. А. Усолъцев доктор сельскохозяйственных наук,
профессор Л. С. Шейнгауз доктор сельскохозяйственных наук, профессор Р. М. Бабинцева
Ведущая организация - Дальневосточное государственное
лесоустроительное предприятие
Защита состоится " 16 " апреля 1999 г. в 10 часов на заседании специализированного Совета Д 063 83 02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных паук при Сибирском государственном технологическом университете.
Ваши отзывы в двух заверенных экземплярах просим направлять по адресу: 660049 Красноярск, пр. Мира 82 СибГТУ, ученому секретарю специализированного Совета
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного технологического университета.
Автореферат разослан и 25 " февраля 1999 г.
Ученый секретарь специализированного Совета С.Л.Шевелев
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Прогнозирование продуктивности древосто-ев на протяжении 150 лет является одной из основных задач лесной науки. На рубеже XXI века требования к этой проблеме резко возросли. Причиной явилось ухудшение состояния лесных ресурсов в глобальном масштабе и переход мирового сообщества, включая и нашу страну, к устойчивому развитию.
Теория устойчивого развития находится в начальной стадии разработки. Ее основная цель - оптимизация экономических, экологических и социальных функций лесов. Успешное решение названной проблемы во многом будет зависеть о г степени изученности локальных, региональных и глобальных закономерностей роста насаждений, достоверности полученной информации о состоянии лесного фонда, его динамике, наличия нормативной базы, методов прогнозирован!« и т.д. Во вссх расчетах базой является продуктивность насаждений, которой постоянно требуется актуализация. Очевидно, что предсказать всевозможные флюктуации лесообразователыюго процесса практически невозможно. Тем ие менее обширная информация о росте насаждений уже сегодня позволяет снять значительную часть неопределенности в этом направлении. Все это и определило актуальность темы диссертации, которая посвящена вопросам оценки, прогноза и управления продуктивностью дрсвостоев лнетвештцы (Larirx Mill), произрастающей на Дальнем Востоке (имеются в вид}' все ее географические расы в регионе).
Исследования автора являются частью опытно-производственных и научно-исследовательских работ, выполняемых Дальневосточным лесоустроительным предприятием в 1971-1978 гг. н Дальневосточным НИИ лесного хозяйства в 1978-1998 гг. в соответствии с планом Госкомлеса СССР и Федеральной службы лесного хозяйства России.
Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка метода прогнозирования продуктивности одновозрастных лиственничных дрсвостоев на Дальнем Востоке и определение размеров устойчивого лесопользоваш!Я в них. Для выполнения поставленной цели решены следующие задачи:
- проанализированы и оценены теоретические основы управления лесами в России в историческом аспекте;
- определены методологические подходы к созданию нормативной базы д.т1я оценки продуктивности лесного фонда, его качественной структуры на локальном, региональном и формационном уровнях;
- рассмотрены и обоснованы методические подходы к системе моделирования продуктивности модальных, оптимальных и эталонных древостоев, в том числе и искусственного происхождения;
- разработан метод прогнозирования продуктивности лиственничных древостоев;
- проанализирована и оценена теория отечественных видов спело стей леса и определены основные положения у стойчивого лесопользования в лиственничниках;
Научная новизна:
-применительно к лиственничникам Дальнего Востока для оценки их продуктивности в статике разработана система регрессионных уравнений связи и нормативов, дифференцированная по уровням генерализации исходной информации; она включает региональные и об* цше шкалы строения древостоев по диаметру, объемные, сортимент-но-сортные н товарные таблицы;
-при изучении роста модальных древостоев апробированы статистический, эталонных насаждений, ретроспективный методы моделирования возраст ных рядов таксационных показателей, а при построении оптимальных таблиц роста - система множественных регрессионных уравнений, составленных на основе модальных таблиц хода роста;
- по результатам длительного мониторинга лесных культур впервые изучены закономерности формирования продуктивности искусственных лиственничников;
•выявлена инвариантность отношений между таксационными величинами древостоев, различающихся по условиям произрастания, особенностям роста и морфомстрическим характеристикам; на этой основе разработан метод прогнозирования их продуктивности;
- выполнен анализ теоретических основ управления лесами России; обоснованы возрасты спелостей леса к определены принципы у стойчивого лесопользования в лиственничниках Дальнего Востока.
На зантту выносятся:
- метод пропюзирования продуктивности одновозрастиых лиственничных древостоев, обеспеченный комплексом регрессионных уравнений и нормативов, на основе которых можно осуществлять актуализацию лесотаксационной информации в пространстве и во времени на разных уровнях се генерализации;
- методические подходы к созданию дифференцированной по уровням мониторинга (включая формашкшный) унифицированной системы нормативов для оценки и контроля проду ктивности древостоев в статике;
- методические подходы к изучению динамики продуктивности эталонных и оптимальных древостоев и построенная на их основе нормативно-справочная информация;
- принципы и подходы к определению спелостей леса, прогнозированию размеров лесопользования, методам контроля за продуктивностью, пожарной опасностью в лиственничник ах.
Практическая значимость работы. Метод, нормативы, рекомендации, руководство предназначены для управления проективностью Л)]СТВСНШгчных древостоев при осуществлении лесного мониторинга и различных уровней актуализации исходной информации. Методические подходы и принципы к оценке и моделированию продуктивности листве!II1ИЧНЫХ древостоев заложены в общесоюзные и региональные нормативы для таксации лесов Дальнего Востока (Сортнментные и товарные таблицы древесных пород Дальнего Востока, утв. Гослесхозом СССР, 1987г.; Общесоюзный справочник, 1992, утв. Госкомлссом СССР, 1989 г.; Справочник для таксации лесов Дальнего Востока, 1990, утв. Госкомлесом СССР, 1989 п Руководство по ведению хозяйства в кедровых лесах Дальнего Востока, 1990, утв. Госкомлесом СССР, 1990г.; Методические рекомендации по составлению таблиц хода роста лиственничных насаждении на основе типовых к стандартизованных шкал роста, 1988; Нормативные основылтя ведения лесного хозяйства в северных лесах Хабаровского крах, концегпуальный аспект, 1996; Товарные таблицы по ели и лиственнице для Верхнебурсинского района, 1996, ;тв. Хабаровским вправлением лесами, 1996 г.). Другие практические рекомендации апробнровны в лиственничниках Модельного леса "Гассинский".
Результаты исследования можно рассматривать как вклад в те-оршо и практику лесоустройства и таксашш древостоев на Дальнем Востоке. Большая часть разрабо танных нормативов используется Дальневосточным государственным лесоустроительным предприятием и региональными управлениями лесного хозяйства.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены па*, региональной научно-практической конференции "Комплексное развитие производительных сил Магаданской области до 2005 года" (Магадан, 1984); региональной научно-практической конференции "Итоги изучения лесов Дальнего Востока и задачи интенсификации многоцелевого лесопользования" (Хабаровск, 1989); международной конференции по экономическим проблемам "Эколо го-социальные проблемы нейтральной Сибири на примере Ангаро-Енисейского региона" (Лесошбирск, 1993); всероссийской конференции "Сосновые леса России в системе многоцелевого лесопользования" (Воронеж, 1993);
международной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды" (Томск, 1995); международной конференции "Кедр о вол широколиственные леса Дальнего Восгока" (Хабаровск, 1996);
Публикации результатов. По теме диссертации опубликовано 42 печатных работы, перечень кот орых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, шест» глав п заключения. Объем рукописи составляет 326 страниц, на которых помешены 233 страницы текста, 23 рисунка, 39 таблиц, 21 приложений. Список использованной литературы включает 482 наименования, из них 48 - на иностранных языках.
1. АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕСАМИ В РОССИИ
В каждой стране исторически складывается спой подход к системе управления лесными ресурсами и их использованию. Он тесно переплетается с целями и задачами, решаемыми государством. В историческом аспекте мы выделили три наиболее выраженных периода, имевших основополагающие принципы или критерии, соответствующую нормативную базу и регламентирующие документы по лесопользованию, определенные направления развития лесного хозяйства (табл.).
/. 1. Основные принципы теории нормального леса
До 70-х годов управление лесным хозяйством в России базировалось на теории "нормального леса". В качестве рабочих были выдвинуты принципы расширенного воспроизводства и дифференцированного подхода в назначении лесохозяйственпых мероприятии (Инструкция по устройству и обследованию лесов 1952). Их основная цель -интенсификация лесного хозяйства. К концу 70 гг. стало очевидным, что заложенное в принципах повышение производительности труда не будет реализовано. Причины, иа наш взгляд, заключались в следующем.
1. Масштаб потребления лесных ресурсов относительно их запасов определялся расчетной лесосек ой, для установления которой предложены десятки способов, дающих в итоге разные результаты (Анта-найтне, За1реев, 1980; Синицмн, 1987). При наличии больших запасов спелых дрсвосгоев, как правило, использовались первая и вторая возрастные лесосеки. Практикой доказано, что их использование нарушает непрерывность и неистощительность лесопользования (Анучин,
Теоретические основы управления жсополь зо&шжм в России
"ГИЛ JKBHOMHICH мирового чляйсгва Теория управжияі песныи хоіяПсгвом Прлнгінш ІІПН ЦІКГСрНЙ ynpaWKfflW Нормапгеная бази Область примсне-гаиг нормативов я пространстве Направлеше рамнти» лесного хозяйства
фронтальный Норчалщьй я« (эталонный; по.ттві; недальньої) 1. Расширенно« воспроизводство в лесном іозяйте; I. ДнфферМ-цііротошіьй полкод к нтначешоо ладозлГіЛишіьіх Mcponpiumiii Обтис ТХР нормальных п жадльных насаждений; единая бяштіїріхю'шая «кала M. M. Орлом; стандарті їж табщщы сучи площадей сечений н заодсод Глобальное Про M Ь ШЛСЙ ИОР
0*ряна окружающей qie^i.l Оптимальны! Ясс (неИрерЫВНО-ИрОДу-шадтощиіі; íoMftc- TÍCHHO-ЩСЛСЄРоб-puHi.tfl; програм мныЯ; имсайЯ) 1.1 buis la загряэнснкс; Í. Оиекка социальной значимое! м за-rpoDicKiia; 3. разните производства на осцовс чистых теадтаїгнй Региональные ТХР, включая оігшмальньк apetucTiMi; бмагтировочные шальїпо осяганим ЛеСОй^р&ЭуЮОЕИМ порода«; Региональное Эколого-зконочнческое
Устойчивое раиитие УіТОЙЧНГЬОІ лес (стібішльД; шОьігочкьД, адаптанношый) 1. Поддержание я сохранение: •продуктивной способности; - жизнеспособности; • биерознообраэти; - МИНИНЫХ H C01W-ЯЛЬНООВДЮИІГЧСС- Юі* фунта шЯ лесов ; 2. Инструмент лесиоЯ полнпгкл Методы прссноїировшін* продукттноті древостое», двфферею шроавн- ные по породам н позволяющие рант фїКИПІОНШІЬИЬК задачи, обуслоелижые устойчивым лесом Локальное Оредтаписгное
1986). При истощении сырьевых баз загототггс.тъные предприятия перемешались в неосвоенные районы. Этот тип лесоуправления можно отнести к фронтальному типу экономии по К. боулингу (Осипов, 1991).
2. Стремление нормализовать возрастную структуру лесного фощса страны. Теоретически это возможно, но практически невыполнимо (Анучин, 1986), да и нецелесообразно, поскольку леса кроме сырьевых выполняют и другие функщш (Шеилгауз, 1983). К тому же в лесном фонде страны много разновозрастных дрееостоев, в которых самой природой предопределены выборочные рубки.
3. Воссгановлеине лесных ресурсов в многолесных районах в большинстве случаев отдавалось на откуп природе. В конечном irrorc в Европейской части России, в Сибири, на Дальнем Востоке следование теории "нормального леса" привело к появлению большог о чиста пев о з обнов I )вшш ся лесосек (ло теории ш не должно Сыть), возобновлению плошадей генетически ослабленным самосевом, снижению доли спелых насаждений и их продуктивности, смене хвойных пород на лн-ствеютые, образованию новых типов вырубок, увеличению числа пожаров, их интенсивности и масштабности (Молчанов, I960; Нсщата-ев, 1987; Сухих, Ефремов, 1990; Побединскин, 1993; 1996; Пнсарснко, Кулаков, 1995; Обьцеиннкоп, 1996; Валсндик, Иванова, 1996; Соколов, 1996; Фуряев, Голдаммер, 1996; Будзан, Дапнлнн, 1996). Таким образом, если теорию нормального леса рассматривать как сознательное нарушение сложившегося равновесна с целью последующей cí o стабилизации на более высоком уровне, она не выполнила своих функций.
Сегодня теорию "нормального леса", вслед за М.М.Орловым (1927), отстаивает С.Г.Сишгцын (1987). Он считает, что модель нормального леса наиболее подходит для хозяйства, цель которого достижение максимальной продлтсшвиостн насаждении за оборот рубки. Но для этого необходимо разработать механизмы для реализации на практике утвержденных, пришитов.
1.2, Основные принципы теории оптимального леса
В 1972 г. в Стокгольме состоялась первая Международная конференция по проблеме "Человек и окружающая среда", признавшая интернациональный характер экологических проблем и примявшая peíname о создании Программы ООН по окружающей среде - ЮНЕП. Были сформулнровапы основные принципы охраны окружающей среды, которые сводятся к оплате за загрязнение, оценке социальной значимости за]ря:зшмпш, развитию производства на основе чистых техно-
логин, включая необходимые затраты на охрану н восстановление окружающей среды (Осипов, 1991).
У нас в стране был» приняты Основы лесного законодательства (1977), в которых намечены меры по улучшению охраны лесов и рациональному их использованию. Управление лесным хозяйством взяло за ориентир оптимизацию лесохозяйственного производства. Наукой разработаны модели хозяйственно-целесообразных (Лосицкий, Чуеи-ков, 1973, 1980), непрерывно-продуцирующих (Моисеев, 1980), целевых (Антанайтис, 1977), пр01раммных (Бородин, 1983) насаждений. При правильной постановке вопроса и оригинальных методических решениях ой» не получили должного развития на практике. Во-первых, камнем преткновения являлась экстенсивная форма хозяйства, продолжающая базироваться на теории "нормального леса" (Исаев, Моисеев, Сухих, Чуенков, 1980; Моисеев, 1995), функции которой сводились к выращиванию, охране и организации лесопользования; во-вторых, • неограниченный государственный монополизм лесной промышленности; в-третьих, - отеугсшие рыночных отношений в стране. Последате два обстоятельства значительно способствовали гипертрофированному развитию лесопромышленных комплексов, оторванных на большие расстояния отэгащентра лес опотребления (Моисеев, Бур дин, 1997), что привело к еще большему истощению сырьевых баз лромыщленно развитых регионов страны и застою в лесном хозяйстве. Следовательно, при низкой отпускной цене за выращенную древесину, монополизме лесной промышленности, финансировании лесного хозяйства из бюджета по остаточному принципу, отсутствии рыночных отношений вести речь об оптимизации лесной отрасли в 70-80 гг. было преждевременно. Модели оптимальных насаждений найдут применение при переходе к интенсивным формам хозяйства, учитывающим затраты, направленные на достижение заложенных критериев оптимизации.
}.3, Основные принципы (критерии) теории устойчивого леса.
Начало теории устойчивого леса положено на конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 г. Там же впервые утвердился термин "устойчивое развитие" и дано его определение (Бругланд, 1987). Россия, как равноправный партнер, включена в мировую систему управления. Федеральной службой лесного хозяйства (1996) обсуждены и утверждены шесть критериев устойчивого развития лссами страны (см. табл.). Важнейшим из них, на котором базируются все оста.'1ЬНые является поддержание и сохранение продуктивной способности лесов. Выполнение стратегических целей, Предусмот'
репных этим критерием, мы связываем с разработкой метода прогнозирования продукти вмости древостоев, обеспеченного соответствующей нормативной базой и позволяющего: осуществлять опенку состояния лесов; определять научно обоснованную меру пригодности (соответствия) их задачам удовлетворения потребностей общества в древесной продукции; отслеживать объемы извлечения древесной и нсдревес-ной лесопродукішн; вести непрерывный контроль и прогноз продуктивности фнтоиснозов на всех уровнях генералташш исходной информации. Решив эту проблему по каждому уровню и основным лесо-образутощим породам, мы создадим базу для у стойчивого управления лесными ресурсами в регионе.
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Методика исследований дифференцирована по трем этапам. Этот подходи предопределил уровни генерализации исходной информации: локальный, региональный, национальным, глобальный (Сухих, Шви-денко, 1991). Национальный и глобальный заменены на формацнои-ный.
IIa нервом этапе ставилась задача изучить локальные закономерности fi взаимосвязи таксационных величин отдельных деревьев н древостоев, особенности ш роста, строения, качественные парамеїрьі, характер отложения радиального прироста по стволу, теку щего прироста отдельного дерева и древостоя. С этой целью заложено 156 проб-шлх площадей в чистых и сметанных лиственничниках, на которых сру блено и обмерено по ГОСТ 9463*88 более 2 тысяч модельных деревьев. Оценка продуктивное™ древостоев выборочными методами осуществлялась на объектах общей площадью 24.3 га, с повторными обмерами через 10 лет. Рост, строение и качественные характеристики лиственничников искусственного происхождения в статике и динамике изучены на шести постоянных пробных площадях (Выводись, Вы-водцева, 1983, 1987; Выводцев, Выводцева, Лысун, 1991).
На региональном уровне обьсктом исследования являлись лиственничники севера Хабаровского края. Район Приохотья (Охотский, Аянскийн Чумиканский лесхозы) выбран неслучайно. Фрагментарные исследования описательного характера (Розен бер г, 1959; Стариков, 1961; Тюлииа, 1962; Кречетов, Шейнгауз, Челышев, 1971; Маиько, Ворошилов, 1971; Маиько, Сапожников, Ворошилов, 1971) не дают полного представления о динамике лесообразоватсльного процесса на площади 19,6 млн. га.
Дішамика листвсгпшчников в репюне изучена с помощью статистического метода. Ранее этот метод апробнровап на многих обьск-
тах (Корякин, Романова, 1958; Войной, 1992; Тюрин, 1994; Кузьмичев, Мнндеева, Кофман, 1996). Объем выборки данных аналитической таксации - 1-2 млн.га. При подборе древостое» в один ряд учитывались тип леса, класс бонитета, полнота. Средние значения таксациотшх параметров древостоев получены с учетом площадей, занимаемых тем или ин1.1М типом леса. В таблицах хода роста отражена общая продуктивность и динамика фитомассы древостоев.
Для лиственничников этого района в двух вариантах составлялись сортимеи гные и товарные таблицы (Выводцев, 1996). Первый предусматривал распределение объемов деловых стволов по категории крупности и сортам, второй - максимальный выход сортиментов. Таблицы строились графе-аналитическим способом. Оценка соответствия экспериментальных данных теоретическим осуществлялась на основании стандартной ошибки при 5° о-ном уровне значимости. Сортимеит-иая структура лиственничников севера совмещена с таблицами хода роста (Выводцев, Выводцева, Лысун, 1996).
На втором этапе исследования были направлены па синтез выявленных локальных и региональных закономерностей роста морфомет-рическнх характеристик древостоев. В результате систематизированы:
- особенности роста листвагничников по основным таксационным показателям (Выводцев, 1984), особенности отложения радиального прироста по стволу (Выводцев, Выводиева, Корякин, 19&7) VI формирования текущего прироста в насаждениях (Выводцев, Выводцев а, 1996), особенности строения древостоев по диаметру (Выводцев, Выводила, 1988), товарные характеристики и возрасты спелости леса (Выводцев, Выводцева, 1989; Выводцев, 1996);
-обоснованы методические подходы к изучению хода роста эталонных, оптимальных и модальных древостоев, в тл. и искусственного происхождения, разработаны соответствующие нормативы (Выводцев, 1991; Корякин, Выводцев, Выводцева, 1988; Выводцев, 1996);
Дчя решения поставленных задач по литературным данным и резу льтатам собственных исследований использовали 120 таблиц хода роста, П рядов распределения, семь сортнментно-сортных таблиц.
Третий этан исследовании предусматривал разработку метода прогнозирования продуктивности лиственничных древостоев и принципов устойчивого лесопользования в шк, С этой целью:
- проанализированы теоретические основы управления лесами в России (Выводцев, Выводцева, Лысун, 1996);
- рассмотрена общая методология прогнозирования природных объектов, на основе которой определены пути и подходы к разработке метода прогнозирования продуктивности листва допников (Выводиев, 1996).
-разработаны методы контроля (Выполнен, 1981) н прогноз раз-мерок лесопользования н возникновения крупных лесных пожаров в лиственничниках Дальнего Востока.
В своих исследованиях мы базировались на прпшшпах историзма и преемственности, поиска общих закономерностей, системном подходе к объекту, в котором частое и целое находятся в непрерывном единстве, дополняя друг друга. Сопоставимость таксационных величин и спижс|шейх варьирования достигалось использованием аффинных преобразований, базируясь на доказательствах, что линии первого и второю порядка одного класса при различных значениях параметров в канонических уравнениях могут быть совмещены подходящим преобразоваю1см (Беклемишев, 1980).
3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ И ТЕХНОЛОГИЙ ОЦЕНКИ ПРОДУКТИВНОСТИ ДРЕВОСГОЕВ НА РАЗНЫХ УРОВНЯХ ГЕНЕРАЛИЗАЦИИ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ
3,1. Локальные, региональные и формационные закономерности объемообразугощих показателей ствола« и запасов древостоев лиственницы
Среди исследователей наибольшее признание при определении объема дерева (V), при известных диаметре на высоте 1,3 м (d,и высоте (h), получило старое индовое число (f,} );
Г* = ü785d¡j/íx t0~* х ftJS (1)
Но поскольку Г|3 величина относительная, было предложено множество способов косвенного его определения через другие показатели: высоту, диаметр, коэффициент и классы формы. У растущих деревь-св, чаще всего предпочтение отдают диаметру, а из уравнешШ регрес-С1Ш - линейной функции. Связь, как прав!шо, очень тссная (Анучнн, Федосимов, Богачев, 1970; Куленшс, 1989; Заломаиов, 1985).
Это подтвч!ДИЛ и регрессионный анализ видовых высот и видовых диаметров по данным 70 таблиц хода роста. По изменчивости параметров уравнений, характеру их распределения лучшие результаты показывают видовые диаметры. Они в дальнейшем использованы при составлении математических моделей обьемов ствола на локальном и региональном уровнях (Выводлев, Выводнеиа, 1988; Выводцев, Вьшод-цева, Лысун, 1990). В последнем случае вид уравнения следующий:
При прочих равных показателях объемы сгволов обусловлены формой уравнения (Кузьмичев, 1977), На том же экспериментальном материале было составлено уравнение, независимыми переменными у которого являлись высота и произведение квадрата диаметра на высоту:
I ■ = -0.1053- КГ'^А+8,72- Ю1/,. (3)
Исключение ю уравнения (2) диаметра дерева увеличило систематически ошибку в 4 раза.
Под обшей закономерностью понимается свойство или характерная черта объекта, которая проявляется независимо от времени и места его нахождения после каких-либо преобразований, например, аффинных. В результате изменчивость признака по оси ординат снижается в 10-20 раз и ранее несопоставимые величины имеют одинаковые характеристики. Это преобразование, имеющее дав тою историю, нашло применение в трудах А.В.Тюрина (1945), А.С.Матвссва-Мотн-на (1962), Б.Б.Зейде (1968), В.В.Загреева (1978) и др. Мы использовали его для построения обобщенной математической модели расчета запасов лиственничников на Дальнем Востоке (Выводиев, Выводцера, 1990):
М
А/, = 0.0218//^ (1.126 - 0,294/) +0.03065£>:-0,00012305)Л7, (4)
где М) - запас древостоя, м'/га;
Н - средняя высота базовой ступени, м;
О - диаметр ступени толщины, см;
N - число стволов в ступенях толщины, пл.
Систематическая ошибка сравнения (4) равна -2,6 %.
Математическую модель для расчета запасов можно построить на другом принципе, используя корреляционную зависимость обьшов сгволов от высоты и зависимость параметров линейного уравнения от размеров диаметра (Выволдев, Выво;шева, 1988):
А/, ^-КГ1-2.7440 ^+3,03-101// + М7-!0 4/Л/*3217-)0-6^-ЯДт (5)
Систематическая ошибка уравнения (5) при определении запасов лнетвенничтпеов для материковой части Дальнего Востока составила -1,3 Сахалина - 1,6 %.
Полнодрспссность (И,лиственничников обусловлена влиянием разных факторов. В динамике это влияние можно передать через тип роста в высоту (Тн) и класс гу стоты (Км) древостоев (Выводцев, 1985):
И, 3 = 0,341 + 0,0058КМ + 0,0228т,,. КИ11 = 0,8 (6)
Тесная связь (Кто =0,9) видового диаметра наблюдается с типом (Т^) и классом роста (Кг|) по диаметру:
3>5 - 0.07К,- 0.15Т, + (0,316 + 0,005КЛ + 0,0096Та)О,3 (7)
Уравнение (7) имеет общий характер и предназначено для определения параметров видового диаметра древостоев лиственницы на формапионном уровне. Измене!шс на один класс роста, при постоянном типе роста по диаметру, дает разшшу при определении видового числа 0,3%, а различие в один тип роста - 0,5%. При 12 типах роста и 15 классах роста по диаметру все многообразие видовых чисел с высокой степенью дифференциации можно передать [80 сочетаниями параметров видового диаметра. Варьирование видовых чисел между краи-иими значениями типов роста составляет ±3%, классов роста - 2,5°-о*
3,2. Локальные, региональные и форуищионгиле закономерности строения лиственничников по диаметру
Строение древостоев по диаметру имеет важное теоретическое и практическое значение. Этому направлению в литературе посвящено множество публикаций как у нас в стране, так и за рубежом.
По вопрос}' строения древостоев по диаметру в литературе имеются две точки зрения. Первая и наиболее распространенная - построение для каждого изучаемого объекта своих рядов распределения, вторая - обобщенных (Лсбков, 1973). Обе точки зрения правомерны, поскольку в первом случае ряды распределения характеризуют локальный или региональный уровни генерализации исходной информации, во втором - всеобщий или формаиионный. При этом формационный уровень признается более оптимальным (Лсбков, 1992).
Статистический анализ рядов распределения из разных географических районов страны, в том числе и составленных автором (Перцев, 1969; Богданов, ¡971; Цыбуков, 1973; Данченко, 1974; Поздняков,
1975; Шурлук, 1976; Глаголев, 1978; Свалов, 1979; Куделя, 1985; Вы-вожев, 1996 н др.) показал, что большинство из них при значительной удаленности районов не различаются между' собой на 5 %-ном уровне. На этом основании, используя методику В.ФЛебкова (1973), разработана единая шкала типов строения лиственничных древостоев по диаметру (Выводнев, Выводцева, 198$) и исследовано их влияние на:
-возрастное строение;
-процент выхода деловой древесины;
-взаимосвязи таксационных показателей и параметров распределения в пределах типов строения и между ними;
В первом приближении (по данным рядов распределения) среди листе ei п пгчннк о в на Дальнем Востоке, по классификации Г.Е. Комина, И.В. Семечкина (1970), 13 % от их обшей плошали приходится на абсолютно-разновозрастные, 77 % - условно-разновозрастные, 10 % -условио-одновозрастные (Выводнев, Выводцева, 1988).
Максимальный процент выхода крупной и средней древесины наблюдается в первом типе строения. Для наиболее распространенных диаметров древостоев (24-28 см) различия между- первым и третьим типом строения достШ"ают 15-30%.
Связь таксационных показателей и параметров распределения в пределах типа строения варьирует от слабой до тесной. Срелнеквадра-тическое отклонение не зависит от класса бонитета. Оно обусловлено среднеарифметическим диаметром. На симметричность рядов распределения не оказывает влияние возраст, высота, густота и условия произрастания древостоев. Этот показатель обусловлен среднеарифметическим диаметром и средлеквалратическим отклонением. Эксцесс на-хо.чнтся в слабой зависимости от всех показателей. Исключение составляет асиммезрия. Здесь связь тесная. Следовательно, строить рялырас-пределення, дифференцированные по условиям местопроизрастания нет необходимости. Этот вывод согласуется с исследованиями А.Г. Мошкалева с коллегами (1982).
Дифференциация древостоев по типам строения существенных различий в тесноте связи между таксационными показателями не выявила.
Для целей дешифрирования лиственничников Приохотья составлены регрессионные уравнения связи возраста, высоты и диаметра на высоте 1,3 м с диаметром крош>[ (Выводнев, Выводцева, Лысун, 1996).
5..?. Локальные, региональные и форлшционные закономерности качественных параметров листвешшшшков
Многообразие лссораститсяьных условий, в которых произрастает лиственница на Дальнем Востоке, оказывает влияние на качественные характеристики древостоев. В матричной форме они нашли отражение в сортиментно-сортных таблицах (Корякин идр., 1988; Вывод-цев, 1996; Вывод][еп и др., 1996).
Статистический анализ сортиментно-сортных таблиц, составленных для регионов Дальнего Востока, свидетельствует, что процент выхода деловой древесины по категориям крупности варьирует в пределах 3-70° о. Минимальная изменчивость процентов выхода характерна для общей деловой древесины (5-29%), Посгс аналитического выравнивания табулированные значения процентов выхода деловой древесины легли в основу обобщенной сортнментной таблицы по листвеп-нице. Составленный норматив отвечает требованиям ГОСТ 9463-88 на лесоматериалы круглых хвойных пород. На его основе можно осуществлять оценку сортнментной струзпуры лиственничников на Дальнем Востоке.
Данный подход согласуется с исследованиями Н.П.Анучина (1963), который на специально проведенных исследованиях установил, что у древостоев, находящихся в разных географических зонах, разница в выходе деловой древеенны из деревьев одинаковых размеров для большинства ступеней толщины не превышает 4%. На этом основании он предложил во всех географических зонах пользоваться едиными сор-тнмеНтными таблннамн (Анучин, 1982). Эга ндся нашла подложку в работах А.С.Агеенко, В.Н.Корякина, В.Н. Цыбукова (1979), А.В.Бо-гачева (1987).
Важным обьемообразующим показателем в сорткмеитных таблицах является процент коры. На его величину оказывают влияние географические условия произрастания, класс бонитета, происхождение, возраст, диаметр древостоев и т.д. (Поздняков, 1975; Верхунов, 1980; Крнчун, 1987; Куделя 1988; Усодьцев, 1988; Нахабцев, 1989; Грек, Корякин, Романова, 1991). Процент коры в ступенях толщины (на уровне средних) варьирует в пределах 18-29 %. Его максимальная величина ( до 30% объема ствола) характерна для лиственничников Камчатки. По остальным районам Дальнего Востока можно пользоваться усредненными данными.
На базе обобщенной сортнментной таблицы и рядов распределения стволов (второй тип строения) составлена единая товарная таблица. Она сопряжсна с общими таблицами хода роста лиственннчпи-
ков Дальнего Востока (Выводцев, 1984). Аналогичные таблицы, в которых отражена динамика с ортиментно й структуры, построены в Англии R.T-Bradley, Z.M. Christie, D.R. Vonnston (1966), в Америке (Forestry Handbook, 1956).
4, МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ ¡С СИСТЕМЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ МОДАЛЬНЫХ, ОПТИМАЛЬНЫХ И ЭТАЛОННЫХ ДРЕВОСТОЕВ
В концепциях нормального и оптимального леса управление .'»ес-ным хозяйством базировалось на закономерностях роста модальных, нормальных и оптималь*о>1Х древостоев (Антанайгис, 1977; Кузьми-чев, 1977). Эти виды нормативов будут шрать важную роль и в концепции устойчивого леса. Методики их построения достаточно подробно описаны в литературе. Но сегодня приоритет в изучении хода роста все больше отдают отдельному древостою, определению его продуктивности и устойчивости. И здесь главная роль должна отводиться, наряду со сложившимися категориями охраняемых территорий (биосферные заповедники, обычные заповедники), всестороннему развитию сети эталонных насаждений.
Основное назначение эталонов - характеризовать естественное многообразие древостоев различных формаций определенною географического района или области, служить образцом состава, структуры, производительности, базой для заготовки семян при восстановлении вырубленных древостоев. Однако научнообоснованной методики изучения закономерностей роста этих древостоев до на стоя] пего времени не разработано. Более того, в определение эталонных древостоев исследователи вкла,чывзют разный смысл, часто смешивая ихс оптимальными, что еще раз указывает на важность этого вопроса.
В последнее время большое внимание уделяется проблемам, связанным с глобальными изменениями климата. В связи с этим актуальными становятся задачи, направленные: на разработку новых методов оценки запасов углерода и размеров его годичного депонирования в фигомассе древостоев, произрастающих на территории Российской Федерации (Исаев и др., 1995); на изучение взаимосвязей между морфо-метрическими показателями дерева, древостоя, формации в листвеи-иичиикзх Дальнего Востока. Это касается и искусстве1шо созданных древостоев. Все перечисленные выше вопросы рассматриваются в настоящем разделе.
4. 1. Моделирование продуктивности эталонных древостоев
Пол эталоннами насаждениями мы понимаем наиболее продуктивные н относительно устойчивые природные комплексы, не испытавшие на себе влияние человека, или коренные леса, независимо от продуктивности, отвечающие т ому или иному целевому назначению.
Перспективным в изучении эталонных насаждений может быгь ретроспективный (Захаров, 1966; Лебков, 1967; Макаренко, 1977; Ма-локвасов, 1974; Лиспа, 1980) шшдендрохронологическнн(Комин, 1968, 1990; Щшггов, 1973) метод. С его помощью (Выводцеп.Выводцева 1991) на примере лиственницы приморской [Larix miritima (Сукачев, 1931; Гуков, 1976)] были рассмотрены вопросы варьирования относительных диаметров деревьев разных ступеней толщины, устойчивость т ипа строения во времени (Лебков 1973; Кузьмичев, Савич, 1979) и устойчивость нормального состояния древостоев (Кузьмичев, 1977).
В условно-разновозрастных древостоях, находящихся на завершающей стадии послепожарного типа сукцессии (Чумин, Цыбуков, 1974; Манько, 1987) величина диаметра дерева на высоте 1,3 м существенного влияния на величину относительных значений не оказывает; одинаковый характер роста с небольшими отклонениями имеют деревья, относящиеся к разным ступеням толщины. Следовательно, тип роста по диаметру характеризует и степень внешнего воздействия на древостой, и внутрнценотические взаимоотношения, происходящие в нем (Бузьшш, Дангковская, Хлебопрос, 1986).
Первый критический момент в жизни ;февостоя, оказывающий влияние на его будущую продуктивность, наступил в 20-летнем возрасте. Биологическое объяснение этому процессу заключается в том, что к этому периоду все доступные ресурсы питания были использованы. Достигнутый древостоем предел плотности стояния обу словил элиминацию отставших в росте деревьев. Они и составляют запас отпада. Доказательством этого является снижение вариабельности прироста по диаметру v анализируемых моделей и смена знака асимметрии с отрицательного в 20 лег на положительный в 30,50 лет и в последующих возрастах. В данном случае произошло нарушение "нормального распределения", определяющего равенство крупных и мелких деревьев в древостое (Свалов, 1979). Следующее равновесие между ними наступит за пределами 170-летнего возраста. И в отпад пойдут уже крупные деревья.
После струтстурной перестройки древостоя в 20 лет коэффициент асимметрии как у лиственницы, так и у ели устойчиво положительный и небольшой по абсолютной величине, что указывает на со-
ответствие рядов распределения обобщенному- нормальному и принадлежность древостосв к одному типу строения по диаметру (II тип). Скошенности рядов обоих пород характерна синхронность изменения икс возрастом, что говорит о последовательности происходящих в древостое процессов. Для ели характерны более высокие пики ее подъема над осью абцисс в 70 и 100 лет и некоторое запаздывание до 50 дет. Ель по сравнению с лиственницей имеет более высокие темпы роста по диаметру: при двухкратном отставашт в 20 лет к 100-летнему возрасту произошло выравнивание текущего прироста эпк пород, а затем и превышение его над приростом лиственницы, что в перспективе приведет к смене формации.
Величина радиального прироста в 20 лет влияет на размеры прироста дерева по диамепру в 30-90 лег (1й2). После 90 лет связь между этими показателями недостоверная (1=0,1; 0,7). На друтом эталонном объекте статистически достоверное влияние радиального прироста прослеживается только в течише 70 лет. В этой связи сделай вывод, что в состоянии нормальности насаждения могут находиться столько, сколько им позволяют условия произрастания, а также биотические и абиотические факторы. Признаками деструктивных процессов в древостое являются уменьшение или увеличение абсолютного значения асимметрии, анализируя которые можно назначить лесохозяйственные мероприятия.
Ретроспекгавный метод изучения хода роста древостоев апробирован па дрсвостоях кедра корейского и ели аянской (Выводцев, Лысун, Вьтводцева, 1996; Выводцев и др., 1997).
А 2. Моделирование хода роста оптимальных древостоев
Класс оптимизационных задач характеризуется тем, что для экспериментатора важна не модель изучаемого объекта, а процедура поиска области пространства входных переменных, где достигается наилучший выход с объекта исследования (Плескуннн, Воронина, 1979). Для древостоя такой переменной является густота. В естественных условиях, чтобы сохранить устойчивость, древостой включает механизм саморегуляции. Поэтому, задаваясь кррггернем оптимизации, необходимо найти сначала оптимум в естественных границах изреживанняи Только после этою пытаться выйти за их пределы. Если это условие не будет выполнено, конечный результат можно не достигнут ь, или получить обратный эффект.
Для решения таких задач мы предаагаем использовать у же разработанные таблицы хода роста модальных и нормальных древосто-
св. С одной стороны это позволяет пересмотреть нормативную базу на предмет ее оптимизации, т.е. наметить тли перехода от нормативного прогноза к целевому, с другой - определить количественные параметры древостосв, способных сохранять устойчивость с изменением экологических и экономических ограничений.
Модель хода роста целевых (оптимальных) древосгоев (Вывод-нев, 1996) разработана на базе нормативов (Корякин, Выводцев, Вы-водцева, 1982), классификационной основой которых являлась стандартизованная шкала роста и высоту четвертого типа, обеспечившая 10? о группировку экспериментального материала в 100-летнем возрасте. Данный подход согласуется с предложением В.В.Загреева, А.З. Шви-деико (1988), считющих, что тип роста в высоту является комплексным показателем, характеризующим природно- климатические условия крупных регионов и определяет характер роста других показателей.
Верхняя (И1ер1) и нижняя (И^) 1раницы естественного изрежи-вания лиственничников с высокой степенью приближения описываются параболой 3-го порядка:
N = -1,701410^+1,5570Ю-'А2-39,076А+3513,6; г =0,99; (7) ■ 1^"= -2,036010^+1,2265101Аг-23,694А+1786,9; г =0,99, (8)
где А - возраст, лет.
В пределах этого диапазона определена дшшмнка продуктивности древосгоев и их качественная структура. Для расчета последней привлекали сортимепти о-сортные таблицы (Выводцев, 1996). В качестве критерия оптимизации прннятмаксимум среднего прироста крупной и средней древесины. Расчет выполнялся по программе, составленной Е.В.Лысун, в автоматическом режиме, исходя из заданного количества интервалов и подобранных регрессионных уравнений для средней высоты, среднего диаметра и видового числа:
Н = (-3,3412Ю"*А1+1,204310-^4-5,154910'3)К+ +(-1,238810-^+2,765210^+7,5983);
т
О, ,= (-3,538410-*Аг+2,224710^А-1,036910г)К+ (3,094710"4А5+0,22552А+9,9244);
(Ю)
Р, ~ (2,13241 О^АМ ,744410-*А+2,00491О"1)^ (-6,330410*^+6,684610-^+0,32288);
Анализ табулированных данных хода роста свидетельствует, что максимальный выход кр\ттной н средней древесины обусловлен усло-ВНЯМ11 произрастания и густотой древостоев. Чем меньше число стволов иа I га и ниже класс бонитета при одном и том же возрасте, тем позже наступает техническая спелость, В анализируемых дрсиостоях она варьирует в пределах 110-170 лет и согласуется с проведенными ранее исследованиями (Измоденов, Корякин, 1974; Выводцев, 1984).
4.3. Ход роста модальных лиственничников Приохотья
По возрастной структуре лиственничники района распределяются следующим образом: молоднякн - 5,6 %; средневозрастные -18,9 %; приспевающие - 12, 2 спелые и перестойные - 63,3 И, в том числе псреегойные 21,4 %. В данном случае представлен классический вариант возрастной структуры древостоев, сформировавшихся в результате длительной эволюции под воздействием природно-климатических условий и пожаров на площади 4,07 млн. га. Обращает на себя внимание небольшая доля молодняков у всех хвойшлх пород в районе.
Среди лиственничников выделяются зеленомошная и ба[ульни-ково-моховая группы типов леса. За 220 и 180 лет их общая продуктивность соответственно достигает 680 м*/га (245 MJ/ra отпад) и 584 м'/га (387 м3/га огпад). Существенный объем отпада можно объяснить частыми лесными пожарами разной интенсивности, влияющими на динамику продуктивности древостоев в районе.
Лиственничники брусиично-вейниковые и кустарников о-рододендроновые - условно-разновозрастные. Их продуктивность варьирует от 383 м'/га до 263 м'/га соответственно. Наличный запас достигает максимальной вс.чичины в 150 лет. ОгрицательныЙ процент текущего изменения запаса наблюдается со 170-летнего возраста, т.е. данный возраст можно считать завершающей стадией развития древостоев в сукиессиях послепожарного типа. Период распада растянут на 3070 лет. За это время под пологом древостоев накапливается существенный объем отпада мертвой древесины. При неблагоприятных погодных у словиях (засуха) вероятность возникновения пожара здесь очень высока. Лиственничники ку стар j шково-р од оде! [др оно еые, как правило, одно возрастные, по составу - чистые, примесь ели составляет 520 %. При этом максимальное участие ели в составе отмечается в 20-лстнем возрасте. К стадии распада се доля в составе не превышает 12 %. Косвенных признаков (наличие подроста ели) перехода древостоев в другую формацию пракпгческн нет. Ельники в районе занимают около 1,5 Причем доля молодняков не достигает 1 ° » их обшей площади.
В составе лиственничников бруснично-всйниковых часто ветре. чаются ель, береза. Продуктивность древостоев невысокая - 170 м7га. Зя 230 лет п отпад идет 220 м'/га. Максимальная средняя величина наличного запаса отмечается в 50 лет, полного текущего прироста - в 50 лет. Отрицательный текущий прирост по запасу начшіается со І 80 лет. Самый низ непродуктивный тип леса в Приохотье - лиственничник осо-ково-сфашовый. Наличный запас за 150 лет достигает 60 м5/га , а об шая продуктивность - 158 м3/га. <
; ■ В нормативах показана сортиментно-сортная структура и фн-томасса лнствеїшичников. По классам бонитета зависимость фнтомассы от высоты древостоев аппр о к сим нру стся уравнением параболы 3> го порядка. Приняв кульминацию этого показателя за возраст экологического оптимума древостоев к дополнив данными таблиц хода роста из других районов страны, можно находить границы их усгойчи вости, а также величину биологически активных веществ (Таїтшьцсв, Колесникова, Выводцев, 1995) через другие показатели: сумму площадей сечсннй и высоту, ..•.-■-■
4.4. Мониторинг культур лиственницы даурской
По учету лесного фонда на 1 января 1993 года в Хабаровском крае создано 223,5 тыс. га лесных культур; из них 105,6 тые.га переведены в покрытую лесом площадь. Значительная часть (32 %) искусственных фитоценозов приходится на листвешлщу. Однако, нормативная база для этой породы находится в стадии разработки и совершенствования (Титоренко, 1973; Свечкова, 1980; Выводи ев, Выводцева, 1983; 1987; Выводцев и др., 1989; Выводцев, Выводцева, Лысун, 1991; Труш, 1993). В связи с чем представляют научный и практический интерес результаты исследований, базирующихся на длительных наблюдениях за искусственными посадками.
= . Первый обмер искусственньгхдревостоев был проведен в 10-летнем возрасте. Его результаты свидетельствовали, что культуры лиственницы растут по Iе классу бонїгтета (Выводцев, 1984) ц имеют достаточно высокую продуктивность. Величина отпада у всех объектов на. бдюдения не превысила 5 мУга. Состояние культур хорошее.1 Изрежи-вашіе древостоев идет по газовому методу.
. Наиболее устойчивый прирост по диамезру наблюдался в ступенях выше средней. Здесь коэффициент изменчивости составил 40-62 %. Это еще раз подтверждает устойчивость рангов наиболее развитых деревьев. Ниже средних диаметров варьирование приростов существенное (82-127%). Большим диаметрам характерна и большая абсолют-
ная величина прироста. Изменчивость высот в ступенях толщины незначительная {3-17° о), что согласуется с исследованиями других авторов (Захаров, 1967). Существенным варьированием высот отличаются отставшие в росте деревья. Зависимость коэффициентов вяриашш (обобщенный ряд) от ступеней толщины описывается гиперболическим уравнением (г = 0,7).
- Нашла подтверждение, существующая в отношении кедровников точка зрения (Леса Дальнего Востока, 1969) о том, что в искусственных древостоях лисгвешшцы в возрасте 15-25 лет и полнотой 0,60,7, созданных на местообитаниях временно утраченных кустарниковыми кедровниками, создаются благоприятные условия для самовосстановления кедра корейского при наличии в прилегающих древо стояк обсемекителей.
. В 20-летнем возрасте (2-ой учет) в древостоях общая продуктивность соответствовала нормальным лиственничникам (Выводпев, 1984), имеющим вдвое большее число стволов на 1 га. Не изменился и класс I ■ бошггета. Исключение составила третья постоянная пробная площадь, на которой у формирующегося лиственничного древостоя произошло ; снижение темпов роста в высоту. Текущий прироста объектах варьировал от 8,3 до 14,7 м7га гол По стандартной таблице сумм площадей сечений и запасов (Вьшодцев, 1984) насаждения относятся к среднепол-нотным. Коэффициент пропорциональности (Турский, 1927) у искусственных дрсвостоев значительно выше, чем у естественных.
Третий учет (1989 г.) выявил некоторые негативные стороны со-• зданиых посадок. В качестве "экзаменатора" выступил сильный осен-=; ний снегопад. Оказалось, что чем гуще древостой, тем он сильнее реагирует на природные возмущения." Густые посадки повреждены на 73 %, редкие - 56 %. В первом случас повреждеиные деревья распределились следующим образом: сильно нзогнутые-24 %,вывернутые скор-нем -.17 %, обломанными у основания или 1/2-16 %„ обломанные вершины - 15 %, Во втором случае преобладают обломы у основания или на 1/2 ствола - 40 %. Новый ряд распределения числа стволов по диаметру описывается обобщенным нормальным уравнением. Он более устойчивый (асимметрия близка 0) и , видимо, сохранится до естественной спелости насаждений.
Общая продуктивность искусственных насаждений на последний год учета (1998) варьирует в небольщихпределах (30б-334м3/га). Объяс-шггь это можно одинаковыми условиями произрастаиия. Нормативная база включает объемные, сортиментные,товарные таблицы. После-игле сопряжены с таблицами хода роста разной начальной густоты посадки.
5. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ ДРЕВОСТОЕВ
5.1. Сущность и содержание метода прогнозирования
Информация, обеспечивающая возможность эффективного управления продуктивностью древостоев на базе гсоннфома иконных систем оценивается на четырех уровнях мониторинга: локальном, региональном, национальном и глобальном. Каждый из mix. должен быть обеспечен набором нормативов, иметь нано -мето дическое обеспечение, позволяющее решать функциональные задачи, связанные со слежением за состоянием, динамикой, использованием и воспроизводством лесов, с обновлением информации в базах данных (Сухих, Швиденко, 1991; Сухих, 1995). Этим целям отвечает разработанный нами метод пропюзирования продуктивности древостоев. Его основой является система прогностичесю гх коэффициентов, дифференцированная по уровням генерализации исходной информации и позволяющая с определенной точностью преды теть количественные и качественные изменения параметров древостоев во времени и пространстве.
Метод разработан для одновозрастных лиственничных древостоев. Он предусматривав' три уровня прогноза: локальный, региональный и формащгонный, что соответствует отдельному древостою, совокупности древостоев одной породы, объединенных в границах какого-либо района (региона) и формашш в целом. Формационный уровень ограничен лиственничниками, произрастающими на Дальнем Востоке. Для расчета прогностических коэффициентов на локальном уровне использован наличный текущий прирост отдельного дерева и древостоя, иа региональном и формацію ином - типовая шкала роста , по запасу. Метод прогнозирования прод\"ктішностн древостоев может входить как составная часть в лесохозяйственное прогнозирование (Моисеев, 1980; Шейигауз, Челышев, 1981) и дополнять cío количественной и качественной информацией.
5.2. Особенности формирования ради<глыюго прироста
в лиственничниках Дальнего Востока
Радиальный прирост по диамсіру ствола откладывается неравномерно н влияет на конечный результат - текущий прирост древосго-с» по запасу (Дворецкий, 1964; Антапантнс, Заіреев, 1969; Усольцсв, 1988; Гусев, 1994). При использовании cí o в формулах важно знать, где по длине ствола расположена истинная сре;шяя величина. Мы исследовали этот вопрос (Выводцев, Выводцева, Корякин, 1987).
В лиственнич(шх древостоях отмечены все шесть форм радиального прироста (Дворецкий, 1964). В молодняках преобладают возрастающая (73 %) и постоянная (27 %), средневозрастных и приспевающих - постоянная (44 %) н вогнутая (35 %), спелых - постоянная (34 Я о) и вогнутая (38 %), перестойных - постоянная (30 %) и вогнутая (47 ° о) форма радиального прироста.
Эта закономерность нашла подтверждаше и в динамике редукционных чисел. Средняя веял чин а радиального прироста для анализируемой совокупности деревьев до 90 лет на 4-21 0 о выше, чем радиальный прирост на 1,3 м. После этого возраста величина редукционных чисел резко снижается и близка к I, что согласуется с выводами И.И.Гусева (1978). Таким образом, после 100 лет при определении средней величины радиального прироста по стволу замеры на высоте 1,3 м будут сопровождаться ошибкой в пределах 4-21
Среднюю абсолютную величину радиального прироста можно определять с помощью регрессионного уравнения:
= К„= 0,65 (12)
где ¡^ - средняя величина радиального прироста по диаметру за 10 лет, см;
Ь - протяженность кроны, м.
Уравнение (12) объясняет 39% варьирования результирующего признака. Чтобы увеличить меру его определенности значения радиального прироста формализованы. Все многообразие характеров отложения радиального прироста по стволу сведено к семи типовым линиям, которые с высокой степенью приближения описываются параболой 4-го порядка. Параметры уравнения обусловлены типами радиального прироста. Закономерность с высокой точностью (г = 0,99) передается с линейным уравнением и параболой второго порядка. В результате составлена обобщенная математическая модель, описывающая в относительных величинах особенности отложения радиального прироста по стволу:
,635-0,08051 )+(-7,19+0,8677Т-0,006102 гг2)Ц+(12,61-
- 0,3862Т+0,09282 Г,г)^+(-8,Ю-2,0286Т+0,2824 з;2-
- 0,033805 +(2,076+1,379Тг-0,19601 г?+0,02821 , (13)
где ^ - относительные значения радиального прироста на относительных высотах;
Тг-типы радиального прироста (г = 1,2, 3,7);
Ь - относительные высоты.
I
Дифференцированием, а татем интегрированием сравнений, ап-Пр <ЖСНШ1рукцшIX типовые ЛИНИ», ОПреДСЛСНЫ их полные интегралы (3,049; 4,133; 5,089; 6,785; 8,353; 10,528; 12,882) и пределы, где величина радиального прироста имеет истинные средине значения (0,8^0,4^ ). Первые использованы ,т1я определения запаса эрсвостоев, вторые -текущего прироста по формулам А.В.Тюрина (1945), Н.П.Анучина (1959).
5.3. Закономерности формирования текущего прироста в лиственничных дрееостоях
В чистых лиственничниках процент тск\тяеГо прироста по запасу обусловлен возрастом и полнотой. Влияние бонитета при 5 % - ном уровне значимости недостоверное:
Рк( = 1,3 + 206,4 ПА"1 -1,8 П - 32,5 А1, = 0,7; (14)
где Р м - процент текущего прироста по запасу;
П - полнота , доли 1.
Минимальная изменчивость процентов текущего прироста наблюдается в дрепостоях 100-120-лет. В этом интервале у лнетвеннич-никоп происходит стабилизация прироста по запасу. Следовательно, древостон »данном возрасте являются наиболее устойчивыми. На \ров-не отде.чьного дерева эта закономерность характеризуется снижением уровня варьирования редукционных чисел радиального прироста.
Абсолютная веяпчшга текчтлего прироста чистых лиственнич-ннков (анализировалась на том же экспериментальном материале) обусловлена полнотой, возрастом и условиями произрастания:
= 2,2 + 429,3 ПА ' - 130,4 А'1 - 0,ЗБ, Е^О^ , (15)
где ОпМ1 - текущий прирост запаса древостоя, м3/га год;
Б - бонитет (1* = 1; 1 = 2; 11 = 3 и т.д.).
Расчетные значения текущего прироста в интервале 40-140 лег близки данным общих таблнн хода роста нормальных листвен1тич1гых дрсвостоев (Выводцсв, 1984).
Продуктивность смешащпдх насаждений завишт от степени участия лссообразую тих пород и их видового разнообразия (Захаров, 1958: Харитонова, 1965; ЛосннхнИ, Чуенков, 1973, 1980; Пптикнн, Ильчи-
хин, Скрипка, 1973; Лебедев, 1973; Багннский, Терехова, 1983; Вывод-цев, Выводцева, 1996). В лиственничниках эту закономерность мы описали уравнешмми множественной рсгресснн:
d"m,(«) " °'3 + 287'9 ПА"'" 92-° А"' + °'ЗСх * °'ЗБ; R*a=0-7 <16> D\hW = -1,5 + 3,8П - 42,5 ПА'1 + 0,4Oi - 0.4S; Rmo=0,8 (17)
где D°K[t(s), j-тхжуишй прирост листвешшчтпсов с участием в составе хвойных (х) и лиственных (л) пород, MVra год;
Сх и Сл - коэффициент состава главной породы с участием хвойных (х) и лиственных (л) пород.
Их анализ свидетельствует, что в начальных возрастах абсолютная величина текущего прироста листве! шины, при прочих равных у словиях, выше в насаждениях с участием хвойных сопутствующих. (С 120-летнему возрасту различия сглаживаются ив 140 -180 лет наблюдается обратная картина. Этот вывод имеет практическую значимость при проведении лесохозяйственных работ, направленных па повышение продутатшности дрсвостоев. Однако с экологической точки зрения примесь лиственных пород в хвойных древостоях на крутых склонах усиливает кольматирующие функции (Побединский, 1996), повышает устойчивость насаждений к рекреационной нагрузке, воздействию про-мышлеьшых выбросов, пожарам.
S.4. Метод прогнозирования продуктивности древостоев
Формула для прошозирования продуктив) юспi древостоев па Всех уровнях имеет следующий вид:
М, = кМ., (18)
где М( - прошозируемbiii запас на t лет вперед, м7га; к - прогностический коэффициент.
На локальном уровне запас в момент учета находили по регрессионным уравнениям, которые приведены в разделе 3. Прогностический параметр "к" определяли через текутшш наличный прирост по запасу и его процент (уравнения 14; 15). В результате была составлена шкала прогностических коэффшшентов, входом в которую являются возраст и полнота древостоев. Влияние условий произрастания на величину коэффициента недостоверное. Ее проверка на 70 пробных площадях показала, что величина систематической ошибки прогнозируемого запаса на 10 лег вперед составила +0,I? <i (Выводцев, 1996).
2500
2000
га о га П я е*
а
1500
1000
500
20 40 60 80 ЮО 120 МО 160 180 200 220
Возраст, лет а) типовые линии роста по запасу;
• 1 тип роста •2 тип роста1
- 3 тип роста -4 тип роста
- 5 тип роста -6 тип роста
- 7 тип роста -8 тип роста
- 9 тип роста
Ё
5
*
0 я и
1
о
п.
С
1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 о
Кз
'Ч
-1 прогилтт -5прогилип -9 прогп.тип
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Возраст, лет б) прогностические линии роста по запасу
Рис. Тиковые и прогностические •шшш роста по запасу (I тки роста и т. Л- - типовые лиши! роста по запасу; 1 ирог. тип н т.д. - пропюстпческие типы роста по запасу).
Для прогнозирования продуктивности древостоев на региональном уровне использована типовая шкала роста по запасу (Вмводцев, 1984). На ее основе получены постоянные множители. Привлечение типовых шкал обусловлено их системным характером, передающим с определенной точностью многообразие особенностей роста древостоев по тому или иному признаку-, а также отсутствием привязки к конкретному объекту, что делает их универсальными. Прогностические коэффициенты по типам роста в пределах классов возраста, отличаются относительно небольшой (2-12%) изменчивостью (см.рис.). Если при этом учесть, что вероятностные типы роста по краям и областям находятся в пределах: Амурская область - 4,3; Камчатская - 2,0; Сахалинская - 3,3; Магаданская - 2,6; Хабаровский край - 3,5; Саха (Якутия) - 2 тип, а средневзвешенный для всего Дальнего Востока тип равен 3, мы вправе говорить об их пригодности при прогнозировании запаса лиственничников на формашгонном уровне.
Проверка точносги прогноза продуктивности древостоев на региональном уровне выполнена на лиственничниках Прнохотья. Результаты свидетельств уют, что молодняки 2 класса возраста, относящиеся к 3 типу- роста, при отсутствии природных возмущений, будут иметь наличный запас, равный 73,3 млн. мJ или 161 мТга. Систематическая ошибка прогнозирования на 100 лет вперед составила 3,3 % (Вывод-иев, 1996).
На формашгонном уровне проверку- точности прогнозирования не осуществляли. Определены лшпь подходы к решению этой задачи. В качестве исходной ннформашш предполагается брать базу данных учета лесного фонда по породе, дифференцированную по краям и областям. Интегрирование результатов прогноза регионального уровня позволяет перейти на формациошшй. Здесь возможны варианты, но мы считаем, что основой должны являться вероятностные типы роста, определенные по регионам.
5.5- Методика, построения таблиц хода роста
Изучение хода роста древостоев развивается по трап направле-шшм: классическое (Третьяков н др., 1937; Дебков, 1965; Фалзлеев и др., 1969; Свалов, 1979; Загреев, 1980; Терсков, Терскова, 1980); имитационное моделирование (Атрощенко, 1986; Уиокйа, 1967,1972); как слу чайный марковский процесс (Тепляков, 1981; Атрошенко, 1989).
Методические рекомендации по составлению таблиц хода роста на основе типовых и стандартизованных шкал роста (Корякин, Вы-во/шев, Выводцева, 1988) можно отнести к первому направлению. Ба-
зируются они на указательном древостое, или методе аналогий. При подборе древостосв одного сстествеииого ряда это ограничивает возможности тех насаждений, которыене соответствуют аналогу. Их приходится исключать из дальнейшего анализа, сужая информационное поле для последующего пропюзіїроваиия возможных флюктуации продуктивности др своего ев.
На основе соотношения (18) и индексных значений типовых шкал роста по основным таксационным показателям рассчитаны прогностические коэффициенты. Прео бра зов antic существенно снизило изменчивость индексов в пределах класса возраста (2-12%). Если типы роста характеризуют особенности роста древостосв по тому или иному признаку, то прогностические коэффициенты - их скорость роста. При небольших периодах упреждения (10 лет) характер роста существенного влияния на величину протостических коэффициентов не оказывает. В результате стало возможным моделировать ход роста любого древостоя независимо от его возраста, полноты, бонитета и т. д., опираясь на конкретный или вероятностный тип роста и его прогностические коэффициенты. Для наиболее вероятностных типов роста подобраны регрессионные уравнения связи, что позволяет автоматизировать расчет прогнозируемых величин.
Разработанную методику можно использовать при непрерывном лесоу стройстве хтя актуализации лесотаксанионной базы данных. Ее верификация, выполненная на постоянном объекте дала положительные результаты.
6. ОСНОВЫ НОРМИРОВАНИЯ УСТОЙЧИВОГО ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ В ЛИСТВЕННИЧНИКАХ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА
Разработка теории регулирования лесопользования составляет главную проблему лесной науки во все времена и во всех странах, где сутиествует управляемое лесное хозяйство (Свалов, 1979). Краеугольным ее камнем являются: обороты рубки (спелости леса); методология расчета размеров лесопользования; методы контроля за продуктивностью древостое»; крупные лесные пожары; материально-техническая база лесного комплекса. Последний фактор зачастую определяет степень освоения лесных ресурсов, их трансформацию и дальиеіішую устойчивость, но его в работе мы не касались.
го
0.1. Анализ отечественных видов спелостей леса.
Основой определения спелостей леса являются или биологические особенности роста древостоев, или их технико-экономические показатели. С этих позшшй они разделяются на природные и потребительские. Определению спелостей леса посвяіцеио множество публикаций (Рудоскин, 1906; Орлов, 1927; Судачков, 1957; Матвеев-Мотин, 1962; Измоденов, Корякин, 1974; Тетенькин, 1977; Бапшский, 1979; Фалале-св, Гордина, 1982; Анучин, 1986; Синицыи, 1987; Мурахтанов и др., 1989; Чупров, 1989, 1993; Шейнгауз, 1990 и др.)- Проблемы лесопользования в Западном регионе СССР рассматривались на Межреспубликанской научной конференции (Гомель, 25-27 сентября, 1990 г.). В постановлении совещания отмечено, что необходим пересмотр возрастов технической, количественной, хозяйственной, финансовой II Др. видов спелостей леса. Эти требования заложены и в ЛесноЙкодекс Российской Федерации (1997).
Природные спелости в работе описаны кратко. По литературным источникам даны их опрсделешія и возрасты наступления.
Количественная спелость в лиственничниках обусловлена тіш ом роста по запасу и условиями произрастания. Возраст кульминации среднего прироста находится в пределах 40-110 лет (Выводцев, 1984).
При определеніш расчетной лесосеки применяются директивно утвержденные Гослесхозом СССР в 1978 г. оптимальные возрасты рубки, базирующиеся на технической спелости древостоев. Влиствешшч-ннках Дальнего Востока этот вид спелости обусловлен типом роста древостоев по запасу и классом бонитета и варьирует в пределах 80 -190 лет. Для вероятностных типов роста диапазон снижается до 90 -150 лет.
Нами разработана стандартная таблица, позволяющая при назначении древостоев в рубку уже в полевой период учитывать их тех-шічсские характеристики, а на этой основе устанавливать неэксплуа-ташюнный лесной фонд и наиболее продуктивные древостой. Входом в нее являются высота и сумма площадей сечений (Выводцев, Выводце-ва, 1988).
Сложившаяся мировая тенденция в лссиой промышленности в 80-х годах была ориентирована на два виза сортиментов: пиловочник и балансы (Лосицкнй, Чуснков, 1980). Нет существенных основаїшй дія исключения этих видов продукции и в будущем, поскольку древесина, используемая в натуральном виде, все больше рассматривается как энергосберегающий и экономический факторы при интенсификации производства (Шубті, Моисеев, 1992). С переходом к рыночным
отношениям возникает необходимость расчета качествешгон спелости по всему спектру сортнмешиой структуры древостоев, что позволяет оперативно гтрштмать соотвсгствующие решения при смене конъюнктуры рынка. Качественная спертость обусловлена типом леса. Например, в лиственничниках зеленомошных кульминация прироста по видам сортиментов наблюдается в инт ервале 50-150 лет. Техническая спелость для этих древостоев наступает в 90 лет.
Хозяйственная спелость в листве! тичннках Дальнего Востока рассматривалась в работе (Выводцев, Вьтодцева, \988), привлекая действующие на тот период пены на древесину и данные 120 таблиц хода роста. Возраст кульминашш крупной древесины обусловлен средним диаметром древостоев в 100-летнем возрасте (1—4,8), средней высотой в 100 лет (1=3,4), типом роста в высоту (1=2,8), типом роста по диаметру ((=2,2). Оптимальный возраст спелости на эту категорию древесины-168 лет.
Максимум среднего прироста средней древесины определяется диаметром древостоев в 100 лет (1=-16,9), типом роста по запасу (1=4,2) и типом роста по ;цгамстгру (1=2,8). Здесь наиболее вероятностный возраст спелости - 641 ода.
Из всех анализируемых аргументов средний диаметр древостоев в базовом возрасте (100 лет) оказывает наибольшее влияние ((=-9,4) на возраст наступления хозяйственной спелости (крупная плюс средняя древесина). Его уменьшение на 4 см ведет к снижению возраста спелости на 15 лет. В меньшей мерс влияют тип роста по запасу (1=8,5) и тип роста по диаметру ((=4,0). Для лиственничников IV класса бонитета и вероятностных тнпой роста он равен 110 годам.
Отказ от финансовой спелости в пользу технической в России был сделай Инструкцией для устройства, ревизии и лесоэксплуатации общегосударственных лесов РСФСР (Орлов, 1928). В ней доходность заменена на "удовлетворение потребностей в древесине всех отраслей народного хозяйства и местного населения". С тех пор к ней не возвращались. С переходом страны к рыночным отношениям у лесного хозяйства появилась перспектива стать на путь интенсификации, привлекая иностранные экологические технологии при разработке природных ресурсов в регионе и получая под них инвестиции (Природопользование Российского Дальнего Востока..1997). Как первый таг в этом направлении на примере лиственничников проанализирован этот вид спелости.
Варианты расчетов свшетельсгвуют, что при 5И-иой норме интереса максимальная стоимость участка наступает в 50 лет, 3%-ной -70 лег и 2° о-иой - 90 .чет. Эти возрасты и являются оптимальными для
данного древостоя с экономической точки зрения. Интересно отметить, что возрасты технической и финансовой спел остей равны при 2%-ной норме „'шсконтирования. Снижение продуктивностн древостое», при прочих равных условиях, ведет к увеличению возраста спелости па 6-8 лет. Не влияег на возраст финансовой спетости изменение стоимости 1м\ Ее варьирование увеличивает или уменьшает стоимость участка.
Характер роста дрсвостоев оказывает ачияниена возраст наступления финансовой спелости. Для анализируемых древостоев при 3-5" о-ной норме интереса возрасты спелости оказались следующими: первый тип роста - 64 года, пятый тип роста - 72, восьмой тип роста - 93 года. Повьпиение нормы интереса до 5% снизило возрасты спелости при соответствующих типах роста до 52 , 58 и 68 лет.
6.2. Прогнозирование лесопользования «лиственничниках Дальнего Востока
Площадные методы регулирования лесопользования впервые появились в западноевропейских странах 600 лет назад (Свалов, 1979). На их основе впоследствии родилась теория нормального леса. Введение в практику лесного хозяйства европейских стран метода классов возраста, послужило им пульсом для упорядочения в пространстве и во времеш! системы регулирования лесопользования. Метод классов возраста уже не ставил своей целью равномерное пользование в течение оборота рубки, а исходил нз сложившейся возрастной структуры лесов и идеи постоянного и ненстоццгтелыюго (Орлов, 1927; Синицын, 1987; Бугаев, 1990) лесопользования, зародившейся в 1713 г. в Карло-внцах и научнообоспованной в 1828-1841 гг. НипйеКа^пот и Неусгот (Кянставнчус, 1988). В дополнение к нормальной лесосеке были предложены лесосека по спелости, первая и вторая возрастные и другие (Антанайтис, Загрсев, 1969, 1980; Синицын и др., 1973; Свалов, 1979).
Под расчетной лесосекой понимается оптимальный ежегодный размер пользования лесом, обеспечивающий непрерывное и ненстонш-телъное, и наиболее полное нспользовашгс лесосырьевых ресурсов для удовлетворения потребностей народного хозяйства в древесине (Синицын, 1980; Моисеев, 1980; Анучин, 1986; Чупров, 1989 идр.). Новая теория управления предъявляет к ней требование обеспечить устойчивое развитие лесного хозяйства. Но как это сделать, когда более продуктивные древостой уже вырублены и на корню остались древостой, имеющие меньшую эксплуатационную ценность и доступность? Подходов предлагается много. Например, лесопользовашю должно осуществляться не нз фактического наличия всех эксплуатационных запа-
сов, а исходить из экономическом и эколого-экономическои доступности ресурсов (Чуенков, Петров, 1988; Соколов, 1996), хотя экономическая доступность лесов обусловлена временем VI техническим прогрессом отрасли (Снницын, 1987; Корякин, Романова, 1996), или же экологической напряженностью котфетной территории (Трофимов, Чнсто-баев, Шарыгин, 1995).
При определен!ш путей и подходов к прогнозированию оптимального размера лесопользования в лиственничниках мы руководствовались следующими принципами:
-для каждого объекта (административный район) строились графики поспевания древостоев, дифференцированные по условиям произрастания (Загреев, 1990);
- норма пользования с !га в сгсюпшолссоссчном хозяйстве устанавливалась исходя из величины среднего прироста по запасу в спелых древостоях (Мошкалев, 1986), а возраст рубки - с учетом особенностей роста ласаждешш;
- при определении нормы пользования в выборочном хозяйстве учитывали особенности строения древостоев по днамегру.
Расчеты, выполнение ;*ля лиственничников Верхисбуреинского района Хабаровского края, свидетельствуют:
- из площадных методов расчета размеров лесопользования ин-те!рал1>ная формула менее всего реагирует на изменение возрастной структуры лесов и возраста рубки;
-при использовании методов расчета, базирующихся на приросте и запасе древостоев выбор лучшего способа обу словлен возрастной структурой древостоев и условиями произрастания. Хорошие результаты для древостоев III класса бонитета показывают способ Фдюри, Ландольта и по среднему приросту. В древостоях IV класса бошггега наиболее оптимистический прогноз даст способ Гсрхарда. Оптимальный объем выборки с I га дифференцирован по у словиям произрастания и составил в III классе бонитета 1,8 - 2,1 м'/га, IV - 0,9 м7га;
- в выборочном хозяйстве, вслед за М.М.Орловым (1928), рекомендуется способ Хуфнагля. Объем выборки при этом способе расчета равен 1 м7га.
Для оперативного управления лесными ресурсами на ближайшую перспективу составлен алгоритм. Он включает: математические модели для расчета запаса древосгосв; региональные (общие) сорти-мснтпо-сортные таблицы; ряды распределения -тела стволов по диаметру; прогностические коэффициенты; процент выборки по числу стволов или запасу в зависимости от полноты древостоя; страндартные таблицы сумм площадей сечений и запасов.
Размер лесопользования определяют в следующей последовательности : 1) вводятся исходные данные по выделу; 2) устанавливается интервал прогнозирования; 3) рассчитывается запас на момент учета по формулам; 4) осуществляется экстраполяция запасов на заданный интервал; 5) выполняется сортимента имя прогнозируемого запаса по породам и его материально-денежная оценка; 6) находится максимум среднего прироста конкретного сортимента или групп крупности, на основе которых устанавливаются возраста спелостей леса. Последующее суммирование выделов даст искомую расчетную лесосеку по площади и запасу па п лег вперед на заданный вид спелости.
6.3. Методы контроля за продуктивностью древостоев
В совершенствовании методов инвентаризации лесов заложен существенный резерв для устойчивой работы лесопромышленных предприятий. Известно, что применяемая при лесоустройстве глазомерная таксация допускает значительные погрешности в определении таксационных показателей дрсвостоев (Баранов, 1952; Белов, 1962; Лебков, 1965; Гусев, 1978 и др.). Это во многом обусловило разработку методов и технологий выборочно-измерительной инвентаризации лесов (Анучин, 1965; Чуенков, 1965; Анисочкин, 1965; Будзан, 1979; Швиден-ко, 1980; Федоснмов, 1986).
Из существующих схем выборки более эффективной признана схема случайного расположения учетных площадок в насаждениях. При типическом размещении учетных едншщне соблюдается основное правило выборочных методов - обьсктивность. Считается, что размещение учетных единиц в этом случае способствует появлению значительных систематических ошибок (Ечизаров, 1962; Анисочкин, 1974; Аи-тапайтне, Юкнис, 1978).
Поиск оптимальной формы площадок привел исследователей к наиболее приемлемой и простой по технике исполнения форме в виде крута (Швнденко, Строчинсхий, 1974; Антанайтнс и др., 1975; Швнденко, Савнч, 1978). В вопросе же их размеров единого мнения не существует. Одни исследователи оптимальными считают площадки, содержащие в среднем 10 деревьев (Антанайтис и др., 1975), другие - 25-40 (Зайчснко, 1973; Анисочкин, 1974; Швнденко, Строчинский, 1974; Федоснмов, Анисочкин, 1979).
Оптимальный размер площадок в лиственничниках обусловлен размещением деревьев по площади выдела, изменчивостью таксационных показателей, заданным уровнем точности и затратами времени на достнжетгие этого уровня. Количество деревьев на площадке варьирует от 3 до 30 шт. (Выводцев, 1981),
При таксации леса методом В.Бигтерлиха необходимая точность таксации не всегда достигается закладкой одинакового числа площадок. Величина ошибки при определении сумм площадей сечений ре-лаекопическими площадками в основном зависит от характера строения насаждений. Другие учтенные факторы (граничные деревья, варьирование диаметра на высоте 1.3 м) не оказывают заметного влияния на ее размер. Для опредедегни с;мм площадей сечений на выделе с 10 0 о-ной точностью потребуется закладка 4, с 5 %-нон -16 реласкопичес-ких площадок (Корякин, Выводцсв, 1981).
6.4. Динамика крупных лесных пожаров в лиственничниках
Лесообразовательный процесс в лиственничниках обусловлен лесными пожарами. Это подтверждают большие площади насаждений лиственницы, имеющие одинаковый возраст, в Амурской области (Строгай, 1923; Глазов, 1964) и в Хабаровском крае. На долю спелых древостоев, как правило, приходится 55 - 65%, молодняков - 5 - 9"/а покрытой лесом площади. Эта пропорция устойчива во времени. Казалось бы она должна меняться в сторону увеличения при ру бках главного пользования. Но этого не происходит по одной причине: препятствием восстановительному процессу листвсшшчииков являются пожары. Первым на э гу закономерность обратил внимание А.А.Строгий (1923). И мы согласны с ним, что если даже будет прекращена рубка, адекватной замены спелых насаждений не произойдет. Под воздействием огня спелые диствснннчшош постепенно будут распадаться, накапливая отмершую древесину и создавая условия для возникновения крупных лесных пожаров.
В лесах Хабаровского края за 50 лет (1948-1997 гг.) зарегистрирована 31 тыс. лесных пожаров. Пройденная огнем плошадь составила 6,4 млн. га, или 130 тыс. га в год. Хотя эта цифра занижена (Шейн-гауз, 1989). Ретроспективный анализ возникновения крупных лесных пожаров на территории краяи данных других авторов (Цыбуков, 1974; Глаголев, 1978) указывает на 22-летний цикл. Пожары 1998 г. подгвер-днлн эту закономерность. По этим данным к 2020 г. можно прогнозировать следующую активизацию пнрологических процесов в крае. После 1850 г. хронология крупных пожаров в регионе согласуется с данными по Сибири (Валендик, Иванова, 1996).
Условия произрастания оказывают разное влияние на противопожарную у стойчивость древостоев. Насаждения, приуроченные к тектоническим опусканиям земной коры имеют более обводненные условия произрастания, которые препятствуют пирологическим процессам.
Почвы здесь более глу бокие и плодородные, что способствует накоплению продуктивности. Наиболее устойчивыми к пожарам в Приохо-тье являются лиственничники зеленомотиные. Поэтому их можно использовать как эталоны для длительно-временной оценки потерн продуктивности древосгоями в результате повторных пожаров разной интенсивности в других типах леса.
Для оиеики пиролопіческой напряженности в лиственничниках на региональном уровне можетслужнть процент отношения накопленного запаса о гпада к обшей продуктивности древостое». Его кульминация у наименее горящего типа леса наступает в 100-летнем возрасте нравна 35%. Переход через этот порог увеличивает степень пожарной неустойчивости насаждений, приближая ее к критической отметке (62%), На формащюнном уровне индикатором пожарной напряженности территории могут служить вероятностные типы роста но запасу. В лиственничниках Дальнего Востока просматривается течденішя увеличения их порядковых номеров с севера на юг. При девяти типах роста лиственничники по степени подверженности опио можно клас-сифшшровагьпа три іруппьг. неустойчивые (1,0-3,0), умеренной устойчивости (З, I -6,0) и устойчивые (6,1-9,0). За последние 250 лет отмечается повышение частоты экстремальных пожарных ситуаций в регионе. Она совпадает с арифметической прогрессией, предложенной А. А. Стропы (1923), увеличиваясь на единицу каждые 50 лет, начиная с 1850 г. Ее™ во внимание взять тенденнию повышения.температурного режима в атмосфере, а также усиление антропогенного пресса на леса можно согласиться с В.В.Фурясвым И.Г.Голдаммер (1996), что нас ждет эра крупных лесных пожаров, противостоять которым при низком уровне технической оснащенности лесного хозяйства будет очень сложно.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. На современном этапе развития общества основной его целью является поиск оптимального решения экономических, социальных и экологических проблем. Лесное хозяйств о, в котором эти направления тесно переплетаются, должно сконцентрировать свои усилия на опре-делешпі путей и подходов устойчивого управления лесными ресурсами. Если его ориентировать на максимизацию товарной продукции за оборот рубки, то теория нормального леса не исчерпала себя. Но для этого лесному хозяйству следует стать на путь интеншфнкашш.
, 2. Теория оптимального леса ставила своей целью максимизировать эколого- экономические параметры древостоев. Однако она оказалась иск о стребованной. Причина - экстенсивная форма хозяйства.
Достижение заданных критериев возможно при выборе таких форм хозяйства, которые будут базироваться на оптимизационных расчетах.
3. Механизм выполнения стратегических целей теории устойчивого леса находится в сгадии становления - Поэтому основная роль здесь отводится программам, разрабатываемым и финансируемым государством. На уровне регионов их базовь&ш составляющими должны являться методология лттравления продуктовностью древостое» и организация целенаправленного обучения работников лесного хозяйства идеям устойчивого развития.
4. Системный подход к объекту исследования позволил выявить региональные и общие закономерности, присущие: обьсмообразуюшим показателям (старое видовое число); строению древостоев по диаметру; качественным характеристикам древостоев. Они представлеггы системой регрессионных уравнений и в матричной форме и позволяют с приемлемой точностью определять запаси сортимеитло-сортную структуру лиственничников на разных уровнях генерализации исходной информации.
5. В состоянии "нормальности" условно-разновозрасные насаждения М01ут находиться столько, сколько им позволяют условия произрастания, а также биотические и абиотические факторы. Тип роста по диаметру характеризует и степень внешнего воздействия на древостой и внутрппеноттгчсские изменения происходящие в них. Признаками флюктуашш является смена знаков асимметрии и эксцесса в рядах распределения радиального прироста по диаметру.
6. Класс оптимтационных задач в лесном хозяйстве можно существенно расширить, привлекая для нахождения заданных критериев таблицы хода роста модальных насаждений, разработанных на основе стандартизованных шкал роста в высоту. Решение подобранной системы регрессионных уравнений еще раз по;пверлило, что возраст технической спелости обусловлен густотой VI условиями произрастания древостоев и не отличается от данниых, полученных другими способами.
7. Региональные особенности роста лиственничников севера Хабаровского края представляют собой образец онтогенеза бореаль-ных фитоцепозов, сформировавшихся в результате пожаров и длительной эволюции и находящихся в неустойчивом равновесии. Это подтверждают существенные объемы отпавшей древесины, небольшая доля молодняков и отсутствие ели в подросте.
8. Жизнеспособность н лрод}тетивность искусственных лиственничников обусловлены условиями произроетания. На природные воз-
му щения сильнее вссго реагируют гу стые посадки. Лу чшие таксационные параметры имею г древостой, у которых число посадочных мсст не превышало 2,5 тыс. нгт/га. Период релаксации теку щего изменения запаса связан со степенью повреждения дрсвостоев и варьирует от 7 до 10 лет. Высаженная одновременно с лиственницей сосна через 25 лет огпала.
9. Основой метода прогнозирования продукті гвности лиственничных древосгоев на разных уровнях генерализации исходной информации является система прогностических коэффициентов, позволяющая с определенной точностью предвидеть количественные и качественные изменения параметров древостосв во времени и пространстве.
10. Относительная инвариантность закономерностей "дрефа" прогностических коэффициентов по основным таксациошплм показателям позволяет использовать их как базу для моделирования продуктивности отдельного древостоя.
11. Для нормирования у стойчивого лесопользования в лиственничниках на длительную перспективу необходимо:
а) все потребительские виды слелостей увязывать с особенностями роста древостоев по диаметру, наличному запасу, условиям произрастания, полноте;
б) норму пользования с 1 га в сплощнолесосечном хозяйстве устанавливать исходя из величины среднего прироста по запасу в спелых дрсвостоях, в выборочном - учитывать особенности строения древостоев по диаметру и задатгный процент выборки;
в) для определения лимшируюпіего класса возраста строить графики поспевания древесины;
г) запас отве;іенньіх в рубку древостоев определять с помощью выборочных методов инвентаризации;
д) дія оперативного управления продуктивностью древостоев составлен алгоритм расчета размера лесопользования, учитывающий разработанную нормативную базу и предусмотретшые ограничения.
12. Накопленный отпад в лиственничниках является важным критерием их пирологической напряженности. Его критическая величина (62%) характерна дня багульниково-мохового типа леса. По сге-пеші пожарной уязвим ост лиственничники классифшшрованы на три группы: неустойчивые, умеренной устойчивости и устойчивые. Если Припять во внимание возрастную структуру лиственничников, возрастающую арифметическую прогрессию распространения крупных лсс-пых пожаров в пространстве на каждые 50 лет и 22-летний цикл их активизации к 2020 г. нас ожидает эра крупных пиролопіческнх катастроф.
Реализация наших предложений позволит перевести на качественно новый уровень актуализацию лесотаксашюиной информации при госу дарственном учете лесного фонда и на этой основе принятие на перспективу более обоснованных управленческих решений по нормированию устойчивого лесопользования в них. Более того, будет обеспечиваться интеграция базы данных лесоустройства от локального до форм аил они о г о уровней на единой методической основе. Системный подход к объекту исследования снижает роль лесотаксзинонногс районировать как метода познания региональных закономерностей в росте, строении, качественной структуре древостоев, существенно расширяя пространственное использование нормативной базы. Эффективность прогнозирования продуктивности древостосв предлагается оценивать по устойчивости ведения лесного хозяйства на всех его уровнях управления.
Список опубликованных работ по теме диссертации
1. Использование анализов ствола для построения типовой и стандартизованной шкалы роста лиственничников // Лиственница. Красноярск, 1979. С. 74-84 (В.Н.Корякин, З.А.Выводцева).
2. Изучение общих закономерностей хода роста лиственшгчных насаждений // Листве!пища. Красноярск, 1980. С. 10-16.
3. Типовые линии роста лиственничников по сумме площадей сечении // Роль пауки в создании лесов будущего: Тез. докл. Всесоюз, конф. молодых ученых, посвященной XXVI съезду КПСС. Л., 1981. С. 132133.
4. К вопросу о нормировании числа реласкопнческих площадок в лиственничниках // Лиственница и ее использование в народном хозяйстве. Красноярск, 1981. С. 14-19 (В.Н.Корякин).
5. Типы продуктивности лиственничных древостоев // Тез. докл. Всссоюз.конф. Актуальные вопросы исследований лесов Сибири. Красноярск, 1981. С. 84-85 (В.Н.Корякин).
6. Оптимизация размеров площадок при выборочной измерительной таксации в лиственничниках зоны БАМ // Сб.тр./ ДальНИИЛХ. 1981, Вып. 23. С. 71-74.
7. Использование типовых шкал роста для определения возрастов некоторых слелостсн лиственничных паса ждений // Лиственница. Красноярск, 1982. С. 28-34 (В.Н.Корякин, З.А.Выводцева).
8. Использование типовых линий для построения таблиц хода роста лиственничных насаждений И Сб.тр./ ДальНИИЛХ. 1982. Вып.24. С.73-83 (В.Н.Корякнп, З.А.Выводпева).
9. Динамика таксационных, показателей лиственничников иску сственного происхождения в условиях Хабаровского края // Сб.трУ Даль-НИИ ЛХ. 1983. Вып. 25. С. 68-75 (З.А.Выводцсва).
10. Использование типовых и стандартизованных моделей для изучения роста лиственничников разной густоты // Лиственница: Проблемы промышленной переработки. Красноярск, 1984. С. 25-33 (В.Н.Корякин, З.А.Выводцева).
11. Общие закономерности роста лиственничников Дальнего Востока: Автореф. дне.,. канд.с.-х.наук. Красноярск, 1984. 21 с.
12. О бонитировании лиственничных насаждений // Сб .тр./Дальни ИЛХ. 1984. Вып. 26. С.44-55.
13. Прирост лиственничных насаждений и его типизация // Комплексное развитие производительных сил Магаданской области до 2005 г.; Научно-практическая конференция, Магадан, 1984. С. 57-58.
14. Полнодревесностъ лиственничных насаждений и факторы на нее влияющие // Лисгвенница и ее комплексная переработка. Красноярск, 1985. С. 3-12.
15. Построение таблиц хода роста лиственничников потенциальной производительности и Сб.тр./ ДальНИИЛХ. 1986. Вып. 28.С. 2032 (З.А. Выводцева).
16. Состояние и рост географических культур сосны обыкновенной на юге Хабаровского края // Сб.тр./ Дать НИ ИЛХ. 1986. Вып. 28.С. 7987 (З.А.Выводцсва, В. М.Та гиль пев а, И.В.Корякин).
17. Изменчивость и динамика радиального прироста лиственничников //Лиственница и ее комплексная переработка. Красноярск, 1987. С.27-33 (И.В.Корякин, З.А.Выводцсва).
18. Использование коэффициента пропорциональности при изуче-шш роста лиственничников искусственного происхождения // Сб.тр./ ДальНИИЛХ. 1987. Вып. 29. С.46-54 (З.А.Выводцееа). <
19. Методические рекомендации по составлению таблиц хода роста лиственничных насаждений на основе типовых и стандартизованных рядов роста / Сост. ДальНИИЛХ. Хабаровск, 1988.44 с. (В.Н.Корякин, З.А.Выводцсва).
20. Строение и техническая спелость эталонных лиственничников// Сб.тр./ДальНИИЛХ. 1988. Вып. 30. С 49-61. (З^.Выводцева).
21. Сортиментные таблицы для ели аянской и лиственницы курильской (Камчатка): вариант 1-11 // Сортиментные и товарные таблицы древесных порол Дальнего Востока.М., 1988.С. 32-34. С. 58-60 (В.Н. Корякин, В.С.Грек, В.В.Вакулеико).
22. Методика расчета хозяйственной спелости лиственничников Дальнего Востока // Сб.тр./ ДальНИИЛХ. 1989. Вып. 31. С. 22-29 (З.А. Выводцева).
23. Таксационные особенности лнственннчников искусственного происхождения в южной части Хабаровского края // Тез. докл. региональной научно-практической конф. Хабаровск, 1989. С. 51-52 (З.А.-Выводнева, Н.В.Романова, В.В.Лебединский, С.Б- Соболевский).
24. Состояние кедровников после добровольно-выборочных рубок // Тез. докл. решоналыюй научно-практической конференции. Хабаровск, 1989. С. 55-57 (В.Н.Корякин, Э.А.Свсчкова).
25. Стандартизованные математические модели для определения запасов лиственничников Дальнего Востока // Сб.тр./ ДаЯьНИИЛХ. 1990. Вып. 32. С. 48-56 (З.А.Выводцева).
26. Справочник для таксации лесов Дальнего Востока / Сост. Даль-НИИЛХ. Хабаровск. 1990. С. 123; 127; 296-306; 311-314.
27. Особенности лесоустройства кедрово-широкодиственных лесов // Руководство по организации и ведению хозяйства в келрово-пптро-колиствснных лесах Дальнего Востока (кедр корейский). М., 1990. С. 7-17 (А.Г.Измодснов, В.Н.Корякин).
28. Производительность и качественное состояние лиственничников искусственного происхождения // Сб.тр./ Даль НИИ Л X. 1991. Вып. 33, С. 36-46 (З.А.Вьшодцева, Е.Ю.Лысуи).
29. Ретроспективный метод оценки пронзводнге.лыюсгп лиственничных древостоев// Таксация и лесоустройство. Красноярск, 1991. С. 1117 (З.А.Выводцева).
30. Общесоюзные нормативы для таксации лесов: Справочник/Сост. В.В.Загресв, В.И.Сухих. А.З.Швидекко и др. М., 1992. СДЗЗ-134; 278280; 291-293; 309-314.
31. Возможности многоцелевого использования кедрового стланика // Сосновые леса России в системе многоцелевого лесопользования: Тез. Всероссннск. конф. Воронеж, 1993. С.8 (А.А.Нечаев, Е.В.Новомод-ный и др.).
32. Некоторые пути комплексного лесопользования кедрово-шнро-колиственных лесов Дальнего Востока //Сосновые леса Росаш в системе многоцелевого лесопользования: Тез. Всероссийск. конф. Воронеж, 1993. С. 42-43 (Ю.Г. Та гиды гев, Р.Д. Колесникова).
33. Некоторые пути оптимизации многоцелевого лесопользования на Дальнем Востоке // Материалы междунар. конф. по экологаческим проблемам. Лссосибирск, 1993. С. 45-46 (Ю.Г.Тагильцев, Р.Д.Колеснн-кова).
34. Биологически активные вещества некоторых недревссиых лесных растений Дальнего Востока // Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей Среды: Тез. докл. Междунар. конф. Томск, 1995. С.56 (Ю.Г.Тагнлъиев, Р.Д. Колесникова)
35. Закономерности формирования текущего прироста по запасу* в" лиственничниках // Сб .тр./ ДальНИ ИЛХ. 1996. Вып. 34. С. 100-105 (3. А. Выводиева).
36. Нормативные основы для ведения лесного хозяйства па севере Хабаровского края (концептуальный аспект) / Сост. ДальНИИЛХ. 1996. 67 с. (З.А.Выводиева, Е.Ю. Лысун).
37.0 прогнознровашш продуктивности древостоев // Сб.трУ ДальНИИЛХ. Хабаровск, 1996. Вып. 34. С. 68-89.
38. Оптимизация и проблема сохранения кедровников на Дальнем Востоке // Кедрово-щнроколиственз£ые леса Дальнего Востока: Материалы Междунар. конф. Хабаровск, 1996. С. 98-99.
39. Сортамеитная структура лиственничников Приохотья //Сб.тр./ ДальНИИЛХ. Хабаровск. 1996. Вып. 34. С. 90-99.
40. Роль эталонных древостоев при восстановлении кедровников // Кедров о-широколиственные леса Дальнего Востока: Материалы Междунар. конф. Хабаровск, 1996. С. 117-118 (Е.ЮЛысун, З.А.Вьшодце-ва).
41. Товарные таблицы по ели и лиственнице для Верхнебуреинско-горайона/Сост. ДальНИИЛХ. Хабаровск, 1996.19 с. (В.С.Грек, В.Н. Корякин н др.).
42. Товарность ельников Баджала и влияние подсочки на ее динамику // Лесная таксация и лесоустройство: Межвуз. сб. науч. тр. Красноярск, 1996. С. 114-118 (В.СХрек, ПИ.Юрченко и др.).
Дальневосточное государственное лесоустроительное
предприятие г. Хабаровск, ул. Волочаевская, 4
Подписано в печать - $$
Заказ № 31 Тираж 100 экз.
Усл. печ.л. - 2,5
-
Выводцев, Николай Васильевич
-
доктора сельскохозяйственных наук
-
Красноярск, 1999
-
ВАК 06.03.02
- Микроклимат и лесоводственная оценка горных лесов Центральной Камчатки
- Продуктивность лиственничников Дальнего Востока
- Фитоценотическая структура лесов на севере и юге Дальнего Востока
- Послепожарное возобновление в среднетаежных лиственничниках Красноярского края и пути его улучшения
- Эколого-биологические основы ведения хозяйства в лиственничных лесах Сихотэ-Алиня
