4.2 Методика исследования

Необходимые данные для дипломного проектирования были собраны в лесах Логойского лесхоза. В соответствии с темой дипломного проекта были заложены 6 пробных площадей. Исходя из задания для дипломного проектирования, на данных площадях предстояло выполнить сплошную перечислительную таксацию древостоев.

Закладка пробных площадей производится для получения достоверных данных по таксационным и качественным показателям деревьев и древостоев, изучения строения, роста и производительности древостоев, их дешифровочных признаков, проверки математических моделей и лесотаксационных нормативов.

Правила закладки пробных площадей и объем проводимых на них работ определены ОСТ 56-69-83 «Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки».

Место для закладки пробных площадей выбирается в наиболее характерной по лесоводственно-таксационным признакам и условиям произрастания части обследуемого выдела, не ближе 30 метров от дорог, прогалин, квартальных просек и других мест, оказывающих влияние на изменение изучаемых признаков. От правильного выбора места для закладки пробной площади зависит достоверность и ценность полученных данных.

Форма пробных площадей может быть как прямоугольная, так и квадратная. Величина пробных площадей (F, м²) зависит от породы, возраста, полноты, типа леса, варьирования таксационных показателей. Его определяют по формуле:

F = n · L², (2.1)

где n – минимальное количество деревьев на пробной площади, шт.;

L – среднее расстояние между деревьями, м.

Величина пробной площади зависит от древесной породы, возраста, условий местопроизрастания. При установлении размера пробной площади обязательным условием является наличие минимального числа деревьев. В лесохозяйственной практике число стволов принимается равным: в молодняках – не менее 400–500 шт., в средневозрастных – 150–200 шт., в спелых – 200–250 шт., в перестойных – 150–200 шт. В нашем случае мы набирали 200 шт.

В нашем случае пробные площади прямоугольной и квадратной формы, размеры колеблются в пределах от 0,3 до 1,0 га.

Пробные площади ограничиваются от выдела визирами шириной 0,3 м, снимаются с указанием румбов и длин сторон и привязываются к существующей квартальной сети.

Если точность задается в относительных величинах, минимальное число деревьев на пробной площади рассчитывают по формуле:

n = t² V² / p² (2.2)

где t – критерий Стьюдента;

V – коэффициент вариации;

р – заданный процент точности.

Для характеристики древесной растительности на пробной площади осуществлялся сплошной индивидуальный перечет деревьев мерной вилкой в пределах каждого яруса и древесной породы путем замера диаметра дерева на высоте груди (1,3 м) с одновременным распределением их по качественным категориям. Перечет ведется по ступеням толщины.

Качественные категории (деловые и дровяные) деревьев устанавливались в зависимости от длины деловой части в комлевой половине ствола. Деловые – деревья, у которых длина деловой части у комлевой половины составляет 3 м и более, дровяные – деревья с длиной деловой части менее 3 м.

Возраст древостоя определялся путем подсчета годичных колец на срубленных пнях, с помощью возрастного буравчика, врезаемого в дерево, или по числу мутовок на стволах. Поскольку первый метод требует лесорубочного билета, он применяется крайне редко.

Подлесок на пробной площади учитывался визуально. Обилие по шкале Друде или в баллах было определено по каждому виду растений с учетом степени проективного покрытия ими почвы в пределах пробной площади. Приводилась характеристика живого напочвенного покрова пробных площадей.

Для характеристики почвенно-грунтовых условий на каждой пробной площади закладывался почвенный разрез шириной 0,6–0,7 м, длиной 1,8–2,0 м, глубиной до 2 м. По механическому составу, цвету, структуре и другим внешним признакам выделены, описаны и зарисованы генетические горизонты, замерена их мощность. Генетические горизонты обозначают латинскими буквами А, В, С, подгоризонты – дополнительными цифровыми или буквенными индексами: А₀ – лесная подстилка; А₁ – гумусовый горизонт; А₂ – подзолистый горизонт; В₁, В₂, В₃ – иллювиальные горизонты; С – малоизмененная почвообразованием порода; D – подстилающая порода, генетически резко отличающаяся от почвообразующей; Т₁, Т₂, Т₃ – торфяные горизонты.

После описания всех генетических горизонтов с учетом факторов почвообразования, характера и степени увлажнения, механического состава верхнего генетического горизонта и степени выраженности почвообразовательного процесса (гумусность, оподзоленность) дано полное название почвы или почвенной разности.

Данные сплошного перечета деревьев по ступеням толщины и высотам служат в дальнейшем материалом для нахождения средних таксационных показателей. Средний диаметр древостоя определяется через площадь сечения среднего дерева как среднеквадратическая величина (D_m). Для того, чтобы установить средний диаметр необходимо: определить сумму площадей сечений на высоте груди всех деревьев по породам с помощью лесотаксационного справочника, а также площадь сечения среднего дерева путем деления суммы площадей сечения на общее число стволов; по средней площади сечения дерева определить средний диаметр при помощи таблиц или по формуле:

D_m = ( 2 √ g_ср / π ) / 10 000 , (4.1)

где D_m – средний диаметр древостоя, см;

g_ср – площадь сечения среднего дерева, м².

Среднюю высоту насаждения можно найти графически, используя закономерность, что среднему диаметру насаждений соответствует средняя высота. Для этой цели строится график. На оси абсцисс откладываются ступени толщины, а на оси ординат соответствующие диаметрам размеры высот. Такое соответствие диаметров и высот можно получить по данным обмеров модельных и учетных деревьев, взятых на пробных площадях.

Кроме графического способа среднюю высоту вычисляют по регрессионным моделям связи или используя средние высоты отдельных ступеней толщины и суммы площадей сечения деревьев этих же ступеней (формула Лоррея):

Н_ср = ( h₁ g₁ + h₂ g₂ + … + h_n g_n ) / G, (4.2)

где Н_ср – средняя высота насаждения, м;

h – средние высоты по ступеням толщины, м;

g – суммы площадей сечения деревьев по ступеням толщины, м².

Запас насаждения определяется для каждого элемента леса с использованием объемных таблиц с двумя входами по диаметру и высоте. По диаметру и высоте находят сначала объем одного ствола, а затем, умножая его на количество стволов данной ступени, запас ступени. Общий запас на пробе определяется по формуле:

М = V₁ N₁ + V₂ N₂ + … + V_n N_n, (4.3)

где М – общий запас на лесосеке, м³;

V₁, V₂,…, V_n – объем одного дерева ступени толщины, м³;

N₁, N₂,…, N_n – число деревьев по ступеням толщины, шт.

Полнота устанавливается по соотношению суммы площадей сечения таксируемого насаждения с площадью сечения нормального насаждения при полноте 1,0, показанной в таблицах хода роста или в таблице стандартных сумм площадей сечений и запасов нормальных насаждений при полноте 1,0.

Состав древостоя определяется в долях участия каждой породы в общем запасе. Класс бонитета определяется при помощи общебонитировочной шкалы проф. М. М. Орлова по среднему возрасту, средней высоте и происхождению. Класс товарности устанавливается по выходу деловой древесины в процентах от запаса.

Кроме перечисленных таксационных показателей вычисляют среднее видовое число по формуле:

F = M / G H, (4.4)

где F – видовое число;

М – запас древостоя, м³;

Н – средняя высота, м;

G – сумма площадей сечения, м².

Для установления среднего объема хлыста общий запас древостоя делят на количество деревьев.

По данным перечислительной таксации древостоя для каждой лесосеки вычисляются таксационные показатели древостоя: средний диаметр, средняя высота, сумма площадей сечений, запас, число деревьев, среднее видовое число, средний объем ствола.4.3 Объекты исследования

В соответствии с выданным заданием для дипломного проектирования были заложены 6 пробных площадей в спелых и приспевающих сосновых насаждениях разных типов леса, I и II классов бонитета, в типичных условиях для сосновых насаждений лесхоза. На всех шести участках была выполнена сплошная перечислительная таксация древостоев.

Сосна является самой светолюбивой породой среди хвойных древесных растений, она малотребовательна к влажности почвы. Встречается на бедных и богатых, влажных и сухих почвах, на песках и болотах, на супесях и суглинках. На дерново-подзолистых почвах сосна успешно растет при сравнительно широком интервале реакции почвенного раствора (от кислой до нейтральной). Но с переходом в сильно кислую, а также в щелочную среду, рост ее ухудшается. Произрастает в Западной Европе, Европейской части бывшего СССР, Сибири.

Все пробные площади заложены в древостоях с возрастом более 100 лет. Древесный ярус сосняков сложен сосной обыкновенной с небольшой примесью подроста ели и березы, встречающимся очень неравномерно. В подлесок входят: можжевельник обыкновенный, крушина ломкая, рябина. В живом напочвенном покрове преобладают мхи, такие как мох Шребера, дикранум, встречается черника, брусника и различные злаки.

Пробная площадь 1. Участок находится в 22 квартале, таксационном выделе 23. Подрост представлен березой. Живой напочвенный покров представлен вереском, мхом Шребера, черникой, различными злаками. Почва дерново–подзолистая, слабооподзоленная, супесчаная, свежая.

Пробная площадь 2. Данный участок располагается в 42 квартале, таксационном выделе 16. Подрост представлен елью. Подлесок представлен рябиной. Живой напочвенный покров представлен мхом Шребера, брусникой, черникой и различными злаками. Почва дерново-подзолистая, слабооподзоленная, супесчаная, свежая.

Пробная площадь 3. Участок находится в 33 квартале, таксационном выделе 13. На выделе имеется еловый и березовый подрост. Подлесок представлен крушиной, можжевельником обыкновенным. Живой напочвенный покров представлен мхом Шребера, черникой и брусникой. Почва дерново-подзолистая, оглеенная, слабооподзоленная, супесчаная, влажная.

Пробная площадь 4. Участок находится в 65 квартале, таксационном выделе 1. Подроста и подлеска нет. Живой напочвенный покров представлен мхом Шребера, черникой и другим разнотравьем. Почва дерново-подзолистая, слабооподзоленная, песчаная, свежая.

Пробная площадь 5. Участок находится в 30 квартале, таксационном выделе 20. Подрост представлен березой. В подлеске находится можжевельник. Живой напочвенный покров представлен вереском, мхом Шребера, черникой. Почва дерново-подзолистая, слабооподзоленная, песчаная, свежая.

Пробная площадь 6. Участок расположен в 22 квартале, таксационном выделе 19. Подроста и подлеска нет. Живой напочвенный покров представлен вереском, различными злаками. Почва дерново-подзолистая, слабооподзоленная, песчаная, свежая.

Для обработки экспериментального материала на ПЭВМ применялась программа CSPD для обработки подеревных перечетов, разработанная кафедрой лесоустройства.

Таксационные показатели всех пробных площадей представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Таксационные показатели сосновых насаждений

№ ПП	Сос-тав	Класс бонитета тип леса	Возраст, лет	Средние			Сумма площадей сечений, м2/га		Число деревьев, шт./га		Запас, м3/га		Относи-тельная полнота
				Высота, м	Диа-метр, см
1	10С	III С. вер.	115	21,6	24,9	24,7		506		246		0,71
2	10С	II С. мш.	100	24,0	29,8	22,5		322		242		0,63
3	10С	II С. чер.	100	24,1	34,6	23,7		252		253		0,66
4	10С	II С. мш.	100	24,0	28,9	23,5		358		250		0,66
5	10С	III С. вер.	110	22,9	29,9	24,6		349		255		0,69
6	10С	III С. вер.	115	21,6	25,4	24,9		489		248		0,73

С помощью этой программы вычисляем следующие таксационные характеристики древостоев: состав, средняя высота по Лоррею, средний диаметр, сумма площадей сечений, общий запас, запас деловых стволов, запас сухостоя, видовое число, общее число стволов, число деловых стволов, число сухостойных стволов, общий объем деловой древесины, объем крупной, средней, мелкой деловой древесины, дров, ликвида, отходов, ликвида из кроны. Следует иметь в виду, что для перечетов, содержащих ступени толщины, выходящие за пределы, охватываемые сортиментными таблицами Ф. П. Моисеенко, могут возникнуть значительные ошибки в получаемых результатах за счет необходимости экстраполирования данных из сортиментных таблиц. Полученные в результате расчета таксационные показатели приведены в таблице 4.1. Распечатка результатов работы программы CSPD дана в приложении Б.

Данные почвы обладают не только свойствами, характерными для развития подзолистого процесса, но и рядом свойств, придающих им специфические особенности. Несмотря на ряд отрицательных свойств (низкое содержание гумуса, малое содержание калия и фосфора, невысокое плодородие) эти почвы весьма благоприятны для произрастания сосновых насаждений высоких классов бонитета.