Закономерности связи диаметров деревьев пихты сибирской (Abies Sibirica) на высоте груди и диаметров на высоте пня в условиях Средней Сибири

Размещено на http://www.allbest.ru/

Закономерности связи диаметров деревьев пихты сибирской (Abies Sibirica) на высоте груди и диаметров на высоте пня в условиях Средней Сибири

Проблема незаконных рубок, необходимость восстановления срубленного запаса, вычисление объема крупного детрита приобретают в последние годы особую актуальность. В связи с этим изучение соотношения диаметров комлевой части стволов и на высоте груди имеет особую важность.

Размеры пня определяют возможность вычисления объемов хлыстов и размеров стволов по диаметру в любой точке. Кроме этого крупный древесный детрит (пни) является компонентом лесной экосистемы необходимым для оценки биологического разнообразия, циклов углерода и минеральных элементов [1].

Основой всех разработанных нормативов является линейная регрессия, что позволяет не только прогнозировать выходную переменную, но и получить оценку уравнения.

Программа и методика исследований. Целью данной работы является изучение особенностей регрессионных моделей для определения соотношения диаметров, и установления возможности построения местных или общих нормативов.

Для этого были поставлены следующие задачи.

- Установить особенности регрессионных связей d_1.3 =f(d_п) и d_п =f(d_1.3).

- Определить возможность составления единых нормативов для изучаемых связей деревьев пихты сибирской (Abies sibirica).

- Вычислить величину остатков уравнений и распределение их максимальных значений.

В основу исследований были положены данные обмеров учетных моделей пихты сибирской (Abies sibirica), собранных по ступеням толщины из трех лесных районов [2]: Приангарского (Северо-Енисейский, Абанский, Казачинский муниципальный район); Среднесибирского подтаежно-лесостепного (Большемуртинский, Козульский, Каннский, Дзержинский муниципальные районы); Алтае-Саянского горнотаежного (Курагинский муниципальный район). Общее количество моделей - 1816 штук. Все расчеты были выполнены в программе «Microsoft Excel».

Экспериментальные исследования. На основании исходных данных был выполнен расчет линейных уравнений по пробным площадям. Показатели моделей представлены в таблице 1.

регрессионный дерево норматив связь

Таблица 1 - Показатели регрессионных уравнений d_1.3 =a+b*d_п и d_п =a+b*d_1.3

Примечание: a и b - коэффициенты уравнения; R - коэффициент корреляции; m - основная ошибка модели, см; F - критерий Фишера; - значимый коэффициент; - незначимый коэффициент.

Уравнения имели высокую адекватность R>0,762. Достоверность моделей оценивалась по критерию Фишера (F>3 - достоверно). Величина средних ошибок варьировала для первого уравнения - 1,3-4,1см; для второй модели - 2,4-7,1 см. Следует отметить, что на большинстве пробных площадей коэффициент а (точка пересечения оси ординат) незначим (р>0.05). Коэффициент b значим для обоих уравнений.

Степень различия в соотношении диаметров демонстрирует графический анализ (рисунок 1). Линии построены по выровненным значениям для зависимости d_1.3=f(d_п). Форма указывала на гантелеобразный характер прямых с точкой перегиба 35 см.

Рисунок 1 - Линейная связь d_1.3=f(d_п) (пробные площади Каннского района)

Объединение материала по муниципальным районам позволило получить модели линейного вида (таблица 2).

Расположение линий выявило следующие закономерности.

- Веерность прямых (Большемуртинский район).

- Параллельность прямых (Дзержинский район).

- Слабая веерность прямых (Северо-Енисейский район).

- Параллельность прямых (Козульский район).

- Гантелевидные прямые (Каннский район).

- Совпадение прямых (Курагинский район).

- Веерность и разброс прямых (Абанский район).

- Совпадение прямых (Казачинский район).

Таблица 2 - Модели и их характеристики по муниципальным районам

Незначимыми оказался коэффициент а Дзержинского, Северо-Енисейского, Абанского, Козульского районов для модели d_п=a+b*d_1.3. Уравнения достоверны с ошибкой 2,3-4,3 см и корреляцией 0,928 и выше.

Сравнение рядов производилось по формуле В.В. Загреева [3]:

Х_ср=200*

где Х_ср- среднеквадратический процент отклонений сравниваемых рядов, %;

a и b - попарно сравниваемые данные;

n - число сравниваемых пар, шт.

На рисунке 2 представлен обобщенный график выровненных линий по лесным районам.

Рисунок 2 - Зависимость диаметра на высоте груди от диаметра на высоте пня деревьев пихты сибирской по лесным районам

Степень различия рядов оказалась следующей: Большемуртинский - Курагинский районы - 19,7 %; Большемуртинский - Северо-Енисейский районы - 16,1 %; Северо-Енисейский - Курагинский районы - 15,9 %; Курагинский - Казачинский районы - 14,2 %; Курагинский - Абанский районы - 14,1 %; Большемуртинский - Дзержинский районы - 14,1 %; Канский - Курагинский районы - 13,8 %; Большемуртинский - Канский районы - 13,7 %; Северо-Енисейский - Абанский районы - 13,6 %; Дзержинский - Курагинский районы - 12,7 %; Северо-Енисейский - Казачинский районы - 12,6 %; Козульский - Курагинский районы - 12,1 %; Северо-Енисейский - Козульский районы - 9,8 %; Большемуртинский - Козульский районы - 9,5 %; Канский - Абанский районы - 9,2 %; Дзержинский - Абанский районы - 9,0 %; Дзержинский - Казачинский районы - 8,9 %; Канский - Казачинский районы - 8,7 %; Большемуртинский - Казачинский районы - 5,5 %; Большемуртинский - Абанский районы - 6,3 %; Козульский - Канский районы - 5,9 %; Дзержинский - Козульский районы - 4,9 %; Северо-Енисейский - Канский районы - 4,5 %; Козульский - Казачинский районы - 4,3 %; Козульский - Абанский районы - 4,3 %; Дзержинский - Северо-Енисейский районы - 3,9 %; Абанский - Казачинский районы - 1,9 %; Дзержинский - Канский районы - 1,4 %.

Дифференциация различий (1,4 - 19,7 %) позволяет разделить районы на однородные группы, что не является задачей данной статьи.

Применение расчетных моделей возможно только при приемлемой величине ошибки. С целью установления распределения погрешностей использовали графический анализ (рисунок 3).

Величина остатков варьировала в значительной степени в зависимости от объема выборки и района. В модели d_1.3= a + b*d_п максимальные погрешности не превысили следующие пределы: Дзержинский район (-7,7 - +11,1 см), Большемуртинский район (-5,3 - +7,5 см), Северо-Енисейский район (-7,4 - +5,7 см), Козульский район (-6,9 - +7,4 см), Канский район (-19,5 - +9,9 см), Курагинский район (-11,9 - +5,2 см), Казачинский район (-5,6 - +10,7 см), Абанский район (-9,5 - +7,8 см).

Для уравнения d_п= a + b*d_1.3 пределы ошибок составляли следующую величину: Дзержинский район (-14,9 - +12,2 см), Большемуртинский район (-10,4 - +11,4 см), Северо-Енисейский район (-7,4 - +10,6 см), Козульский район (-8,5 - +11,0 см), Канский район (-8,8 - +26,3 см), Курагинский район (-4,3 - +13,9 см), Казачинский район (-15,1 - +10,5 см), Абанский район (-9,9 - +15,2 см).

Рисунок 3 - Остатки зависимостей уравнений d_1.3 =f(d_п) и d_п =f(d_1.3) по лесным районам

Выводы

В результате можно констатировать.

- Регрессии для зависимостей d_1.3 =f(d_п) и d_п =f(d_1.3) характеризовались линейной формой.

- Величина ошибок по районам варьировала в широких пределах.

- Построение всеобщих таблиц приведет к значительному увеличению ошибок, поэтому необходимо составлять местные нормативы.

Список литературы

Harmon, M.E. Ecology of Coarse Woody Debris in Temperate Ecosystems / M.E. Harmon [и др.] // Adv. Ecol. Res. - № 15. - 1986. - p. 133-202.

Об утверждении перечня лесорастительных зон и лесных районов Российской Федерации // Пр. МПР РФ от 28 марта 2007 г. № 68. - 12 с.

Загреев, В.В. Географические закономерности роста и продуктивности древостоев / В.В. Загреев. - М.: Лесн. пром-ть, 1978. - 240 с.

Размещено на Allbest.ru