4.ТАКСАЦИЯ РАСТУЩИХ ДЕРЕВЬЕВ

ИИХ РАЗНОРОДНЫХ СОВОКУПНОСТЕЙ

4.1. Видовое число ствола

Особенностью таксации растущих деревьев является недоступность точных замеров на различных протяжениях ствола многих таксационных показателей, в т.ч. диаметров сечений и высоты, а отсюда – и объема ствола.

Поэтому в таксации леса Н.Х. Паульзеном (1800) была высказана идея о сравнении объемов стволов с кубатурой правильных стереометрических тел вращения. В качестве последнего был принят цилиндр. Этот показатель впоследствии получил название «видовое число».

Видовое число есть отношение объема дерева или его части к объему одномерного цилиндра, имеющего с деревом одинаковую высоту, с основанием, равным площади сечения ствола на определенной высоте в нижней его части.

Различают видовые числа:

где gh –площадь сечения ствола на высоте h; Н – общая высота ствола (дерева);

gi – площадь сечения оцениваемых сучьев на расстоянии l от их основания;

lcуч – общая длина тех или иных сучьев.

Впервые в мировой лесотаксационной практике в 1846 году в России Варгас-де-Бедемар ввел этот показатель под названием «коэффициент полнодревесности ствола» и на основе опытных данных составил таблицы средних видовых чисел для сосны, ели, березы и осины в зависимости от высоты. Установленные им общий характер изменения видовых чисел и их значения почти не отличаются от современных данных.

Видовое число не характеризует образующую ствола, а является лишь коэффициентом полнодревесности цилиндра. Оно используется в таксации леса для перехода от объема цилиндра к кубатуре ствола.

Видовое число правильных тел вращения определяется формулой

70

Однако вопрос о нормальных видовых числах еще изучен недостаточно.

Представляет практическое значение изучение связи между старым видовым числом и вторым коэффициентом формы q2 стволов.

Из анализа формул (2.21) и (4.2) для правильных тел вращения вытекает соотношение

Вейзе (1904), исходя из формул объема ствола по срединному сечению и объема одномерного цилиндра, получил выражение

f q22.

Однако этот алгоритм справедлив лишь для параболоида (r = 1). Для отдельных стволов при этом погрешности могут достигать ± 20…25 %.

Кунце (1891), исследуя зависимость между названными показателями, пришел к выводу

где С – постоянная величина для древесной породы (по сосне – 0,20;

ели – 0,21; буку – 0,22…0,23).

Однако позднейшие исследования (Дворецкий, 1956) показали, что значение коэффициента С зависит не от древесной породы, а от высоты и q2 стволов и составляет в пределах 0,15…0,24.

Гуттенберг (1915) вводит новый поправочный показатель r, названный им фактором среды:

равный для сосны, ели, бука 0,68; пихты – 0,70.

А.Н. Карпов (1955) пришел к выводу, что видовое число ствола определяется выражением

где x q2 H 2,6 .

H 1,3

А. Шиффель (1899) на основе анализа материала по ели установил видовое число, по которому ошибки не превышают ± 3 %:

Согласно Фрике (1908), видовое число, выраженное через коэффициенты формы ствола на десятых долях высоты, может быть определено по формуле

72

По литературным данным, указанная зависимость справедлива лишь для стволов высот более 20 м. В других случаях она показывает значительные погрешности.

Большую работу над выявлением зависимости видового числа от высоты и коэффициента формы q2 стволов провел проф. М.Е. Ткаченко (1911). Он пришел к выводу, что стволы хвойных и лиственных пород в насаждениях любых естественноисторических условий подчиняются одному и тому же закону формы стволов: при равных высотах и вторых коэффициентах формы стволы всех древесных пород имеют приблизительно равные видовые числа. Основываясь на этом законе, он составил таблицу всеобщих видовых чисел (табл. 4.1). Нормативы эти показаны во многих лесотаксационных справочниках и получили широкое применение.

Таблица 4.1 - Всеобщие видовые числа (по М.Е.Ткаченко)

М.Е. Ткаченко на основании закона формы стволов формулирует важный закон объемов древесных стволов: при одинаковых высоте, коэффициенте формы q2 и диаметре на высоте 1,3 м стволы всех древесных пород имеют приблизительно равные объемы.

Отмеченные законы являются краеугольным камнем теории и практики таксации леса.

Согласно исследованиям ряда авторов, в изменении старого видового числа древесных стволов в насаждениях проявляются следующие закономерности.

73

1.С увеличением высоты деревьев видовое число уменьшается. Обратная его зависимость при одинаковой высоте стволов наблюдается и от диаметра на высоте 1,3 м.

2.С ухудшением условий местопроизрастания леса при одинаковых возрастах древостоя видовые числа стволов возрастают. Эта тенденция сохраняется также при одинаковых средних высотах, но разных средних возрастах в этих насаждениях.

3.При прочих равных условиях с увеличением возраста древостоя видовые числа стволов повышаются. Для тонкомерных деревьев это более характерно, чем для толстомерных.

4.С увеличением полноты и густоты древостоя закономерно снижаются процент протяжения кроны и ее развитость, а следовательно, повышаются значения коэффициентов формы и видовых чисел стволов.

По исследованиям А. Шиффеля (1899), в разнородных совокупностях стволов выявлены следующие закономерности в изменении видовых чисел:

а) при одинаковых высотах ствола с увеличением коэффициента

формы q2 значения видовых чисел возрастают;

б) при одинаковых q2 с повышением высот стволов значения видовых чисел падают;

в) при одинаковых видовых числах с увеличением высоты стволов

значения коэффициента формы q2 повышаются.

Отметим, что форма ствола не находится в закономерных, точно определенных связях, взаимоотношениях с формой отдельных тел вращения, образованных по уравнению

y2 p xr .

При практической таксации возможны погрешности в определении видового числа стволов. В этом случае исходя из формулы объема стволов V = g1,3 ∙H∙f вытекает положение PV = ± Pf, т.е. процент ошибки в объеме равен проценту ошибки в его видовом числе.

Практическое значение видового числа заключается в возможности нахождения объема ствола через кубатуру одномерного цилиндра, в использовании средних значений видовых чисел для составления таблиц объемов стволов, в определении текущего прироста объема стволов

изапасов древостоев.

4.2.Математические методы определения объемов стволов

растущих деревьев

Применение дендрометров теоретически позволяет измерять диаметры на любых высотах ствола, а следовательно, определять объемы

74

растущих деревьев теми же способами, что и для срубленных стволов. Однако этот прием очень трудоемок. Поэтому в практике лесоучетных работ применяются приближенные математические формулы определения объемов стволов растущих деревьев, основанные на различных допущениях и упрощениях.

В 1929 г. Денцин вывел упрощенную формулу определения объемов стволов:

при условии f = 0,500 и h = 25 м. Высоту ствола, при которой по алгоритму получается практически правильный объем, он назвал оптимальнoй. Для стволов разных пород онa составляет: для сосны –

28 м, бука – 25 м, дуба – 24 м, ели – 19 + 0,2∙d1,3, пихты – 21 + 0,1∙d1,3. На каждый метр расхождения высот вносится поправка в объем ствола по

3…4 %.

Однако исследования проф. М.Л. Дворецкого (1956) показали, что размер оптимальной высоты и значения процентов поправок к полученным результатам зависят от величины коэффициента формы q2 стволов

(табл. 4.2).

Таблица 4.2 - Оптимальные высоты стволов в формуле Денцина

Н.И. Дементьев (1950) предложил другой вариант упрощенной формулы объема стоящих деревьев

V d 2 H K ,

ств 1,3 3

выведенную при значении q2 = 0,65 и f = 0,425. Значения поправочного коэффициента К зависят от величины q2:

где D1 – диаметр ствола на ¼ его высоты Н.

Все измерения по формуле (4.12) осуществляют в м.

75