Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Закономерности роста, накопления фитомассы крон и возрасты спелости в сосняках Марийского лесного Заволжья

ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Закономерности роста, накопления фитомассы крон и возрасты спелости в сосняках Марийского лесного Заволжья"

Р Г Б ОД

; ff Ii 1 ^АРИЙСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Р Г Б ОД

ли. A.M. ГОРЬКОГО

? 5 ii\\

-"га правах суколися

<ур5амсэ Эяьдзс Аяи*оамович

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА, НАКОПЛЕНИЯ ФЙТОМДССЫ КРОН Я ЗОЗРАСТЫ СПЕЛОСТИ 3 СОСНЯКАХ МАРИЙСКОГО ЛЕСНОГО

Заволжья

Ов.ОЗ. 02 - Лесоустройство и песка* таксация

Автореферат диссертации на соискание ученой стенами кандидата сельскохозяйственных нау*

-*оижар-Ояа 1994

Чебота выполнена е Марийском политехническом институте им. А. М. Горькогг

доктор сеяьсксжоэяйственнык наук, заслуженным деятель науки и техник;« республики Марий Зл, профессор П.А.Соколок

доктор сельскохозяйственных иву»:, член-корреспондент международной академик', информатизации, профессор О.Б. КишенкоЕ

кандидат сельскохозяйственные наук В.В. Сидоренко

Комитет по лесному хозяйству Министерстве экологии « природопользование республики Марий Эл

Зашита состоит«: " I?" ноябре ISSé г. & Jj2часоь

не заседании специализированного советь & Оьй. 30.0: при Марийской политехническом институте им. к.№. Горького по адресу: ¿24024 Республика Марий-Эл, г. Йошкар-Qns, пл. Ленина 2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института,

Автореферат разослан "Ж' сентябрь г

Ученый секретарь специализированного совете, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

К.Х. КвЛИМИЬ

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность» темы

Пеоеход лесного хозяйства на рельсы рыночной эконсмихи обуславливает необходимость * болев полному « оациональному использованию всей древесной биомассы леса. Особое значение з сзязи с этим приобретает решение задачи использования фракций биомассы - фитомассы хрон, основные ресурсы «оторых являются отходом лесохозяйстзенного производства и наименее используемы* з настоящее аремя. Фитомассз хрон при отводе лесосечного фонда не учитывается и не оценивается. Она зсалекаатся а яозяйстзенное осзее.чие в незначительных «¡оличйствах, хотя зе сбьем относительна стзолозой древесины по данным ЗНИИЦлесресурса г.змблйжаетсз к ДОЭв. По отношению * ней в официальных документа* а течения десятилетий .тоименялся термин 'згосостепенные яесныа матеоиалы*.

Между там, древесная фитомасса хрон а *ачестае сырья для народного яозайстаа а последние годы приобретает асе большее значение. Из нее можно готовить пищу, одежду, строительные материалы, лекарстао л т.д. Живые хлетхи хвои - Фабрика синтеза многих биоактивных аещеста, которые можно использовать для получения лрсдухтоз лечебно-профилактического я кормового назначения. 3 настоящее аремя а производственных условиях лолучают более десяти наименований таких продуктов: паста хвойная хлорофилло-каротимоаая и бальзамическая, хвойный аосх, экстрат хвойный натуральный, провитаминный хонцентрат, хвойный хлеточный сок, хвсйно-витаминная мука и др. Толстые сучки могут служить сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности, из ветвей можно изготавливать строительные брикеты, хартон, арболит, древесностружечные и древесноволокнистые плиты, а облиствлениые побеги служат хорошим кормом схоту.

Хаоя богаче аскорбиновой кислотой, чем апельсины и лимоны. 3 ней содержатся и другие витамины {Р и Е). Все они являются обязательным компонентом хормоаого рациона, стимулирующий рост и развитие животных, повышающих качество получаемой поодухции. Очень ценны такие добавки в зимнее время, когда содержание зитаминов в сене и других кормах резко уменьшается.

Кроме того фитомасса хрон деревьев является биологически

активным V. деятельным аппаратом деревьев, б большом и малом кругообороте органических и минеральных веществ е. лесу, характеризует санитарно-гигиенические и эстетические свойстве древостоем. Б связи с этим раскрывается важность и необходимость выявления закономерностей их накопление не только для целей потреблений, но и для изучения процессос, связанных с биологией леса. Следует также отметить, что исследование фитомассы кроны и установление ее ресурсов исходит также из задач, входящих в Международную Биологическую Программу.

Для решений этих задач необходимо располагать научно-обоснованными методами и таксационными таблицами учета зеленой фитомассы крон и ее качественной характеристики * сосновьп древостоях. Однако до настоящего времени лесохозяйственное производство Марийского Заволжье такими методами и таблицами не распологает. разработка их позволит определять запасы Фитомассы крон насаждений и на основе этого проектировать и проводить мероприятия по безоотходному использованию всей древесины.

Диссертационная работе выполнена е соответствии с Программой фундаментальных исследований "Проблемь! лесоведения* Академии наук отделения Общей Биологии. Шифр темь; «г. 1.1.: Зоняпъна-типологнческие системы таксации фитомассы кро* ь насаждениях Среднего Поволжье..

Цель и задачи исследований

Целью работы явилось изучение характера накопления надземной фитомассы крон в древостоях сосняках Марийского Заволжья и выявление закономерных связей различных ее компонентой с таксационными показателями насаждений, установление возрастов спелости. Для выполнения поставленной цели решались следующие задач»;

1. Изучить особенности строении и взаимосвязи таксационные показателей стволов с фитомассой крон сосновых древостоее.

2. Исследовать динамику таксационных показгтелей к. Фитомассы крон с возрастом древостоев.

Т». Изучить товарную структуру древостоев.

4. Научно обосновать возрасты спелости сосновых древостоеь & условий» Марийского лесного Заволжья.

Исследований проводились е соответствии с методикой П. А. Соколова (1978), в которую вносились дополнения с учетом работ М. Г.Семечкихой (1978), В. А. Усольцевв (1985) и др. Обработка

полученных данных пооведена методами вариационной статистики (Верхунов П. М. ,1931; Дворецкий М. Л., 1971: Соколов П. А., Черных 3. Л., 1992) с использованием персональных компьютеров 'IBM PC/AT" и "Роботрсн -1715'.

Научная новизна темы

Впервые для сосняков Марийского Зааслжья установлены простыв и множественные регрессионные зависимости между таксационными показателями и отдельными компонентами фитомассы крон деревьев. Получены таблицы динамики таксационных показателей, дополненные данными запасов фитомассы крон сосновых древостоев. Уточнены региональные особенности стосени* древостоев оссны.

Практическая ценность

Полученные результаты представляю^ поактичесхий интерес для решения проблемы повышения поодух7ив»ссти яесоз Марийского Заволжья за счет более полного использования ритомассы хрон сосновых древостоев. Поедложемы новые сортимчнтие-свртные товарные таблицы для таксации сосновых лсезостпез с учетом современных стандартов, установлены основные возрасты спелости. Зсе материалы были использованы при лесоустрейстзе УНПКЛП МарПИ ч '992 году » для проектирование песехозяйственных мероприятий.

Лично« участие аатооа

Основная часть экспериментального материала собрана лично автором (1990-1992) или при его участии. Автор принимал непосредственное участие в составлении «*$тсдики исследований и обработки опытных материалов, провел обработку данных, сделал выводы и предложения.

Обоснованность выводов и достоаврност* результатов

Обоснованность выводов и достоверность результатов обеспечивается на основании достаточного по обьему экспериментального материала. Автором заложено при выполнении данной темы 28 пробных площади, срублено и обработано 575

молельных деревьев. Кроме того использованы материалы 26 пробны* площадей кафедры лесной таксации и лесоустройства МарПИ, заложенных ранее а сосняках брусничника* Марийского ЬзеолжьР для изучения хода росте древостоев. Достоверность выводов подтверждаете» использованием современных методов математической статистики и моделирование.

Апробация и публикации работы

Результаты исследований представлены на двух международных конференциях молодых ученых "Лес и проблеме роста' (Укарептрег,, Голландия, 1991) и "Учиться у леев" (Райоуа, Италия. 1952ь на конференции молодых ученых 'Проблемы лесной Бкогеоценояогис. и методологические основы их решения" (Йошкар-Ояь, 13Е2); внедрены Ульяновским лесоустроительным предприятием при лесоустройстве УНПКЛП МарПИ в 1991-1993 гг. Основные положения диссертационной работы изложены в б печатных работах.

Структура и обьеы диссертации

Диссертационная работа состоит из введений, & глав, заключение и 53 приложений. Работа изложена на 133 страница* машинописного текста. Список литературы включает 237 наименований, £ том числе 30 на иностранных языках. Текст иллюстрирован 40 таблицами и 36 рисунками.

СОДЕРЖАНКЕ РАБОТЫ 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Интерес * таксации фитомассы крон древостоев зародился t конце шестидесятых годов. Исследования в этом направлении, как у нас в стране так и за рубежом интенсивно ведутся с 19S5 года. Органическую массу древостоев изучали в разное время П. А. Соколов £1978) М.Г.Семечкина (1976), А.И.Уткии (1980), В. В. Дьяконов <1984»., Е..Н.Быков (1977), А.А.Макаренко (1985), Н.А.Бабич (1969), В.А.Усольцев {1985-1934;). В.Б.Успенский (1982), Б.А.Бугаев (1987), Б.М.Пунько (1993). Е.В.Голиков (19Б7), Р.А.Зиганшин (1973), Д. Н. Мамоноь (i960;, Т.Х.Токмурзин (1976). И.А.Цыкунов (1984),

Л. Н.Яновский (¡976) и другие авторы .

Из зарубежных исследователей наиболее известны работы следующих ученых : Attiwitl '1966), 3rown J.K, (1973), Ek А. Н,

(1379), Hakkila Р. (1967), Kittredqe j.i. U344). MaaqwicK И,A. 097SJ. Satoo Т. (!966), Weetman G.Я. (¡964), Whittakera.H. (1963),

3 сяое время Т. Satoo выделил три наиболее оаспростпаненных метода оценки фитомассы древостоя : метод среднего дерева, метод отношения площадей сечений модельных деревьев и древостоя л регрессионный метод. На сегодня последний метод признаятся большинством ученых наиболее универсальным и точным. Он заключается я использовании простых эмпирических зависимостей между таксационными показателями я Фракциями фитомассы а насаждениях и составлению на их основе таблиц фитомассы.

еще а работах, начатых а 20-* гадах я Швейцарии X. Бургасом, было установлено, что из всех таксационных показателей наиболее «орошо скоррелиросаны масса яистзы дереза и диаметр эго ствола высоте груди. Подобные зависимости э дальнейшем оыли шиссхо исследованы для различных пород а разных зегионах. J. Xittre'dqe * А, И. Ахромейко (1965) установили, что зависимости между массой листьев и диаметром деревьев наилучшим образом апрохеимируетез уравнением прямой, если функцию и аогуменг аыражать з логарифмических координатах. A.A. Онучин (¡984) считает, что тенденция изменения фракций фитомассы насаждений с изменением -аксационных показателей хорошо прослеживается при переходе ст абсолютных единиц измерения к относительным, хогда масса ксснь» соотносится с общей фитомассой древесного яруса или Фитомаесой ;таоловой дрозосины.

Фундаментальными исследованиями по биомасса древосгоев занимается З.А. Усольцев. По его мнению, при разоаботяо регрессионной модели для Фракций фитомассы сссны следует принять концепцию, согласно которой при разных уровнях солнечной радиации и атмосферных осадкоз а конкретных района» показатели фракций наземной фитомассы ч их соотношение определяются главным образом возрастом и особенностями морфостэукт^ры древостоеа. При этом нет необходимости рассчитывать регрессионные модели отдельно для хультуо * зствстзвнны* дреаостоев, поскольку а статика они различаются а основном морфологически. Им произведена стыхоака таблиц биопродуктианостм с таблицами хода роста на основе оекуроемгчеь* регрессионной системы уравнений.

Изучением закономерностей распределения деревьев ^о

толщине и другим таксационным показателям е насаждениях начали заниматься еще в конце 1S столетия. Это нашло отражение в трудах ряда зарубежных учены»., среди которых наиболее известны работы Вейзе {1880;, Биммеквуэра (1690), Гуттенбергг (1896;. Фекете (1902} и особенно Шиффелк (1S02), Ими было установлено, чтс местс среднего дерева однородного древостое находится е той ступани толщины, которая соответствует к среднем 58%, с колебаниями от £5 до Б0% общего числе стволов, считая от самой тонко* ступени.

Российские ученые-таксаторы развили и углубили учение о закономерноствг строения древостоев насаждений и сделали очень многое для широкого приложения их в теории и практике лесной твгсвиии. Среди эти* исследователей особенно большой вклад б данную облает^ лесной таксации внеслк М.М.Орлов (1S31J, К. Б.Третьяков (1955;, А.Б.Тюрин (1S56), К.П.Анучин (i960), П. А, Соколов (1975>, П. М. Верхумов (1974), М.Л. Дворецкий (1964), С-.В.Аглнуллин (1970), К.Е.Никитин (1978?. В.С.Моисеев (1971), О. В. Кишенков (1954), В. В.Сидоренко (1571) и многие др-.

В целом, большой склад е изучение сосновых древостоее региона Марийского Заволжья внесли Соколов П. А. (1989-1993) , Берхуков H.W. (1979-1S91), Аглмуллин О.В. (1969-1985), , Пчелин Е,И. (1336}, Котов М.«. (1981-1985), Алексеев И. А. (1974.), Дворецкий М.Л. (1964), Романов Е.И. (1979), Газизуллин А.X. (19871586), Мамаев И.Б, (1978-1951), Весильее Н.Д. (1981), Зорим А.Б. (1976) и другие авторы.

2.ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

По яесорастктельному районированию Куркаева 11573) республика Марии Э п сходит в Ветлужско-приуральский округ северной и южной подзонь; смешанных лесов провинции восточной чьсти Русской равнины, В данной провинции эта подзона выражена ь ьиде узкой полосы, протянувшейся от реки Бетлуги е направлении t Уралу. Район исследований в соответствии с геоботаническим районированием (А.Р.Чистяков,А.К.Денисов, 1959) входит е район сосновых лесов Заволжской песчаной низменности. В этом районе нам* было заложено преобладающее большинство пробных площадей по изучению фитомаосы, коде роста к строению дравостоес.

Пробными площадями были охвачены две естественных ряде типов леса: сосняк брусничный и сосняк майниково-брусничный. Они

4

заложены с таким расчетом, чтобы охватить аса хлассы зозраста древостоев и основные регионы Марийского Заволжья,

Л. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Научные основы выращивания высокопродуктивных соснякоэ должны базироваться на всестороннем анализе зависимостей таксационных показателей от лесорастительных условий и выявлении оптимальных возрастов спелости. 3 соответствии с этим по современному состоянию теории вопроса о программу исследований включены следующие разделы:

1. Закономерности накопления фитомассы ' чоон, ее изменчивость и взаимосвязь с таксационными показателями стволов.

2. Особенности строения сосновых древостоев по среднему диаметру.

3. Изучение динамики таксационных показателей и фитомассы крон с возрастом древостоев.

4. Изучение товарной структуру дреаостоав.

4.Таксационное обоснование возрастов спелости сосновых древостоев Марийского Заволжья.

Участки для закладки пробных плсшадей зыбирали согласно ОСТ 58 69 83 "Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки*. На каждой пробной площади проводился сплошной перечет деревьев основного элемента леса а количестве ми менее 200 штук, а в молодняках - не менее 400 штук; я трех ментальных ступенях толщины измерялись средние диаметры и высоты для пяти деревьев; детально описывался живой напочвенный покров, подрост и подлесок.

Хрона срубленных моделей подразделялась на три части: верхняя, средняя и нижняя. У каждого сучка измерены его длина, диаметр в коре (без коры) у основания и масса. Сам сучок подразделяли на фракции: ветви (диаметром у основания более 0.3 см) и древесную зелень {диаметром у основания менее 0.2 см/. Массу хвои определяли через разность массы с хвоей и без хвои. Для определения влажности ветвей, побегов и хвои из хаждой части кроны брали по три средних по размеру модельных ветви и один средний по размерам сучок длиной 15 - 20 см.

8 лабораторных условиях эти образцы высушивали а термостатах при температуре 110 градусов по Цельсию, высушивание проводилось не менее трех часов до постоянной массы.

&втемзтнкс>-стгтис?*«ческйк обработке материалоЕ

проводилась на персональном компьютере 1£Ш РО АТ. Достоверность Результегов оценивали по величине критерия ©И419р& к Стьюдекте.

* .ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАКОПЛЕНИЯ ФИТОМАССЫ КРОН

Длп «»етеднческогь обоснование способе определяй? аЬсолотмь супом массы крон доевсстоее пробник площадей выявлена изменчивость ее у отдельных модельны* деревьев и связь с таксационными показателями стволоь.

Масса е абсолютно сухом состоянии всех компоненте* октрмассь* е среднем варьирует несколько больше, чем во влажном состояние. «с существенного различия между коэффициентами изменчивости с пределах ступени толщины не выявлено. Тем не менее, ь расчета» мы использовал/, абсолютно сухое состояние массы компонентов кроны как величину относительно постоянную

Аля получения уравнений регрессии взаимосвязи абсолютно сухой, массы коонь; и таксационными показателями стволов были вычислены показотели мерь; связи между ними. Из таблицы 1 видно, что очень высокую и прямую связь имеет массе кроны с диаметром кроны (Дкр) ствопое ( г = С.В£, Г)*-- О.Вй/. Высокую м прямую связи оче имеет- с диаметром ка высоте груди {Д! и обьемом (V) стволов Для протяженности, кроны (!кр;' связь оказалась. значительной. Умеренной связью характеризуется масса кроны с высотой (Н) и гшздастом (А) деревьев.

Неустойчива связь массы кроны с видовым числом {I? коэффициентом формы стволов (02). По взаимонапраБленности она может быть прямой и обратной, в по тесмсте колебаться с слабой до умеренно*,,

Связь мессы кроны с процентный среднего периодического прироста обьема диаметра ствола {Ро} и высоты ствола !РЬ) ь среднее характеризуется обратной направленностью. По тесноте зть связь колеблется от слабой до умеренной. Таг как нет четкс выраженной зависимости еззимонаправ ленност и указанных связей от средних таксационных показателей древостое«, использовать эту сьязь длв практически* целой нецелесообразно.

Б целом следует сказать, что длв изучения древесного пологе, доевостоев пробны* плошадей наиболее целесообразно использовать взаимосвязь пассы кроны отдельных деревьев с диаметром кроны, диаметром на высоте груди и протяженностью кроны

11 Таблица 5

Сзпзг» межд^ моссай кроны и гяасзциамкымм «сказателями гтсолоа з дрсзасто«

! 1 | Таксацион. ! ! показатель 1 ' г | г », ; л : г ' 1 ■ 1 ' 'л

! \ Дкр 0.95 ^ 0.02 '5.33 | 0.01

1 д 0.84 3.02 ; 0.33 ; 0.02

1 он2 0.32 | 0.04 1 0.92 3.02

| V. 0.79 | 0.04 1 0.39 3.02

| !кр 0.39 | 0.09 \ 0.30 ; 0.04

| А - 0.48 ! 0.05 ! 0.54 о.оа

; Н 0.42 | 0.07 ; зз 0.05

' f • - 0.17 ¡' о.оа ' 3.33 С. 03

02 - 0. 02 | 0.09 ; о. 15 0. 09

: ^ 1 - 0.21 ; о.оз ! э.зз 0. 03

\ ■ РЬ \ - 0.38 \ 0.03 | 0.43 ; 0.07

1 1 - 0.21 1 0.09 I 0.24 I 1 ........1 0.03 :

г- коэффициент корреляции п- корреляционное отношение {,. и 1л- их ошибки.

Нами проведен анализ яоигоднссти наиболее

распространенных уравнений регрессии для определения запасов

хомпонентов кроны а абсолютно сухом состоянии для отдельных деревьев:

Линейноеэ ч ■ а + ЙХ : • ?)

Гиперболическое у а + Ь/Х ;

Логарифмическое у « а + Ыд(Х} «31

Экспоненциальное V » 1 /{а+Ьвхо(-*));

Квадратное У * а + ЬХ2 :

Полином агорой V » а + ЬХ + сХ2 , • б)

степени,

где У - фитэмасса отдельных фракций

X - диаметр стзояа на высота груди, диаметр л поотяженность крены а, а,с - коэффициенты регрессии.

Приемлемость уравнений определялась ло максимальному

коэффициенту корреляции к Р-кркТерию Фишера.

Анализируя пригодность уравнений связи между отдельными компонентами кроны и диаметром дерева можно констатировать, что для определения массы всех компонентов кроны наиболее приемлемым является уравнение полинома пораболы второго порядка. Затем следует уравнение логарифмического вида, реже встречается линейное уравнение. Последние уравнения хуже отражают регрессионную связь и поэтому их нельзя рекомендовать длй практического использования.

Кроме того проанализированы модели накопления фитомассы, включающие ь себя большинство таксационных показателей. Параметры моделей рассчитывались по программе многофакторного шагового регрессионного анализа "Регвна ' методом наименьших квадратов с последовательным исключением наименее значимых факторов. Уравнения выбирались по множественному коэффициенту корреляции К и наименьшей ошибке в. В результате получены следующие модели :

(7)

(8) (9} (10) (Г.)

Установлено, что комплекс таких таксационных показателей ка»- возраст, диаметр ствола, диаметр кооны в уравнении 2 не облагают существенными преимуществами перед моделями, построенными только на основе Дкр и 1Кр (4) или Д.) 3 и ДКр (5).

Таким образом для сосняков Марийского Заволжья уравнение параболы второго порядка является наиболее приемлемым для вычисления запасов отдельных фракций фитомассы крон е абсолютно сухом состоянии.

По£ * Элементарной массой кроны * понимается, масса кроны в абсолютно сухом состоянии в тоннах, приходящейся на 1 м^ суммы площадей поперечны* сечений стволов древостоя (П.А.Соколов ). Нами проведены исследования методом корреляционного анализа

Р = А+0.570, 3-0.68Н+5.50^+1.571^-22.9 Р = 0.84 5 = 3.86

Р « - 0.460, 3«-6.070кр+1.93!кр-29.56 К = 0.93 Б = 4.26 Р = 5.Э90(;с+1.81^-29.2 й =■ 0.53 Б ='4.26 Р С.24012+?.360ср-27.46

й = о. 91 Ём.е

Р = 5.890кс+1.861кг-29.3е

связи между "Элементарной массой кроны' (Рзл) и другими таксационными показателями древостоев. Анализ показал, что наиболее сильное влияние на него оказывает средняя высота и сумма площадей сечения древостоя,

Используя полученные выводы, мы вывели обобщенное уравнение связи "элементарной массы крены" с суммой площадей сечения древостоя. В данном случае мы выбрали уравнение обратной функции, которое максимально приближает выравненные данные к их эмпирическим значениям: 4

Рэ„- 1/(1.45+0.00690) (12)

где Рэл - элементарная месса кроны;

С - сумма площадей сечения древостоя.

5.СТРОЕНИЕ ДРЕВОСТОЕВ ПО ДИАМЕТРУ

Б практике изучении закономерностей распределения таксационных показателей деревьев наиболее часто используемым является обобщенное нормальное распределение типа А (Грама Шарлье). Этот тип распределения обычно применяется при выравнивании умеренно-ассиметрических рядов распределения, мера косости которых не превосходит по абсолютной величине 0.84.

5 нашем случае для выравнивания рядов распределения числа стволов по ступеням толщины наиболее эффективным оказалось применение уравнений 1 и 2 типа Пирсона (по 1'типу Выравнены 58.9%, по 2 типу - 26.5% от общего количества пробных площадей). Коэффициенты корреляции между опытными и выравненными данными по уравнениям Пирсона во всех классах оказались более 0.90. Кривые нормального распределения и Грама-Шарлье дали менее точные результаты.

Коэффициент изменчивости диаметра стволов уменьшается с увеличением среднего диаметра древостоя ( с 46% до 25% ) и не зависит от полноты и класса бонитета.

Показатель эксцесса во всех случаях был со знаком минус, т.е. кривые более пологие по сравнению с кривой нормального распределения.

Величина ассиметрии не зависит от полноты и класса бонитета. С увеличением среднего диаметра коэффициент ассиметрии снижается с 0.43 до 0.04.

виоаь полученные ряды распределение деревьев по ступеням толщины сравнены с данными других авторов.

6. ДИНАМИКА ОСНОВНЫХ ТАКСАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

При исследовании роста древостоев сосны Марийского Заволжья использовалась функция А. Митчерлиха (В.Л.Черных, 1991). Эта функция удовлетворяет необходимым требованиям описания общих закономерностей роста живых организмов. Функция имеет вид:

т*тп,ах ПЗ)

гдз Т- моделируемый таксационный показатель: диаметр, высота, сумма площадей сечений и запас;

Т(пах- ассимптотическое значение таксационного показателя для данного естественного ряда развития древостоя;

А- возраст, лет;

а - основание натурального логарифма;

С1 - параметр роста;

С2 - параметр формы кривой;

Функция роста А.Митчерлиха является нелинейной по параметрам. Для поиска оптимальных числовых значений параметров С1 и С2 использован итерационный метод, который можно описать по этапам.

1. В каждой точке естественного ряда по возрасту для моделируемых таксационных показателей вычисляется С1| при фиксированных значениях С2 (1,2,3,4—10) по формула:

М1-Тор(А1/Гтах)1/С2

С1}=—г--------------------------(14)

А

где Т0р(А)~ фактическое значение таксационного признака в зозрасте А;

I - число наблюдений (1,2,3,4,,.. п)

2. По наименьшей ошибке функции выбирается значение параметра С2, которое принимается за константу,

« <

s к; ta

tz i 1 1

О 1- j »

t- 9 с ь о 1 tx Is i t i en ! f» |8

о ь ж. ! °> i — S 1 «ft ! t

с-к-№ ¿ 5- i i ! j ; 1

и I

» ; О К í

s г M j

ü! S ' С i

ií I

Ui

с

S ! s

л u i ç ai о с

§ И| О ei

« ж ;

« а '

с ж .

о s :

S a¡

5 и1

¿Z !

2 el

«C 1 i

5 3 Г. _ _ О s-i го a- Sf>j О

i: >4 о ir «? ; а <?! m в •^i СЗ 'ï ! w

и с ö

m

tOj -

tií -I £Г

С! «

I-CV

РЗ

ей СО

w 5

t%- (2 СО Г7

£ ^

со f^l

ri О о

OD Í.O rr

и с

¿J 5 S

•г- О tv со r^j Гч

«г -¡fr ГЗ го,1 ч?

СМ -1 N

Oi an Ci см «y

r\¡

(NJI t^.

о

CV <NJ

! 1 « Г) ГЗ

! 2 к R i ш <о п

; j О X

Г) О oj О О NI О N —

И O Oí Ó ¿ O W N - — — -• r- - CNi C\¡

C*3 C4«

re

M К" r¿ С! -J ей rv n Сч N о tN я

О ^ : - —

го "

о а о «1 Сй О

о t\! сч Я ц ф rj in ÍM m ГЧ (3 tM

V :

У к

3 frit 2

5 2

3 ® i

й SI

и к

г кг

«I ?

[ Pu-

«

! ° CS ! р?

CS f>

П 2

c T с e? г о

i

£4

er -

V tE

В .. О = 2

*» ui

I r! — ' со

to

i ^

! О

to

j «

i n

wj о

Ü

О 1 О £

Ü IS IT

ft IS Mi о n

w; О Ш til

Ci) СЗ со

о

2 а о « œ и а с:

о ■<t

о

m

О

tß

ü Ii Ш

О Ш lA

и ю

•т

ю о

О h-

О

to

о ю 10 ш ч- a CV ш 05

о о О) О

о

да

о о

о

3.При постоянном значении параметра С2 производится сглаживание параметра С1 для всех точек естественного ряда по полиному третьей степени.

4. Параметр С2 рассчитывается по уравнению

Ln<Top/Tmax>

С2=-------------------, (15)

Ln(1 - е-А*С1')

где С1'- расчетные значения параметра С1 по полиному третьей степени.

5.Производится сглаживание параметра 02 по полиному третьей степени.

Этот алгоритм и лежит в основе моделирования динамики четырех таксационных показателей диссертационной работы: среднего диаметра и высоты, суммы площадей сечений и запаса. Полученные таблицы динамики основных таксационных показателей нормальных и модальных сосновых насаждений (например, табл. 2) дополнены значениями динамики фитомассы, полученные с использованием формулы (12).

Вновь полученные значения таксационных показателей для нормальных и модальных насаждений сравнены с данными ряда других авторов, которые наиболее применяются в настоящее время в качестве справочной литературы при лесоустроительных работах и а лесхозах.

7.С0РТИМЕНТНАЯ И ТОВАРНАЯ СТРУКТУРА

Для сортиментации запаса сосновых древостое» в Республике Марий Эл используются сортиментные и товарные таблицы для лесов центральных и южных районов Европейской части РСФСР, утвержденные в 1986 г. В основу указанных таблиц положен ГОСТ 9463-71 с дополнениями 1976 г. на круглые лесоматериалы хвойных пород, который в настоящее время устарел. В связи с этим нами разработаны региональные сортиментные таблицы для лесов Марийского Заволжья с учетом новых требований ГОСТ 9463-88.

Для каждого разряда высот проведено выравнивание высоты и обьема стволов в зависимости от их диаметра по уравнению У=аХв.

Полученные ряды распределения деловых стволов по ступеням толшичы были просортименгированы с применением вновь составленных сортименгных тяблиц. Входными признаками . р. товарные таблицы послужили порода, средний диаметр древостоя и соответствующие им средние высоты.

8.ВОЗРАСТЫ СПЕЛОСТИ. КИСЛОРОДОПРОДУКТИВНОСТЬ И ФИТОНЦИДНОСТЬ

Для выявления возрастов спелости использованы вновь составленные таблицы динамики таксационных показателей модальных насаждений сосны Республики Марий Эл, полученные на основе вновь получены* товарных таблиц и модальных таблиц хода роста.

Наибольшая величина среднего изменения запаса длв модальных насаждений 1 и 2 бонитета наступает в возрасте 70 лет. При выделении 20-летнего периода класса возраста количественная спелость сосновых древостоев региона будет заключена в диапазоне 60-80 лет.

В лесах эксплуатационного значения основной целью лесного хозяйства является выращивание древесины требуемых сортиментов определенного размера и качества, что приводит к необходимости вычисления технической спелости на зти сортименты.

Третья техническая спелость для модальных сосновых древостоев 1 класса бонитета наступает в 100-120, а вторая - в возрасте 80-100 лет.

В сосняках второго класса бонитета возраст второй технической спелости наступает в 90-110 лет, третьей технической - в 100-120.

Кроме возраста количественной спелости для древесины нами вычислен возраст количественной спелости для фитомассы крон в абсолютно сухом состоянии. Для этого использованы полученные материалы динамики таксационных показателей модальных сосновых древостоев.

Как следует из таблицы 3 возраст количественной спелости для фитомассы крон первого класса бонитета наступает в возрасте от 80 до 100 лет, а для второго - от 60 до 80 лет. В этом возрасте наблюдается наибольшее изменение среднего прироста.

С учетом вышеизложенного, установлена общая

количественная спелость для древесины и фитомассы крон (Р) сосновых древостоев 1 и 2 класса бонитета. Ома заключена в диапазоне 80-100 лет.

Все вышеперечисленные способы определения спелости леса опираются не на экономические- показатели, а на показатели массы древесины в натуральном выражении (прирост и запас е м^).

Экономичесхи обоснованное решение задачи определения возраста спелости леса может быть достигнуто при условии учета затрат общественного труда на единицу создаваемой продукции. Следовательно, чтобы определить возраст спелости леса, чеобходимо знать себестоимость продукции при рубке леса а различном возрасте. Спелость леса нужно устанавливать по тому возрасту, в котором сумма затрат на лесовыращивание и лесосечные работы окажется минимальной. Этот возраст следует считать возрастом экономической спелости леса (Трубников, 1963!.

ТАБЛИЦА 3

Определение возраста количественной спелости для фитомассы крои в абсолютно сухом состоянии

1 А,

I бсиитат

!! бонитет

лет Р,т/ге Изменение запаса р. т/га Изменение запаса

Среднее Среднее периодич Среднее Среднее периодич.

30 5.39 0.19 - 5.51 0.18

40 7.64 0.19 0.18 7.43 0.18 0.16

50 9.72 0.10 0.19 3.54 0.18 0.17

80 11.61 0.19 0.13 10.96 0.18 0.18

70 13.17 0.19 0.19 12.54 0.18 0.18,

1 ао 15.79 0.20 0.22 14.30 0.19 0.19

1 90 17.09 0.13 0.18 15.35 0.19 0.19

1 100 18.68 0.19 0.16 ! 1.6.34 0.18 0.15

: ПС 19.98 0.18 0.13. ! 17,25 0,16 0.13

: ¡20 20.59 0.17 0.06 | 18.94 | а.-,в 0.10

Пои определении аозраста экономической спелости за основу

были приняты данные инвентаризации учебно-опытного лесхозг. МарПИ за 1993 год.

По сумме затрат обеих стадий лесохозг.йственьог,-лроизаодсгва определяется момент минимальны!- затрат илк еазрзг: экономической спелости. Б нашем случае для обоих классов бонитета возраст экономической спелости для сосны приходится нг 80 лет (табл. 4;.

Поглощение СО^ и выделение кислорода к атмосферу пропорциональны приросту фитомассы крон насаждения. Из этогс следует, что выращивание высокопроизводительных насаждений высокой полноты и оптимальной густоты применительно к конкретным лесорастительным условиям одновременно обеспечивает высокие санитарно-гигиенические свойства лесов. Иначе говоря, чем выше текущий прирост фитомассы крон тем выше фактическое выделение насаждением кислорода в атмосферу. Так сосновый древостой 1 бонитета в возрасте 30 лет выделяет 8246 кг/га кислорода, а в возрасте 120 лет - 28826 кг/га.

Таблица 4

Затраты а рублях на лесоаыращиаание н лесосечные работы 1 м3 древесины по бонитетам

1 1 1 Возраст ! бонитет \ } * !! бонитет '

}

? 30 3712 4463 '

40 2575 3454

50 2150 2565

i 1 60 1948 2191

* 70 ■ 1875 2085

80 1874 2052

90 1918 2102

; 100 2010 2132

! 110 2118 ; 2287

120 \ 2226 I 236?

Способность растений очищать среду своего произрастания с помощью специфических выделений, являющихся ядами для микроорганизмов, бактерий и грибов называется фитонцидностью. Выделение фитонцидов открыто в 30-е годы Б.П.Токиньк»;

Фитонциды эффективны даже в малых концентрациях. Специалисты считают, что 2 кг фитонцидов достаточно для обеззараживания воздуха а городе средних размеров. Сосна обладает высокой фитонцидностью. Сосновый лес выделяет 3-5 кг/га фитонцидое а сутки (Н. М, Набатоа, 1991). Воздух а нем оказывает наиболее благоприятное влияние на защитные силы организма человека. Поатому выявление широкого антимикробного спектра действия сосняков принимается во внимание при создании сосновых насаждений в зеленых зонах.

По данным Н.М.Иабатова фитонцидность средневозрастных сосняков имеет прямую зависимость от полноты древостоя. 8 насаждениях са слабей интенсивностью количество микроорганизмов в 1 м^ воздуха з 2.31 раза больше, чем уровень допускаемого содержания непатогенныч микробов а неоперационных помещениях. Автор считает, что при снижении полноты дреаостся до 0.55 атмосферу можно считать стерильной. Соответственно, исходя из этих соображений, для увеличения показателя фитониидности сосновых древостоев зеленой зоны Марийского Заволжья рсхомедуется значение относительной полноты от 0.5 до 0.6,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Рациональное использование лесных ресурсов, изучение количественных и качественных характеристик фитомассы древостоев является составной частью исследований биопродуктивности хак в биогеоценотическом, так и в ресурсоведческом направлениях. Определение обьема ветвей и древесной зелени в складочной мере с последующим использованием коэффициента полнодревесности не обеспечивает нужной точности, относительная погрешность при этом достигает 25% и более.

В прошлом, когда фитамасса относилась к категории лесосечных отходов, учет их с указанной точностью удовлетворяя практику и имело лишь значение для подсчета трудовых затрат на очистку мест рубок при разной степени захламленности. В настоящее время рыночных отношений фитомасса является одним из важнейших видов сырья для химической и механической переработки. Поэтому разработка количественных нормативов учета фитомассы крон сосновых древостоев Марийского Заволжья представляет практический и научный интерес.

8 ходе проведенных работ;

1. Впервые для данного региона исследованы закономерность накоплений фитомассы крои и. ее компонентов, изучена их изменчивость и взаимосвязь ^ таксационными показателями древостоав сосны. Выявлены недостаточно изученные, но важные е теоретическом и практическом отношении связк различных фракций фитомассы кроны с морфометрическкмк показателями, древостоев к предложены соответствующие уравнения. Вместе с тем, исследования имеют существенное значение для познании средообразуюшей, биогеоиенотической и биофизической роли леса.

2. На основе массового материала глазомерно-измерительнсй таксации и данных пробных площадей изучена динамика основных таксационных показателей с возрастом нормальных и модальных сосновых древостоев. Вновь полученные таблицы динамики таксационных показателей дополнены динамикой фитомассы крон в абсолютно сухом состоянии.

3. Разработаны сортиментно-сортные таблицы по разрядам высот древостоев, принципиальное отличие которых от существующих в том, что в разрезе каждого сортимента показана его сортность в соответствии, с новыми требованиями стандартов. Данное обстоятельство позволит обоснованно проектировать лесохозяйственные мероприятия с учетом затрат на лесовосстановление и тех результатов, которые могут быть получены к возрасту рубки древостоев.

4. Изучены особенности строения сосновых древостоев по диаметру с использованием семейства кривых Пирсона

5. На основе изучения строения по диаметру, а также с применением вновь составленных сортиментно-сортных таблиц разработаны товарные таблицы, которые могут быть использованы при товаризации лесного фонда в перспективном планировании,

6. На основе полученного материала установлены оптимальные возрасты спелости, исследованы кислородопродуктивность и фитонцидность сосновых древостоев.

5 заключение следует отметить большую потенциальную возможность "отходов леса" - ветвей, хвои, побегов и т.д., которые могут сыграть большую роль в укреплении кормовой базы животноводства, медицине, промышленности и других отраслях народного хозяйства. Тем не менее, проблемы использования 'отходов леса" полностью не решены. Нет еще достаточно хорошо отлаженной технологии и оборудования для заготовки, транспортировки и переработки разнообразных "отходов леса", что

делает этот процесс трудоемким и малоэффективным.

Таким образом, s результате проведенных исследований получены материалы, которые позволяют более обоснованно подойти х планированию и проведению различных лес ©хозяйственных мероприятий, на основе которых возможен научно-обоснованный учет растительных ресурсов леса, организация их полного использования и ведения многоцелевого хозяйства.

При проектировании лесохоэяйственных мероприятий, а также для лесоустройства при инвентаризации сосновых древостоев -Марийского Заволжья вехомендуется использовать следующие материалы:

Вновь составленные сортиментные таблицы.

2. Товарные таблицы и динамика товарной структуры.

3. Таблица сумм площадей сечений и значений элементарных запасов при полноте O.S.

4. Динамика осмсаных таксационных показателей и общей фитомассы кроны по десятилетиям.

5. Строение древостоев по диаметру.

0. Уравнения связи фитомассы кроны по фракциям з зависимости от таксационных показателей.

7. Возрасты спелости, показатели хислородопродуктивности и фитонцидности.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1.Соколов П.А., Курбанов Э.А. Изменчивость и взаимосвязь таксационных показателей стволов s древостоях сосны УНПКЛП МарПИ/ "Проблемы лесной биогеоценологии и методологические основы их решения*: Тез. докл. междунар. коиф. молодых ученых. -Йошкар-Ола, 1992.-е. 146.

2. Курбанов Э.А., Шарафутдинов Р. Н.. Сабиров А.Т. Сосняки 1 и 2 класса бонитета: динамика фитомассы крон и почвенно-грунтовые условия/ 'Проблемы лесной биогеоценологии и методологичесхие основы их решения*: Тез. докл. междунар. конф. молодых ученых.- Йошкар-Ола, 1992.-е. 143.

3.Соколов П.А., Курбанов Э.А., Мамаев И.В. Товарные таблицы для таксации сосняков Марийского Заволжья / 8 библиографическом указателе 'Депонированные научные работы*. -M., 1S93.-3 е.-Деп. в ВИНИТИ 19.08.93,N 905 ЛХ92.

4.Соколов П.А., Курбанов Э.А., Мамаев Й.В. Сортиментные таблицы для таксации сосняков Марийского Заволжья/ в

библиографическом указателе 'Депонированные научные работы' М., 1994.-5 е.- Деп. в ВИНИТИ 28.05.94, N 300 ЛХ9£.

Б.Соколов П.А., Курбанов З.А., Мамаев И.В. Строение древостоев сосны естественного происхождения/ Е библиографическом указателе. "Депонированные научные работы' -М., 1994,-3 е.-Деп. в ВИНИТИ 28.06.94, N 901 ЛХ92.

S.Kurpsnov В.к. Forest of middle Zavoigie ' IFSA new n v January, 1994, - p. 20,

Отзывы на автореферат просим направлять а двух экземплярах с заверенными подписями по адресу:

424024 Республика Марий-Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина 3, Марийский политехнический институт, специализированный совет Д 064.30.01, ученому секретарю.

Лицензия N 020302 от 28.11.91. Подписано в печать 22.05.94. Заказ 1288. Тираж 100. Обьем 1 л. п. Фоомат 60x84/16 Ротапринт Марийского политехнического института 424006, г. Йошкар-Ола, net. Панфилова, 17.