DETERMINATION OF THE SPRUCE YIELD IN THE CENTRAL SIBERIAN PLATEAU

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАПАСА ЕЛОВОГО ЭЛЕМЕНТА В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕСИБИРСКОГО ПЛОСКОГОРЬЯ

Научная статья

Вайс А.А.*

ORCID: 0000-0003-4965-3670,

Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия

* Корреспондирующий автор (vais6365[at]mail.ru)

Аннотация

Цель работы – определение изменчивости запаса елового элемента леса в смешанных древостоях в условиях Среднесибирского плоскогорья при использовании различных таксационных методов. В данной работе при обработке материалов пробных площадей использовались следующие основные методы: определение запаса по объемным таблицам; стандартным таблицам; графическими методами с использованием данных модельных деревьев «кривая объемов» и «прямая объемов»; способ средней модели; способ учетных деревьев; эмпирическим формулам.

В результате проведенных исследований установлено, что наблюдается определенные расхождения запасов. Это подтверждает необходимость поиска оптимального метода оценки древесного ресурса.

Ключевые слова: ель, запас, таксация, элемент леса.

DETERMINATION OF THE SPRUCE YIELD IN THE CENTRAL SIBERIAN PLATEAU

Research article

Vais A.A.*

ORCID: 0000-0003-4965-3670,

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, Krasnoyarsk, Russia

* Corresponding author (vais6365[at]mail.ru)

Abstract

The aim of the current study is to determine the variability of the spruce yield in the mixed growing stocks in the conditions of the Central Siberian Plateau with the help various forest survey methods. The study utilizes the following methods for processing the materials of the sample areas: determination of the yield by volume tables; standard tables; graphical methods using the data of the model trees "volume curve" and "volume line"; the sample tree method; the method of estimated trees; empirical formulas.

As a result of the conducted studies, it was found that there are certain discrepancies in the forest yield, which confirms the need to find the optimal method for assessing the resource under study.

Keywords: spruce, stock, survey, forest element.

Введение

Лесная таксация - комплекс технических действий, направленных на выявление, учет и оценку количественных (запас) и качественных (товарность) характеристик лесных ресурсов [1]. В настоящее время к лесоустройству возрастают требования в отношении достоверности и точности определения запасов древостоев, поскольку вопросы планирования, кадастрового учета, расширения арендной территории, прогнозирования являются актуальным вопросом в области лесного хозяйства [2], [3].

Запас древесины характеризует наиболее ценный хозяйственный продукт, на получение его направлен весь процесс лесного хозяйства [1], [4], [6]. Рациональное использование лесного фонда связано, в том числе и с возрастанием точности определения запаса древесины [7], [8], [9].

В данном исследовании поставлена цель, определить расхождение запаса елового элемента леса в смешанных древостоях в условиях Среднесибирского плоскогорья при использовании различных таксационных методов. Следует отметить, что деление смешанных древостоев на элементы леса предложено и обосновано Н.В. Третьяковым [10].

В данной работе при обработке материалов пробных площадей, кроме среднего диаметра, высоты, относительной полноты и других таксационных показателей изучен и вычислен запас в еловых древостоях следующими основными методами [1]:

- определение запаса по объемным таблицам;

- стандартным таблицам;

- графическими методами с использованием данных модельных деревьев «кривая объемов» и «прямая объемов»;

- способ средней модели;

- способ учетных деревьев;

- эмпирическим формулам.

Методика исследований

Исследования проводилось по результатам камеральной обработки тренировочных пробных площадей в условиях Ирбинского участкового лесничества КГБУ «Невонского лесничества» Богучанского района Красноярского края [11].

Тренировочные пробные площади заложены в Невонском лесничестве Богучанского района. Перечет производился способом сплошного перечета. Тип леса Ехвв (ельники хвощево – вейниковый), Ебгол (ельники багульниково - голубичный), с полнотами 0,5-1,0. Почвы дерново - оподзолённые – глеевые – перегнойные - торфяные, супесчаные, влажные. Рельеф ровный.

Программа исследований включала следующие виды работ:

- определение запаса елового элемента леса следующими методами: «прямая объёмов», «кривая объёмов», объемные таблицы, стандартные таблицы, способ учетных деревьев; способ средней модели; эмпирическим формулам.

- оценка расхождения запасов, вычисленных различными методами.

Для проведения исследования заложено 6 пробных площадей.

На исследуемых пробных площадях представлены следующие древесные породы: ель обыкновенная (Picea sylvestris), пихта сибирская (Abies sibirica), сосна сибирская кедровая (Pinus sibirica), берёза повислая (Betula pendula). Основным элементом леса являлся еловый элемент.

Результаты исследований

Способ «кривая объёмов». Этот способ является графическим. При его использовании производиться перечет стволов в древостое. Учетные деревья подбирают так, чтобы они представляли все ступени толщины. Этот способ не требует предварительного расчёта параметров срубаемых деревьев.

Определение запаса способом «кривая объёмов» показало, что на пробных площадях различие по запасам оказались для елового элемента леса в диапазоне от 75 м³/га до 116 м³/га.

Способ «прямая объемов». Этот способ в значительной степени похож на способ «кривая объемов», однако имеет определённое преимущество. Его особенность заключается в том, что при построении диаграммы вместо диаметра используется площадь поперечного сечения. Для построения графика «прямая объемов» необходимо предварительно от диаметра модельных деревьев перейти к их площадям. Для удобства построения диаграмм можно построить вспомогательную таблицу. При построении графика «прямая объемов» обеспечивается меньшая субъективность выравнивания, так как точки на графике лежат более компактно и зависимость отображается прямой линией. Отличия от предыдущего способа «кривая объемов» заключается в построении другой связи (рисунок 1).

Рис. 1 – Прямая объёмов (пробная площадь № 1)

 

Вычисление запаса этим способом в значительной степени похожа на технику расчета этого показателя с предыдущим методом «кривая объёмов». Запас определяется по отдельным ступеням толщины путем перемножения объёма одного ствола на число стволов в ступени (таблица 1). Данный метод является наиболее точным по определению запаса. Полученные значения запаса с помощью «прямой объемов» берутся за истинные.

Определение запаса по объемным таблицам. Сначала выполняют сплошной перечет деревьев по элементам леса. Для каждой породы устанавливался разряд высот.

 

Таблица 1 – Определение запаса отдельных ступеней толщины елового элемента

Ступень толщины, см	Число стволов, шт	Площадь, га	Выравненный объём, м3	Запас, м3
Пробная площадь № 1
12 -44	46-4	0,64	0,046-1,470	2,152-5,881
Итого			на пробе	72,583
			на гектаре	113
Пробная площадь № 2
12-48	35-1	0,48	0,096-1,762	3,367-2,184
		Итого	на пробе	50,172
			на гектаре	105
Пробная площадь № 3
12-44	40-1	0,78	0,046-1,470	1,871-1,470
Итого			на пробе	70,478
			на гектаре	90
Пробная площадь № 4
12-48	41-1	0,68	0,046-1,762	1,918-1,762
Итого			на пробе	46,46
			на гектаре	68

 

Окончание таблицы 1 – Определение запаса отдельных ступеней толщины елового элемента

Ступень толщины, см		Число стволов, шт		Площадь, га		Выравненный объём, м3	Запас, м3
Пробная площадь № 5
12-52	64-1		0,52		0,046-0,212		2,994-2,080
			Итого		на пробе		53,389
					на гектаре		103
Пробная площадь № 6
12-48	44-1		0,69		0,046-1,762		2,058-1,762
Итого					на пробе		57,198
					на гектаре		83

 

Метод по объёмным таблицам показал, что на пробных площадях различие по запасам оказалось для елового элемента леса в диапазоне от 77 м³/га до 137 м³/га.

Среднее модельное дерево. Это дерево, которое выбирают в качестве типичного образца, характеризующего деревья насаждения (древостоя) или его части [1] (таблица 2).

 

Таблица 2 – Определение запаса по учетным деревьям

Пробная площадь	∑G, м3/га	g, м2	N, шт	Запас, м3/га
1	13,39	0,0662	202	119
2	10,75	0,0727	148	111
3	10,57	0,0809	131	101
4	8,38	0,0746	112	82
5	12,39	0,1200	104	129
6	10,14	0,0729	139	93

 

Расхождение запасов елового элемента составило 82-129 м³/га.

Стандартные таблицы. Нормативы сумм площадей сечений и запасов древостоев используются в производстве при таксации леса для определения относительных полнота (Р) и запасов реальных древостоев. Данный метод является универсальным, а значит наименее точным, поскольку учитываемые факторы (древесная порода, средний диаметр, средняя высот и запас нормального насаждения - величины относительные и изменчивые). Запасы елового элемента варьируют применительно к конкретному древостою от 69 до 123 м³/га.

Формулы с использованием эмпирического видового числа. Оценка запаса по эмпирическим формулам выполнялся в следующем порядке. Расчет производился по формуле Ли-Чан-Гена [1]. Эмпирическое видовое число будет равно 0,42, так как Ель порода теневыносливая:

     (1)

где fэ - эмпирическое видовое число (0,42);

∑g- сумма площадей поперечного сечения, м² /га;

H_ср - средняя высота насаждения, м.

Все расчеты по формуле Ли-Чан-Гена сведены в таблицу 3.

Второй способ связан с вычислением среднего видового числа по формуле (2) (таблица 4):

    (2) где f_э - видовое число; n - число данных, шт.  

Таблица 3 – Определение запаса по формуле Ли-Чан-Гена

Пробная площадь	Сумма площадей поперечного сечения, м2/га	Средняя высота насаждений, м	Средняя величина старого видового числа	Запас, м3/га
1	13,39	18,7	0,42	122
2	10,75	17,6		93
3	10,57	18,6		96
4	8,38	21,0		68
5	12,39	17,4		106
6	10,14	16,9		106

  После определения среднего значения видового числа используется формула 3.     (3)

где ∑g- сумма площадей поперечного сечения, м²/га;

H_ср - средняя высота насаждения, м;

f_ср. - средняя величина старого видового числа.

Эмпирические формулы так же не дают достаточно точных оценок, поскольку они зависят от среднего видового числа (73-106 м³/га). Полученные результаты сравнения сведены в таблицу 4.

По первой пробной площади различие составило 105-122 м³/га, вторая площадь – 90-112 м³/га, третий участок – 79-102 м³/га, четвертая площадь – 61-82 м³/га, пятый участок – 83-129 м³/га и шестая пробная площадь – 73-99 м³/га.

 

Таблица 4 – Сопоставление полученных различными способами результатов по всем шести пробным площадям

Номер пробной площади	Способ определения запаса
	прямая объемов	объемные таблицы	кривая объемов	способ средней модели	способ учетных деревьев	эмпирическая формула	формула Ли-Чан-Гена
1	113	137	105	138	119	106	122
отклонение в %		21,2	-7,1	22,1	5,3	-6,2	8,0
2	105	102	112	112	111	90	93
отклонение в %		-2,9	6,7	6,7	5,7	-14,3	-11,4
3	90	102	85	96	101	79	96
отклонение в %		13,3	-5,6	6,7	12,2	-12,2	6,7
4	68	77	75	61	82	80	68
отклонение в %		13,2	10,3	-10,3	20,6	17,6	0,0
5	103	126	116	83	129	86	106
отклонение в %		22,3	12,6	-19,4	25,2	-16,5	2,9
6	83	99	80	77	93	73	85
отклонение в %		19,3	-3,6	-7,2	12,0	-12,0	2,4

Заключение

В результате проведенных исследований получены следующие выводы.

- Анализ научной литературы показал, что для определения запаса древостоев применяются следующие методы: «прямая объемов», «кривая объемов», объемные таблицы, стандартные таблицы, способ учетных деревьев, способ средней модели, эмпирическая формула и формула Ли-Чан-Гена.

- При определении запаса способом «кривая объёмов» установлено, что на пробных площадях различие по запасам для елового элемента леса менялось в диапазоне от 75 м³/га до 116 м³/га.

- Метод «прямая объёмов» является самым точным по определению запаса. И сравнение с другими методами производится именно этим способом. Полученные значения запаса с помощью «прямой объемов» берутся за истинные (68-113 м³/га).

- Метод по определению запаса по стандартным таблицам является универсальным и наиболее изменчивым (82-129 м³/га).

- Из всех представленных методов определения запасов по модельным деревьям наиболее точным является метод, который учитывает число учётных деревьев (68-122 м³/га).

- Определение запаса с помощью эмпирических формул так же не дает достаточно точных оценок, поскольку они зависят от среднего видового числа древостоя (73-106 м³/га).

Результаты расчетов показывают, что наблюдаются определенные расхождения запасов, вычисленных разными способами. Это подтверждает необходимость поиска оптимального метода оценки древесного ресурса.

Следующий этап исследований предполагает сравнение и выявление наиболее эффективного метода определения запаса елового элемента леса в условиях Среднесибирского плоскогорья.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Шевелев С.Л. Таксация леса: вычисление запаса древостоя / С.Л. Шевелев, В. В. Кузьмичев // Практикум для выполнения расчетных работ. – Красноярск: СибГТУ, 2006. – С. 63 -73 с.
2. Пуряев А.С. Производительность древостоев лиственницы сибирской в условиях Республики Татарстан // А.С. Пуряев, И.Н. Зарипов // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. – 2018. - №224. – с. 136-149.
3. Демаков, Ю.П. Закономерности изменения площади и запаса сосняков Республики Марий Эл за истекшие полвека / Ю.П. Демаков, А.Е. Смыков // Вестник Марийского государственного технического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. – 2009. - №3. – с. 37-46.
4. Лесотаксационный справочник для южно-таежных лесов Средней Сибири: лесотаксационный справочник / сост. С.Л. Шевелев, В.В. Кузьмичев, Н.В. Павлов и др. – Москва: ВНИИЛМ, 2002. – 166 c.
5. ОСТ 56-69-83. Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки: утвержден приказом (распоряжением) Государственного комитета СССР по лесному хозяйству от 23 мая 1983 г. № 72. // Консорциум кодекс: [Электронный ресурс]. URL: http:// docs.cntd.ru/ document/ 675414044/ (дата обращения: 18.11.2019).
6. Правила ухода за лесами: утверждены приказом Минприроды России от 22.11.2017 № 626; редакция от 01.11.2018 // Консультант Плюс: [Электронный ресурс]. – URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_286334/ (дата обращения: 18.11.2019).
7. Ведерников, К.Е. Динамика и состояние еловых насаждений в Удмуртской республике / К.Е. Ведерников, И.Л. Бухарина, Е.А. Загребин // Лесохозяйственная информация. – 2020. - №3. – с. 5-16.
8. Данилов, Д.А. Особенности формирования запаса и товарной структуры модальных хвойных древостоев сосны и ели к возрасту спелого насаждения / Д.А. Данилов, Н.В. Беляева, А.В. Грязькин // ИВУЗ. Лесной журнал. – 2018. - №2(362). – с. 40-48.
9. Дебков, Н.М. Структура и производительность ельников, сформировавшихся из сохранного подроста / Дебков Н.М., Паневин В.С. // Хвойные бореальной зоны. – 2013. – т. 31. - №1-2. – с. 84-87.
10. Третьяков, Н.В. Справочник таксатора / Н.В. Третьяков, П.В. Горский, Г.Г. Самойлович. – Москва-Ленинград: Гослесбумиздат, 1952. – 853 с.
11. Лесохозяйственный регламент Невонского лесничества Красноярского края: утвержден приказом министерства лесного комплекса Красноярского края от 25.02.2013 № 38-о. // Консорциум кодекс: [Электронный ресурс]. URL: http:// docs.cntd.ru/ document/550216362/ (дата обращения: 18.11.2019).

Список литературы на английском языке / References in English

1. Shevelev S. L. Taksacija lesa: vychislenie zapasa drevostoja [Forest taxation: calculation of the stock of the forest stand] / S. L. Shevelev, V. V. Kuzmichev // Praktikum dlja vypolnenija raschetnyh rabot [Practicum for performing calculation works]. - Krasnoyarsk: SibSTU, 2006. - p. 63 -73 p. [in Russian]
2. Puryaev A. S. Proizvoditel'nost' drevostoev listvennicy sibirskoj v uslovijah Respubliki Tatarstan [Productivity of Siberian larch stands in the conditions of the Republic of Tatarstan] / A. S. Puryaev, I. N. Zaripov // Izvestiya Sankt-Peterburgskoy lesotechnicheskoy akademii. - 2018. - No. 224. - pp. 136-149. [in Russian]
3. Demakov, Yu. P. Zakonomernosti izmenenija ploshhadi i zapasa sosnjakov Respubliki Marij Jel za istekshie polveka [Regularities of changes in the area and stock of pine forests of the Republic of Mari El over the past half century] / Yu. P. Demakov, A. E. Smykov // Vestnik Marijskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. Serija: Les. Jekologija. Prirodopol'zovanie [Bulletin of the Mari State Technical University. Series: Forest. Ecology. Environmental management]. - 2009. - No. 3. - pp. 37-46. [in Russian]
4. Lesotaksacionnyj spravochnik dlja juzhno-taezhnyh lesov Srednej Sibiri: lesotaksacionnyj spravochnik [Lesotaxatsionny handbook for the Southern taiga forests of Central Siberia: lesotaxatsionny handbook] / comp. S. L. Shevelev, V. V. Kuzmichev, N. V. Pavlov et al. - Moscow: VNIILM, 2002. - 166 p. [in Russian]
5. OST 56-69-83. Ploshhadi probnye lesoustroitel'nye. Metod zakladki: utverzhden prikazom (rasporjazheniem) Gosudarstvennogo komiteta SSSR po lesnomu hozjajstvu ot 23 maja 1983 g. № 72 [OST 56-69-83. Trial forest management areas. Bookmark method: approved by order (order)) State Committee of the USSR on Forestry No. 72 of May 23, 1983] // Consortium codex: [Electronic resource]. URL: http:// docs.cntd.ru/ document/ 675414044/ (accessed 18.11.2019). [in Russian]
6. Pravila uhoda za lesami: utverzhdeny prikazom Minprirody Rossii ot 22.11.2017 № 626; redakcija ot 01.11.2018 [Rules for forest care: approved by Order of the Ministry of Natural Resources of the Russian Federation No. 626 of 22.11.2017; revision of 01.11.2018] // Consultant Plus: [Electronic resource]. - URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_286334/ (accessed 18.11.2019). [in Russian]
7. Vedernikov, K. E. Dinamika i sostojanie elovyh nasazhdenij v Udmurtskoj respublike [Dynamics and state of spruce plantations in the Udmurt Republic] / K. E. Vedernikov, I. L. Bukharina, E. A. Zagrebin // Lesohozjajstvennaja informacija [Forestry information]. - 2020. - No. 3. - p. 5-16. [in Russian]
8. Danilov, D. A. Osobennosti formirovanija zapasa i tovarnoj struktury modal'nyh hvojnyh drevostoev sosny i eli k vozrastu spelogo nasazhdenija [Features of the formation of the stock and commodity structure of modal coniferous stands of pine and spruce to the age of ripe planting] / D. A. Danilov, N. V. Belyaeva, A.V. Gryazkin // IVOZ. Forest Magazine. – 2018. - №2(362). – pp. 40-48. [in Russian]
9. Debkov, N. M. Struktura i proizvoditel'nost' el'nikov, sformirovavshihsja iz sohrannogo podrosta [Structure and productivity of spruce forests formed from preserved undergrowth] / Debkov, N. M., Panevin, V. S. // Hvojnye boreal'noj zony [Coniferous boreal zones]. - 2013. - vol. 31. - no. 1-2. - p. 84-87. [in Russian]
10. Tretyakov, N. V. Spravochnik taksatora [Reference book of the taxator] / N. V. Tretyakov, P. V. Gorsky, G. G. Samoilovich. - Moscow-Leningrad: Goslesbumizdat, 1952. - 853 p. [in Russian]
11. Lesohozjajstvennyj reglament Nevonskogo lesnichestva Krasnojarskogo kraja: utverzhden prikazom ministerstva lesnogo kompleksa Krasnojarskogo kraja ot 25.02.2013 № 38-o. [Forestry regulations of the Nevonsky forestry District of the Krasnoyarsk Territory: approved by the order of the Ministry of Forestry of the Krasnoyarsk Territory of 25.02.2013 No. 38-o.] // Consortium code: [Electronic resource]. URL: http:// docs.cntd.ru/ document/550216362/ (accessed 18.11.2019). [in Russian]