OPTIMIZATION OF METHODS FOR DETERMINING THE GROWING STOCK IN SPRUCE STANDS OF THE CENTRAL SIBERIAN PLATEAU

ОПТИМИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАСА ДРЕВЕСИНЫ В ЕЛОВЫХ ДРЕВОСТОЯХ 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

Запасом древостоя называется таксационный показатель, характеризующий объем стволовой древесины на единицу площади древостоя. Для проведения исследования заложено 6 пробных площадей в еловых насаждениях на территории Богучанского района. Цель исследований – оптимизация наземных методов оценки запасов в еловых древостоях. В результате проведенных исследований получены следующие выводы.

Из представленных методов определения запаса для преобладающего елового элемента леса применительно к смешанным насаждениям (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) целесообразно использовать метод по формуле Ли-Чан-Гена (отклонение 0 – 11,4 %).

Ключевые слова: ель, запас, методы определения запаса, пробная площадь.

OPTIMIZATION OF METHODS FOR DETERMINING THE GROWING STOCK IN SPRUCE STANDS OF 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

Growing stock is an indicator in forest surveys that characterizes the volume of stem wood per unit area of the stock. To conduct the study, 6 test spruce stand areas were laid on the territory of the Boguchansky district. The purpose of the research is to optimize the ground-based methods for estimating stocks in spruce stock. As a result of the conducted research, the following conclusions were obtained.

Of the presented methods for determining the stock for the predominant spruce element of the forest in relation to mixed stands (determining the stock by volume tables; standard tables; graphical methods using data from sample trees "volume curve" and "volume line"; the method of the average model; the method of accounting trees; empirical formulas), it is advisable to use the method according to the Lee-Chang-Gen formula (deviation 0 – 11.4 %).

Keywords: spruce, stock, methods for determining stock, test area.

Введение

В настоящее время наблюдается уменьшение числа исследований в области оценки запасов древесины. Запасом древостоя является таксационный показатель, характеризующий объем стволовой древесины на единицу площади древостоя (м³/га) [1], [2]. Все большее внимание уделяется биологической продуктивности, углеродному бюджету, детриту и т.д. При этом определение древесного ресурса теряет актуальность. Однако текущая ситуация указывает на необходимость повышения точности оценки запасов для целей интенсивного развития лесного хозяйства [3].

Появляются публикации целенаправленного формирования в выделах запаса крупных сортиментов применительно к смешанным сосновым древостоям [4], [5], [6].

В последние годы получили развитие дистанционные методы определения запасов древесины [7], [8]. Но при этом вопросы к точности такой оценки остаются.

Ряд исследователей констатирует, что запас древесины величина изменчивая и в значительной степени зависит от динамики лесного фонда [9], [10].

В настоящее время не теряет актуальности и проблема повышения продуктивности насаждений [11].

Решение всех этих задачах невозможно без оптимизации методов определения запасов древесины.

Методика исследований

Цель исследований – оптимизация наземных методов оценки запасов в еловых древостоях. 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.

Тренировочные пробные площади заложены в Невонском лесничестве в Богучанском районе. Для проведения исследования использовалось 6 пробных площадей. Невонское лесничество расположено в восточной части Красноярского края на территории Богучанского и Кежемского муниципальных районов.

Невонское лесничество входит в состав Богучанского района и находится

на левом берегу р. Ангара. По своему положению и климатическим условиям район приравнен к территории Крайнего Севера. Климат резко континентальный, зима (ноябрь-март) холодная, продолжительная.

Результаты исследований

Основные таксационные показатели елового элемента леса Невонского лесничества Богучанского района сведены в таблицу 1.

 

Таблица 1 – Таксационные показатели пробных площадей

№	№ п/п	Состав	Площадь, га	Полнота	Тип леса	Характе-ристика подроста	Характе-ристика подлеска	Тип почв
1/2	1	5ЕП1К1Б	0,64	0,8	Ехвв	-	ШП ИВК СПР средний состав неоднородный, полнота неравномерная	перегнойные, подзолистые, глеевые, супесчаные, сырая
2/2	2	6Е2Б1К1П	0,48	0,8	Ебгол	6Е4Б (30) 3,0 м, 2000 тыс. шт/га, благона-дёжный	МЖ СПР густой ягодники голубика 40 %	торфяные, перегнойные, глеевые, супесчаные, влажные
3/2	3	5Е2К1П2Б	0,78	0,7	Ехвв	8Е2Б (30) 2,0 м, 2000 тыс. шт/га, благона-дежный	МЖ СПР средний состав неоднородный, размещение подроста групповое	дерново – оподзоленные, супесчаные, свежие
4/3	4	6Е3П1Б	0,68	0,5	Ехвв	-	ШП СПР средний	дерново –оподзоленные, супесчаные, влажные
6/3	5	4Е3П2Б1К	0,52	1,3	Ехвв	-	ШП СПР средний	дерново – оподзоленные, супесчаные, влажные
7/3	6	5Е2К1П2Б	0,68	0,5	Ебгол	6Е4Б (25) 2,0 м, 2000 тыс. шт/га, благона-дежный	ИВК густой состав неоднородный, полнота неравномерная	торфяные, перегнойные, глеевые, супесчаные, влажные

 

Сравнение разных методов определения запаса. Основной частью анализа древостоев являлось сопоставление полученных различными способами результатов по всем шести пробным площадям. Это позволило выбрать наиболее приемлемый метод определения запаса. Для сравнения разных методов оценки запаса за истинное значение применялся метод «прямая объёмов».

В таблице 2 приведены отклонения в процентах, полученных разными методами запасов.

Важным критериям оценки точности определения запаса является занижение или завышение этой величины по сравнению с истинным запасом. В результате можно констатировать, что в сравнении с методом «прямая объемов» по объемным таблицам погрешность оказалась максимальной (сумма без учета знака, 92,2%). Достаточно высокие отклонения запаса наблюдались по способам «средней модели», «учетных деревьев» и «эмпирической формуле» (72,4; 81,0; 78,8 %). При этом метод эмпирической формулы во всех случаях занижал значения запаса. Второй по точности метод «кривая объемов» (45,9%). В этом случае надо учитывать, что для расчета запаса необходим перечет деревьев.

 

Таблица 2 – Сопоставление результатов расчета запаса различными методами с истинным запасом «прямая объемов»

Пробная площадь	Объемные таблицы	Кривая объёмов	Способ средней модели	Способ учетных деревьев	Эмпири-ческая формула	Формула Ли-Чан-Гена
%
1	21,2	-7,1	22,1	5,3	-6,2	8,0
2	-2,9	6,7	6,7	5,7	-14,3	-11,4
3	13,3	-5,6	6,7	12,2	-12,2	6,7
4	13,2	10,3	-10,3	20,6	17,6	0,0
5	22,3	12,6	-19,4	25,2	-16,5	2,9
6	19,3	-3,6	-7,2	12,0	-12,0	2,4
Сумма без учёта знака, %	92,2	45,9	72,4	81,0	78,8	31,4

 

Для более наглядного отображения отклонений запаса по формуле Ли-Чан-Гена построена цилиндрическая гистограмма, которая демонстрирует пределы отклонений в независимости от знака (0-11,4 %) (рисунок 1).

При анализе полученных отклонений в процентах установлено, что наиболее оптимальным наряду с методом «прямая объемов», является метод определения запаса елового элемента леса по формуле Ли-Чан-Гена (максимальное отклонение по второй пробной площади – 11,4%):

где fэм - эмпирическое видовое число (теневыносливые породы - 0,42);

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

H_ср - средняя высота насаждения, м.

Рис. 1 – Цилиндрическая гистограмма по шести пробным площадям:

1 – пробная площадь № 1; 2 - пробная площадь № 2; 3 - пробная площадь № 3; 4 - пробная площадь № 4; 5 - пробная площадь № 5; 6 - пробная площадь № 6

 

Заключение

В результате проведенных исследований получены следующие выводы.

- Таксационная характеристика пробных площадей представлена следующими древесными породами: ель обыкновенная (Picea sylvestris), пихта сибирская (Abies sibirica), сосна сибирская кедровая (Pinus sibirica), берёза повислая (Betula pendula). Насаждения имеют относительную полноту – 0,5-1,0.

- Метод по объёмным таблицам показал, что на пробных площадях различие по запасам для елового элемента леса находились в диапазоне от 77 до 137 м³/га (2,9 – 22,3 %).

- Важным критериям оценки точности запаса является занижение или завышение значения по сравнению с истинным запасом «прямая объёмов». Методы определения запаса показали, что по способу учетных деревьев и формуле Ли-Чан-Гена наблюдалось незначительное завышение запаса, а по методу эмпирической формулы выявлено занижение. По остальным методам сделать определённые выводы не представлялось возможным.

- Из представленных способов расчёта запаса елового элемента леса, применительно к смешанным насаждениям, самым точным является формула Ли-Чан-Гена (отклонение 0 – 11,4 %).

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Третьяков, С.В. Лесная таксация: учебное пособие. Ч. 2. Таксация насаждений / С.В. Третьяков, С.В. Коптев, А.А. Бахтин и др. – Архангельск, 2020. – 200 с.
2. Шингарева, Н.И. Определение запаса древостоя различными способами / Н.И. Шингарева // Коняевские чтения: сб. науч. тр. VII Междунар. науч.-практич. конф. – 2020. – с. 50-51.
3. Будник, П.В. Объем заготовки и запас древесины в регионах северного экономического района / П.В. Будник, О.Н. Галактионов О.Н, И.А. Хюннинен // Фундаментальные и прикладные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации: сб. ст. XI Междун. науч.-практ. конф. в 3-х ч. – 2018. – с. 134-137.
4. Чижов, Б.Е. Повыдельная оценка возможности формирования древостоев для получения крупных сортиментов / Б.Е. Чижов, А.И. Николаев // Лесохозяйственная информация. – 2012. - №2. – с. 14-18.
5. 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 // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. – 2018. - №2. – с. 14-18.
6. Нгуен, Т.Л. Распределение запасов насаждений по возрастным группам / Т.Л. Нгуен, Ч.Х. Фан // Научная жизнь. – 2016. - №2. – с. 136-143.
7. Жарко, В.О. Исследование возможностей оценки запасов древесины в лесах Приморского края по данным спутниковой системы PROBA-V / В.О. Жарко, С.А. Барталев, В.А. Егоров // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2018. – т.15. -№1. – с. 157-168.
8. Чебунин, М.Е. Оценка объема незаконно срубленной древесины с использованием БПЛА / М.Е. Чебунин, А.В. Иванов // Роль аграрной науки в развитии лесного и сельского хозяйства Дальнего Востока: матер. IV Всеросс. науч.-практ. конф. – 2020. – с. 312-316.
9. 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.
10. Мельник, П.Г. Особенности роста и продуктивности экотипов ели в условиях Клинско-Дмитровской гряды / П.Г. Мельник, М.Д. Мерзленко // Вестник Алтайского государственного университета. – 2016. - №7(141). – с. 69-75.
11. Залесов, С.В. Проблема повышения продуктивности насаждений лесостепного Зауралья / С.В. Залесов, И.А. Фрейберг, О.В. Толкач // Сибирский лесной журнал. – 2016. - №3. – с. 84-89.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Tretyakov S. V. Lesnaja taksacija: uchebnoe posobie. Ch. 2. Taksacija nasazhdenij [Forest taxation: a textbook. Part 2. Taxation of plantings] / S.V. Tret'jakov, S.V. Koptev, A.A. Bahtin et al. - Arkhangelsk, 2020 – - 200 p. [in Russian]
2. Shingareva, N. I. Opredelenie zapasa drevostoja razlichnymi sposobami [Determination of the stock of the forest stand in various ways] / N. I. Shingareva // Konjaevskie chtenija: sb. nauch. tr. VII Mezhdunar. nauch.-praktich. konf [Konyaev readings: collection of scientific tr. VII International Scientific and practical Conference] - 2020. - pp. 50-51. [in Russian]
3. Budnik, P. V. Ob#em zagotovki i zapas drevesiny v regionah severnogo jekonomicheskogo rajona [the Amount of harvesting and timber reserves in the Northern economic region] / P. V. Budnik, O. N. Galaktionov, O. N., I. A. Hynninen // Fundamental'nye i prikladnye nauchnye issledovanija: aktual'nye voprosy, dostizhenija i innovacii: sb. st. XI Mezhdun. nauch.-prakt. konf. [Fundamental and applied research: current issues, achievements and innovations: collection of articles of the XI International. nauch.-pract. Conf]. in 3 parts – 2018. – p. 134-137. [in Russian]
4. Chizhov, B. E. Povydel'naja ocenka vozmozhnosti formirovanija drevostoev dlja poluchenija krupnyh sortimentov [Powitalny evaluation of the possibility of the formation of the tree stands for large assortments] / B. E. Chizhov, A. I. Nikolaev // Lesohozjajstvennaja informacija [Forestry information]. - 2012. - No. 2. - p. 14-18. [in Russian]
5. 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 // Izvestiya vyshnykh uchebnykh zavedeniy. Lesnoy zhurnal. - 2018. - No. 2. - pp. 14-18. [in Russian]
6. Nguyen, T. L. Raspredelenie zapasov nasazhdenij po vozrastnym gruppam [Distribution of plantings stocks by age groups] / T. L. Nguyen, Ch. Kh. Fan // Nauchnaya zhizn [Science life]. - 2016. - No. 2. - pp. 136-143. [in Russian]
7. Zharko, V. O. Issledovanie vozmozhnostej ocenki zapasov drevesiny v lesah Primorskogo kraja po dannym sputnikovoj sistemy PROBA-V [Research of the possibilities of estimating wood reserves in the forests of the Primorsky Territory according to the data of the satellite system PROBA-V] / V.O. Zharko, S.A. Bartalev, V.A. Egorov // Sovremennye problemy distancionnogo zondirovanija Zemli iz kosmosa [Modern problems of remote sensing of the Earth from space]. - 2018. - vol. 15. - No. 1. - p. 157-168. [in Russian]
8. Chebunin, M. E. Ocenka ob#ema nezakonno srublennoj drevesiny s ispol'zovaniem BPLA [Assessment of the volume of illegally felled wood using UAVs] / M. E. Chebunin, A.V. Ivanov // Rol' agrarnoj nauki v razvitii lesnogo i sel'skogo hozjajstva Dal'nego Vostoka: mater. IV Vseross. nauch.-prakt. konf [The role of agrarian science in the development of forestry and agriculture of the Far East: mater. IV All-Russian Scientific and Practical Conference] - 2020. - pp. 312-316. [in Russian]
9. 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: The Forest. Ecology. Nature management]. - 2009. - No. 3. - pp. 37-46. [in Russian]
10. Melnik, P. G. Osobennosti rosta i produktivnosti jekotipov eli v uslovijah Klinsko-Dmitrovskoj grjady [Features of growth and productivity of spruce ecotypes in the conditions of the Klinsko-Dmitrovskaya ridge] / P. G. Melnik, M. D. Merzlenko // Vestnik Altajskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of the Altai State University]. – 2016. - №7(141). – pp. 69-75. [in Russian]
11. Zalesov, S. V. Problema povyshenija produktivnosti nasazhdenij lesostepnogo Zaural'ja [The problem of increasing the productivity of plantings in the forest-steppe Trans-Urals] / S. V. Zalesov, I. A. Freyberg, O. V. Tolkach // Sibirskij lesnoj zhurnal [Siberian Forest Journal]. - 2016. - No. 3. - pp. 84-89. [in Russian]