Типы роста древостоев

Ход роста деревьев и насаждений стал предметом изучения с самого начала зарождения лесного хозяйства. Первые таблицы хода роста в нашей стране были составлены в 40-х годах ХIХ столетия А.Р. Варгасом де Бедемаром.

К настоящему времени усилиями многих поколений отечественных и зарубежных исследователей составлено очень большое число таблиц хода роста, характеризующих рост и продуктивность насаждений разных древесных пород, географических районов и условий местопроизрастания. Только в нашей стране их насчитывается около 500 наименований (свыше 2 тыс. рядов роста).

Сравнительный анализ данных этих таблиц показывает, что среди них есть много сходных по динамике абсолютных значений таксационных показателей, а еще больше по темпу (скорости) изменения этих показателей. Это свидетельствует о возможности их группировки по сходству и различию и систематизации всего разнообразия линий хода роста по каждому таксационному показателю вокруг относительно небольшого числа типовых рядов роста.. В этом нетрудно убедиться, если путем несложных преобразований данные таблиц хода роста привести к сравнимому виду. Это можно сделать с помощью метода индексов, когда одно из значений таксационного показателя возрастного ряда (например в 100 лет) принять за единицу (за 100 или 1000), а в остальных возрастах выразить в долях от него (табл. 5).

Как следует из таблицы, ход роста древостоев, относящихся к разным природным районам и условиям местопроизрастания, хотя и различен по абсолютным значениям высот, но почти полностью идентичен по темпу (скорости) изменения с возрастом их относительных значений, т. е. эти древостои могут характеризоваться одним типом роста в высоту.

5. Ход роста в высоту сосновых древостоев (в абсолютных и относительных величинах)

Осуществив подобное преобразование всех таблиц хода роста и наложив полученные относительные (индексные) ряды динамики каждого в отдельности таксационного показателя (по породе) на общий график, выявляем поле кривых, охватывающее все природное разнообразие хода роста древостоев. Это ограниченное в относительно узких пределах поле кривых можно, разделить (с заданной точностью) на ряд полосок и каждую из них характеризовать некоторой средней (типичной) кривой, совокупность которых и образует систему типовых рядов хода роста.

Пример такой системы для роста в высоту сосновых насаждений представлен в табл. 6, а ее графическое отображение на рис. 6.4.

6. Типовые ряды хода роста в высоту сосновых древостоев

Аналогичные системы типовых рядов роста составлены по всем таксационным показателям для основных лесообразующих пород страны.

Таким образом, тип роста - это численный показатель, характеризующий относительную скорость (темп) изменения таксационного показателя (высоты, диаметра, запаса и др.) во времени, т. е. это динамический показатель, определяющий вид кривой хода роста. Установлено, что в нормальных насаждениях порядковый номер типа роста в 75...80% случаев сохраняется без изменения на протяжении всей их жизни.

Система типов роста представляет собой сводку систематизированных с определенной (заданной) градацией типовых моделей роста по отдельным породам и таксационным показателям. Эта система имеет всеобщее значение, она охватывает и моделирует все природное разнообразие линий роста насаждений, развивавшихся без нарушения естественного хода их развития. По ним, зная класс роста (значение таксационного показателя в исходном 100-летнем возрасте) и порядковый номер типа роста, можно определить (восстановить, контролировать прогнозировать) ход роста насаждений любого района и условий местопроизрастания.

Подобная типизация, сокращая до целесообразного минимума число рядов роста, позволяет:

• осуществить классификацию существующих таблиц хода роста по их сходству и различию, дать им качественную оценку (выявить и устранить недостатки) и привести все таблицы хода роста в единую и строгую систему;

• выявить общие закономерности и численно охарактеризовать географические различия и особенности роста насаждений различных древесных пород, районов и условий местопроизрастания;

• разработать более эффективную методику составления таблиц хода роста;

• разработать таксационное районирование лесов и построить единую для страны систему общих, и региональных нормативов для лесоинвентаризационных работ.

МЕТОДЫ СОСТАВЛЕНИЯ ТАБЛИЦ ХОДА РОСТА

Метод повторных наблюдений на постоянных пробных площадях.

При этом методе в избранном для изучения молодом насаждении закладывается постоянная пробная площадь, на которой производятся все необходимые первоначальные измерения и устанавливается ее исходная таксационная характеристика (число деревьев, состав, средние высота и диаметр, запас и др.). Затем в течение длительного периода времени (в пре- деле, в течение всей жизни насаждения) на этой постоянной пробной площади ведутся периодически повторяющиеся (через каждые 5...10 лет) аналогичные наблюдения и измерения. В результате полученные данные позволяют проследить динамику всех таксационных показателей в различные возрастные периоды жизни насаждения и составить табличную модель его роста и развития.

Среди всех методов составления таблиц хода роста изложенный метод наиболее точен и надежен. Однако, учитывая то, что продолжительность жизни многих древесных пород исчисляется десятками и даже сотнями лет, организовать преемственность таких длительных наблюдений и обеспечить сохранность объектов исследований очень сложно. Поэтому составленных этим методом таблиц хода роста практически нет или они ограничиваются только определенным возрастным периодом жизни насаждения.

С целью сокращения периода наблюдений и составления таблиц хода роста в более короткие сроки (10...20 лет), можно рекомендовать следующее (Гейер, 1857). В нескольких насаждениях, различающихся по возрасту на 20...30 лет, но относящихся к одному естественному ряду роста и развития, одновременно закладываются постоянные пробные площади, на которых с интервалом в 5 лет проводятся повторные (3...4 -кратные) обмеры и вычисляются все необходимые для составления таблиц хода роста таксационные показатели. При этом под естественным рядом понимается совокупность разных по возрасту, но однородных по биологическим и экологическим признакам (классу бонитета и типу, леса) насаждений, характеризующихся одинаковым ходом роста и развития.

Полученные на всех пробных площадях данные отдельно по каждому таксационному показателю (например, средней высоте) наносят на один общий график, на котором по оси абсцисс откладывают возрасты, а по оси ординат - средние высоты (рис. 6.5). Если концы отрезков кривых, полученных по данным отдельных пробных площадей, близки между собой и являются как бы продолжением один другого и их можно заменить одной общей кривой хода роста в высоту, то можно быть уверенным, что объекты наблюдений выбраны правильно, так как пробные площади заложены в однородных насаждениях, характеризующих один естественный ряд роста и развития. Если же данные какой-либо пробной площади будут сильно отличаться от общей кривой, то она, исключается из дальнейшего анализа, как относящаяся к другому ряду роста.

С аналогичных графиков, построенных по остальным таксационным показателям, снимают их выравненные значения для всего возрастного диапазона и таким образом получают данные для составления таблиц хода роста.

Достоинством метода, помимо сокращения времени на составление таблиц хода роста, является то, что он позволяет выявить величину отпада и общую продуктивность насаждения. Но несмотря на это, метод применяется редко, так как для его реализации требуется все же достаточно продолжительный (10 ..20 лет) период времени.

В научно-исследовательских работах и производственных условиях при необходимости составления таблиц хода роста в еще более сжатые сроки (1...2 года) чаще применяют другие методы, основывающиеся на данных однократных обмеров разных по возрасту насаждений, в которых закладываются временные пробные площади. Основным условием, определяющим качество таблиц хода роста при этих методах их составления, является правильный выбор насаждений, относящихся к одному естественному ряду роста и развития. В зависимости от того, как решается эта задача, различают несколько методов: аналитический, или метод указательных насаждений, статистический, или метод полосок, ЦНИИЛХа, ВНИИЛМа, типологический и их различные комбинации.

Метод указательных насаждений. Разработан в середине прошлого века (Т. Гартиг, 1847; Р. Гартиг, 1865) и развит трудами многих зарубежных и отечественных ученых.

Характерной особенностью метода является то, что подбор различающихся по возрасту насаждений одного естественного ряда роста и развития для закладки в них пробных площадей, производится не только по сходству условий местопроизрастания (типа леса) и режима выращивания, но и данных анализов стволов модельных деревьев. Для этого в высокополнотном (нормальном) и наиболее старом, так называемом указательном насаждении, отнесенном к выбранному для исследования типу леса (если таблицы составляются по типам леса) или классу бонитета (если в основу таблиц положен класс бонитета), закладывается пробная площадь. На ней перечислительными и измерительными методами определяют все таксационные показатели: среднюю высоту, средний диаметр, число деревьев, сумму площадей сечений, запас и т. д. Затем из числа наиболее крупных (имеющих нормальный рост в течение всей жизни) деревьев срубают несколько (3...5) моделей и производят их полный анализ, который позволяет установить ход роста этих деревьев по высоте, диаметру и видовому числу. По этой причине метод иногда называют аналитическим.

Руководствуясь выявленными путем анализа линиями хода роста (прежде всего в высоту), подыскивают другие, более молодые по возрасту насаждения, следя за тем, чтобы они по своим таксационным признакам, условиям местопроизрастания (типу леса) и режиму выращивания соответствовали показателям указательного насаждения.

Чтобы убедиться, что подобранные насаждения относятся к одному естественному ряду роста и развития, еще до закладки пробных площадей в них аналогичным порядком отбирают (из числа наиболее крупных), срубают и анализируют по несколько модельных деревьев.

Данные анализов всех моделей наносят на один общий график, где по оси абсцисс откладывают возрасты, а по оси ординат - высоты (диаметры).

Близкое совпадение линий динамики этих показателей с данными указательного насаждения свидетельствует о том, что подобранные насаждения относятся к одному естественному ряду роста и развития -(составляют отдельные его звенья). На рис. 6.6 показана схема расположения древостоев, относящихся к одному естественному ряду.

В подобранных таким путем насаждениях закладывают временные пробные площади, на которых обычным порядком определяют все таксационные показатели. В результате получают последовательный ряд данных, характеризующих изменение с возрастом таксационных показателей одной линии развития, начиная с самого молодого и кончая указательным насаждением. После графического или аналитического выравнивания полученных данных производят их взаимную увязку и составляют таблицы хода роста.

Число пробных площадей n, необходимое. для составления таблицы хода роста одного ряда развития, рассчитывают, исходя из заданной точности р определения таксационных показателей (обычно запаса) и их изменчивости C по формуле n=(t*Vd/P)²

Так, для достижения точности ±10% в определении запаса (при его изменчивости ±17 % ) и первом пороговом уровне доверительной вероятности (Р=0,683) необходимо заложить 3 пробные площади на каждый класс возраста: п=17²/10²=2,9=3. На втором пороговом уровне при t=1,96 объем выборки должен быть почти в два раза больше (6 ПП).

Общее число пробных площадей для всего ряда развития равно произведению этой величины на число классов возраста. Так, при возрасте указательного насаждения 160 лет и 20-летних классах возраста оно равно: n=3(160:20) =24.

Размеры пробных площадей выбираются с таким расчетом, чтобы число деревьев на каждом из них было около 200 (в молодняках несколько больше, а спелых и перестойных насаждениях несколько меньше).

Достоинством изложенного метода является то, что он обеспечивает объективный подбор насаждений одного естественного ряда и позволяет за короткий срок собрать необходимый для составления таблиц хода роста полевой материал. Недостатком его следует считать отсутствие уверенности в правильном выборе самого указательного насаждения, что может от- разиться на точности подбора остальных более молодых звеньев этого ряда.

Метод ВНИИЛМа. Основывается на выявленных закономерностях в ходе роста насаждений. Главной отличительной особенностью метода является то, что для выявления динамики всех основных таксационных показателей (высоты, диаметра, суммы площадей сечений, видового числа и текущего прироста по запасу) насаждений используются предложенные выше системы типовых моделей роста (см. табл. 6). Это позволяет резко сократить необходимый объем экспериментального материала и составлять таблицы хода роста по данным пробных площадей, закладываемых лишь в трех опорных возрастах: начале, середине и конце исследуемых рядов роста. Восстановление линии роста во всех промежуточных возрастах осуществляется с помощью типовых моделей, подбираемых либо непосредственным сравнением табличных и опытных данных в опорных возрастах (такое сравнение можно делать и графически), либо путем вычисления и сравнения числовых показателей К характеризующих тип кривой хода роста:

где Т₁ Т₂ Т₃ - значения таксационного показателя в начале, середине и в конце ряда.

Пример. Допустим, что по данным пробных площадей, характеризующим рост сосновых насаждений одного ряда развития, получены следующие значения средних высот, м: в 50 лет 13,8, в 100 лет 21,3, 150 лет 24,2. Вычис- ленный по этим данным коэффициент К равен: К=(24,2 - 13,8):21,3=0,488.

А налогичные коэффициенты, полученные по данным таблицы типов роста в высоту (см. табл. 6), равны:

Сравнение К, полученного опытным путем с табличными показывает, что экспериментальный ряд может быть характеризован 8 (точнее 7,8) типом ро- ста.

Теперь, чтобы восстановить ход роста в высоту всего исследуемого ряда, достаточно умножить значение абсолютной высоты в 100 лет (21,3 м) на индексы высот таблицы типов роста для 8 (точнее 7,8) типа роста (табл. 7).