2. Сучасні методи моделювання росту та продуктивності деревостанів

Математичне моделювання росту лісу з використанням електронно-обчислювальних машин вважається відносно новим напрямом в лісотаксаційній науці. Основоположником цього напряму досліджень вважається проф. К.Є.Нікітін. У подальшому моделюванням ходу росту лісу займалися В.В.Антанайтіс, М.М.Свалов, І.Я.Лієпа, А.З.Швиденко, С.Н.Сєннов та багато інших дослідників. Застосування системного підходу змінив напрям використання моделей від вирішення вузьких, спеціальних питань до застосування їх в системі контролю та управління лісовими ресурсами: таксації насаджень, оцінки режимів догляду, прогнозування продуктивності деревостанів. Моделі росту насаджень займають важливе місце в лісокористуванні, лісовідновленні, лісомеліорації.

За D.Munro, необхідно дотримуватися трьох принципів у моделюванні росту насаджень:

1. основна одиниця моделювання – це частина окремого дерева, моделюючи яку, необхідно мати інформацію про таксацію частин стовбура, виміри крони, оцінку біологічної конкуренції дерев та їх просторове розміщення в системі координат;

2. основна одиниця моделювання – це окреме дерево, передбачає як вихідні дані таксаційні ознаки дерев, але без урахування їх просторового розміщення та даних таксації окремих частин деревного стовбура;

3. основна одиниця моделювання – це деревостан, моделі будуються для сукупності насаджень за середніми таксаційними показниками.

Моделювання окремих частин дерева набуло поширення в Північній Америці. Це – відомі моделі Невнова, Лея, Ліна, Белли, Мітчела, Арнея, в яких суттєвим фактором виступав фактор конкуренції окремих дерев, що визначався як певна функція діаметра стовбура на висоті 1,3 м. Так, Невнов показав вплив просторових розподілів дерев на відпад, Белла розробив ітеративний алгоритм для визначення меж впливу конкуренції, Арней довів, що в імітаційних моделях можна використовувати поточний приріст окремого дерева за 5 років. Лін розробив імітаційну модель для прогнозування поточного приросту деревостану, де змінними виступали індекс умов місцезростання, вік, площа живлення дерева, діаметр чи відповідно висота дерева.

Практичне застосування таких моделей обмежене. Не завжди є в наявності інформація про просторове розміщення дерев та таксаційні характеристики окремих частин дерева, а щоб отримати її, потрібно чимало коштів. Обробка на ПК займає багато часу. Але необхідно мати на увазі, що моделі такого типу дають детальну інформацію про вплив лісогосподарських заходів (схем посадки, рубок догляду, добрив) на ріст лісу.

Моделі другого типу знайшли своє використання при створенні системи прийняття рішень та альтернативної оцінки ведення лісового господарства. Для цих моделей характерна залежність відносного приросту за висотою, діаметром і об’ємом від таксаційних характеристик дерева та таких факторів, як відстань між деревами, температура навколишнього середовища, кількість опадів, тривалість вегетаційного періоду тощо. Моделювання режимів рубок догляду виконується імітацією будови деревовостану за діаметром з прогнозуванням приросту за сумою площ поперечних перерізів, вирубуваної частини, кількості дерев. Такий принцип моделювання поширений у Скандінавських країнах. Для визначення функції приросту використовується як аналітичний спосіб моделювання ходу росту насадження (математична теорія, сумісність приросту і загальної продуктивності насадження), так і емпіричний.

Існують три типи таблиць ходу росту:

• для нормальних деревостанів (чисті за складом, високоповнотні та високопродуктивні, що виросли без помітного відхилення від природного ходу розвитку під впливом антропогенних та інших факторів), де відображені зміни таксаційних показників деревостанів із часом, у даних умовах місцезростання мають найбільші суми площ поперечних перерізів та запасів на гектарі. Оскільки деревостани трапляються рідко, таблиці ходу росту останніх мають обмежене застосування;

• для модальних деревостанів (найпоширеніших деревостанів, що часто зустрічаються в природі), де відображена динаміка середніх таксаційних показників деревостанів;

• для оптимальних (еталонних) деревостанів, де відображена динаміка таксаційних показників деревостанів, що відповідають певним критеріям оптимальності.

Дослідження продуктивності насаджень, методи вивчення ходу росту деревостанів та формування таблиць почалися більше як 100 років тому, але безперервно продовжуються та удосконалюються, а в останні роки набули особливої актуальності.