Стандартизированная форма кривых высот деревьев сосны в условиях южной тайги Западной Сибири

¹ Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия;

² Таежинское лесничество Красноярского края, с. Новобирилюссы, Россия

Цель работы - выявление закономерностей связи высот и диаметров деревьев в сосновых насаждениях. В результате проведенных исследований установлено, что кривые высоте деревьев сосны в условиях южной тайги Западной Сибири характеризуются тремя стандартными формами: линейно-интенсивная (характерна для молодых насаждений), параболическая, наиболее часто встречающаяся форма (характерная для зрелых древостоев) и линейно-умеренная (характерна для перестойных древостоев). Полученные результаты позволяют вносить корректировки в кривые высот и определение разряда высот конкретных сосновых древостоев.

Ключевые слова: сосна, высота, форма, диаметр.

Abstract

Standardized form of height curves of pine trees under conditions of southern taiga of Western Siberia

Research article

Weiss A.A.^1, *, Ponomarenko D.V.²

¹ Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, Krasnoyarsk, Russia;

² Taiezhinsky forestry of the Krasnoyarsk Krai, vil. Novobirilussy, Russia

The goal of this work is to identify patterns of connection between the heights and diameters of trees in pine plantations. As a result, the authors found that the height curves of pine trees in the southern taiga of Western Siberia are characterized by three standard forms: linear-intensive (typical for young planting), parabolic, most common (typical for mature planting) and linear-moderate (typical for overstock planting). The results obtained allow us to make adjustments to the height curves and determine the category of heights of specific pine planting.

Keywords: pine, height, shape, diameter.

Введение

Кривой высот называют диаграмму зависимости высот деревьев в древостое от их диаметра на высоте 1,3 метра. График строят по данным измерения высот и диаметров (на высоте 1,3 м) у деревьев различных ступеней толщины ствола. На оси абсцисс откладывают диаметр деревьев, на оси ординат - соответствующие им высоты. Отметив точки, соответствующие высоте и диаметру, проводят кривую линию с таким расчетом, чтобы она проходила по кривой высот деревьев. Используют также при выборе разряда высот объемных или сортиментных таблиц при материальной оценке лесосек. Для этого показатели кривых высот деревьев по основным ступеням толщины сравнивают с таблицами разрядов высот и принимают для таксируемого древостоя тот разряд, табличные высоты которого для большей части ступеней толщины наиболее близки к установленным по кривой высот деревьев [1].

При построении кривых высот рекомендуется вычислять на основе обмеренных высот средние высоты по ступеням толщины и проводить плавную кривую через средние значения. Пользуясь кривой высот, можно найти высоту деревьев любого диаметра. Преимущество такого графика состоит в том, что он исключает произвольное проведение кривой высот при ограниченном числе точек [2].

Первая попытка по созданию унифицированных шкал хода роста была предпринята Б.Б. Зейде [3]. Анализируя множество естественных рядов роста, он предложил типовые шкалы хода роста древостоев, в которых таксационные показатели выражались в долях от значения таксационных показателей в 50-летнем возрасте. В дальнейшем работа по типизации хода роста была продолжена В.В. Загреевым, П.М. Верхуновым, В.В. Кузьмичевым, Ю.П. Демаковым и их последователями [4], [5], [6], [9].

В.К. Хлюстов и А.В. Лебедев [10] установили, что лесотипологическая типизация формы кривых роста во многом зависит от трофности и увлажнения почв.

Методика исследований

Общая методика исследования основывается на измерении ряда таксационных показателей в насаждениях, основным элементом которых являются древостои сосны обыкновенной. В каждом лесотаксационном выделе были измерены диаметры и высоты четырех модельных деревьев для каждой ступени толщины.

Измерения высот производились при помощи высотомера, в молодняках - при помощи мерного шеста. Всего указанные таксационные показатели замерены у 1007 деревьев.

Камеральная обработка данных, полученных на полевых работах, выполнена на компьютере с использованием табличного процессора Microsoft Excel.

Результаты исследований и их обсуждение

Цель работы - выявление закономерностей связи высот и диаметров деревьев в сосновых насаждениях.

Основные таксационные характеристики лесных насаждений, в которых производились замеры показателей модельных деревьев, приводятся в таблице 1.

Как следует из таксационного описания, насаждения исследуемые насаждения представлены как чистыми сосновыми, так и насаждениями, содержащими в составе 5-9 единиц сосны, а также березу, осину, кедр сибирский, ель и пихту. Во всех случаях основным элементом леса является древостой сосны обыкновенной. Таксационные характеристики древостоев сосны варьируют в следующих пределах: возраст древостоев - от 10 до 200 лет; средняя высота - от 1,5 до 28,6 м, при этом в качестве средней используется среднеарифметическая высота модельных деревьев.

В данной работе для определения зависимости высот деревьев от диаметров на высоте груди, построено 30 графиков кривых высот для каждого исследуемого участка. На рис. 1-3 представлены диаграммы с характерными формами кривых высот.

На основании визуального анализа диаграмм можно сделать вывод о разнообразии форм кривых. Такое разнообразие обуславливается, в первую очередь, возрастной структурой насаждений. Так, для молодняков,

находящихся в фазе активного роста, характерна кривая высот прямолинейной формы (рисунок 1А). Для насаждений, в которых присутствуют различные по возрасту и, соответственно, ступеням толщины деревья, характерна параболическая форма кривой высот (рисунок 1Б).

Таблица 1 - Таксационные характеристики насаждений

Для одновозрастных перестойных насаждений также характерна линейная форма кривой высот (рисунок 1В), однако разделение ее на фазы в данном случае невозможно, так как все деревья в насаждении вышли из фазы активного роста.

Выбор между линейно-интенсивной и линейно-умеренной стадией обусловлен значением коэффициента b, который определяет угол наклона линейной функции. При значении b>0,43 связь кривой высот характеризовалась линейно-интенсивной стадией в ином случае линейно-умеренной стадией.

Такую кривую можно разделить на две фазы: первая, в которой происходит активный рост при диаметрах с 8 до 35 см, и вторая, в которой проходит умеренный рост деревьев при диаметрах 35 см и выше.

Рис. 1 - Форма кривых высот (А-линейно-интенсивная; Б-параболическая; В-линейно-умеренная; Г-обратно-параболическая)

Исходные кривые высот были аппроксимированы уравнениями различного вида, все уравнения адекватны, при этом на некоторых лесных участках наблюдается высокая изменчивость высот по ступеням толщины. Облако точек наилучшим образом выравнивается двумя видами уравнений: линейного вида (y=a+b·x) и параболическим уравнением (y=a+b·x+с·x²) (таблица 2).

Таблица 2 - Параметры уравнений кривых высот сосновых насаждений

Окончание табл. 2 - Параметры уравнений кривых высот сосновых насаждений

Из представленных лесных участков 12 были аппроксимированы уравнениями линейного вида, 18 - уравнениями параболического вида. Это объясняется тем, что исследования проводились в насаждениях различного возраста, для которых характерны разные формы кривых высот: для молодняков, находящихся в фазе активного роста, - прямолинейной формы, которой соответствует уравнение линейного вида; для возрастных насаждений - параболической форме. Коэффициент детерминации варьирует от 0,18 до 0,99.

Заключение