Особливості повнодеревності та розмірно-якісна структура дерев забудованої частини м. Києва

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний аграрний університет

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

06.03.02 - лісовпорядкування та лісова таксація

Особливості повнодеревності та розмірно-якісна структура дерев забудованої частини м. Києва

Миронюк Віктор Валентинович

Київ - 2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному аграрному університеті Кабінету Міністрів України

Науковий керівник - доктор сільськогосподарських наук, професор, членкор УААН Строчинський Анатолій Адольфович, Національний аграрний університет, завідувач кафедри лісової таксації та лісовпорядкування

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, професор Юхновський Василь Юрійович, Національний аграрний університет, директор НДІ лісівництва та декоративного садівництва

кандидат сільськогосподарських наук Швець Михайло Іванович, Українське державне проектне лісовпорядне виробниче об'єднання „Укрдержліспроект”, провідний інженер Української лісовпорядної експедиції

Провідна установа - Український ордена „Знак пошани” науково-дослідний інститут лісового господарства та агролісомеліорації імені Г.М. Висоцького Державного комітету лісового господарства України, Національної академії наук України, лабораторія моніторингу і сертифікації лісів, м. Харків

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Лащенко А.Г.

Анотація

повнодеревність стовбур зелений господарство

Миронюк В.В. Особливості повнодеревності та розмірно-якісна структура дерев забудованої частини м. Києва. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.03.02 - лісовпорядкування та лісова таксація. - Національний аграрний університет Кабінету Міністрів України, Київ, 2007.

Дисертаційна робота присвячена вивченню біометричних параметрів дерев забудованої частини міста Києва, особливостей розмірно-якісної структури їхніх стовбурів та розробленню відповідних нормативів для матеріальної оцінки деревного запасу, який вирубується під час реконструкції міських зелених насаджень.

У роботі встановлено загальну характеристику насаджень системи зеленого господарства міста Києва та проаналізовано їхній сучасний стан. Відзначено особливості попередньої оцінки деревини в умовах міста та охарактеризовано основні методичні принципи опрацювання сортиментних таблиць.

Наведено результати вивчення повнодеревності стовбурів дерев міських зелених насаджень і встановлено параметри відповідних математичних моделей. На основі дослідження просторово-параметричних особливостей дерев визначено форму математичного зв'язку об'єму їхньої крони від діаметра. Розроблено об'ємні таблиці для дерев тополі італійської, тополі білої, акації білої, кленів ясенелистого та сріблястого залежно від висоти та діаметра стовбурів на висоті 1,3 м. Встановлено, що видові числа стовбурів дерев в умовах урбанізованого середовища систематично менші, а об'єм крони в кілька разів перевищує значення відповідних показників лісових аналогів.

Викладено результати вивчення особливостей розмірно-якісної структури деревних стовбурів в аналітичному та табличному вигляді. Використовуючи розроблені математичні моделі, опрацьовано принципово нові безрозрядні сортиментні таблиці для зазначених деревних порід, які виросли в умовах забудованої частини міст. Встановлено, що наявні нормативи, які використовуються у виробничій діяльності лісогосподарських підприємств, значно завищують відсоток ділової деревини для дерев об'єкта досліджень.

Ключові слова: забудована частина міста, зелені насадження, матеріальна оцінка, нормативи, математична модель, повнодеревність, об'єм, розмірно-якісна структура.

Аннотация

Миронюк В.В. Особенности полнодревесности и размерно-качественная структура деревьев застроенной части г. Киева. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.03.02 - лесоустройство и лесная таксация. - Национальный аграрный университет Кабинета Министров Украины, Киев, 2007.

Диссертационная работа посвящена изучению биометрических параметров деревьев в условиях застроенной части города Киева, особенностей размерно-качественной структуры их стволов и разработке соответствующих нормативов для материальной оценки древесного запаса, вырубаемого во время реконструкции городских зеленых насаждений.

Используя материалы инвентаризации объектов зеленого хозяйства города Киева установлено, что их общая площадь составляет около 56,5 тыс. га, 60% которой принадлежит лесному фонду. Около 22,3 тыс. га зеленых насаждений растет на территории городской застройки. Наибольшую площадь занимают насаждения ограниченного использования (11,6 тыс. га). Участие насаждений общего использования и специального назначения в зеленом хозяйстве Киева значительно меньше и составляет 5,5 и 5,2 тыс. га соответственно. Отмечено, что состояние городских насаждений требует проведения комплекса лесохозяйственных мероприятий, направленных на улучшение их эстетического вида и усиление экологических функций.

На основании статистического анализа опытных материалов доказано отсутствие существенных различий между средними значениями и дисперсиями между видовыми числами древесных стволов, выросших в составе разных категорий зеленых насаждений. Сравнение вычисленных и критических значений статистических критериев (t-критерия Стьюдента и F-критерия Фишера) разрешает на 5%-м уровне значимости отклонить гипотезу о существовании различий между видовыми числами деревьев кленов ясенелистого и серебристого. Это позволило для каждой древесной породы разрабатывать единственную математическую модель объема деревьев.

Отмечено, что во время реконструкции городских зеленых насаждений возникает необходимость в таксации совокупностей деревьев, отобранных из территориально отдаленных мест. Использование с этой целью разрядных сортиментных таблиц может привести к значительным ошибкам, вызванным несоответствием табличных и фактических значений высоты деревьев. При этом более целесообразно разработать нормативы, входами в которые являются диаметр и высота каждого дерева.

За результатами корреляционно-регрессионного анализа эмпирических данных установлено, что в качестве математической модели видовых чисел стволов тополя итальянского может использоваться их зависимость только от диаметра. Для деревьев тополя белого и акации белой с точки зрения адекватности оптимальными оказались многофакторные зависимости показателей полнодревесности, аргументами в которых выступают диаметр и высота деревьев.

Установлено, что морфометрические параметры деревьев клена в условиях городской среды имеют свою специфику. Достигнув диаметра 24 см, их ствол состоит из нескольких скелетных веток, что не позволяет определить его центральную ось, а, следовательно, и полнодревесность. В результате поиска математической модели объема найдено значимую зависимость видовых чисел деревьев от диаметра. Для определения объема ствола использовано связь процента объема ствола от его высоты до разветвления, и диаметра на высоте 1,3 м. При этом общая высота дерева исключается из регрессионного уравнения на 5%-м уровне значимости.

В результате изучения пространственно-параметрических особенностей деревьев в условиях городской среды получены параметры математических моделей процента объема кроны, на основании чего следует отметить, что он значительно превышает аналогический показатель деревьев, выросших в лесной среде. В свою очередь, сравнение видовых чисел стволов деревьев городских насаждений с лесными аналогами доказывает, что полнодревесность стволов в условиях города значительно меньше. При этом общий объем деревьев объекта исследований превышает аналогический показатель деревьев, выросших в лесу, хотя при диаметре до 28-32 см он немного ниже.

Используя зависимость показателей размерно-качественной структуры стволов деревьев от диаметра, разработаны принципиально новые безразрядные сортиментные таблицы для тополя итальянского, тополя белого, акации белой, кленов ясенелистого и серебристого в условиях застроенной части города. Чтобы обеспечить точную оценку объема деревьев клена, дополнительным входом в таблицы для этой породы использовано высоту ствола до точки разветвления. На основания сопоставления модельных значений показателей сортиментной структуры с соответствующими табличными данными доказано, что существующие нормативы значительно завышают процент деловой древесины для деревьев объекта исследований.

Ключевые слова: застроенная часть города, зеленые насаждения, материальная оценка, нормативы, математическая модель, полнодревесность, объем, размерно-качественная структура.

Annotation

Myroniuk V.V. Peculiarities of form factors and assortment structure of trees in the urban area of Kyiv. - Manuscript.

The thesis is to seek an academic degree of candidate of agricultural sciences on speciality 06.03.02 - Forest Inventory and Forest Measurements. - Cabinet of Ministers' National Agricultural University of Ukraine. Kyiv, 2007.

The thesis aims to investigate biometrical parameters of trees in the urban area of Kyiv city, the specifics of assortment structure of tree stems, and to develop the standards for evaluating of tree volume cut during reconstruction of urban greenery.

The paper presents general characteristics and modern condition of the system of greenery plants in Kyiv. It also describes the specifics of initial assessment of tree volumes in the urban area and major methodological approaches to process the assortment tables.

The research findings of form factors of tree stems of urban greenery and the parameters of corresponding mathematical models are presented. Based on the outcomes of investigation of multidimensional characteristics of trees, the nature of mathematical correlation between the crown volume and the diameters have been established.

Volume tables for Lombardy poplar, white poplar, bastard acacia, ash-leaved maple and silver-leaf maple depending on the height and the diameter per breast height have been developed. It has been found out that form factors of tree stems in the urban areas are systematically smaller and the crown volume is several times bigger than those of their forest analogues.

The paper also provides the models and the tables to describe the assortment structure of tree stems. Based on the newly developed models, principally novel non-rating tables to evaluate the urban-grown tree species have been developed and applied. It has been established that current standards used in forestry significantly exaggerate the content of industrial wood for the studied trees.

Key words: urban area, greenery, assortment assessment, standards, mathematical model, form factors, volume, assortment structure.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Протягом останнього часу розроблено надійну нормативну базу, яка широко використовується для матеріальної оцінки деревини у виробничій діяльності лісогосподарських підприємств. Однак серед існуючих нормативів практично відсутні сортиментні таблиці для таксації деревного запасу, який вирубується під час проведення реконструктивних рубок у зелених насадженнях забудованої частини міст. Тривалий практичний досвід використання чинних сортиментних таблиць для попереднього обліку деревини в зелених насадженнях міста Києва свідчить, що в окремих випадках між розрахунковими і фактичними обсягами деревини може виникати суттєва різниця. Такі розбіжності пояснюються особливостями умов міського середовища, які суттєво впливають на таксаційні показники дерев у процесі їхнього росту. Ця обставина ускладнює матеріальну оцінку заготовленої деревини та опрацювання проектно-кошторисної документації на виконання робіт із реконструкції об'єктів зеленого господарства міста.

У зв'язку із зазначеним, досить актуальним є дослідження фактичних біометричних параметрів дерев зелених насаджень міста Києва, встановлення особливостей розмірно-якісної структури їхнього об'єму та розроблення системи відповідного лісооблікового нормативно-інформаційного забезпечення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Обраний напрям досліджень тісно пов'язаний з тематикою наукових розробок кафедри лісової таксації та лісовпорядкування НАУ, яка виконувалася в рамках наукової госпдоговірної теми „Розробити нормативи об'єму та сортиментної структури дерев забудованої частини м. Києва” і держбюджетної теми „Розробити уніфіковане методичне та нормативно-інформаційне забезпечення системи комплексного обліку лісосировинних ресурсів України” (номер державної реєстрації 0103U005907).

Мета та задачі досліджень. Метою дисертаційної роботи є встановлення особливостей біометричних параметрів і розмірно-якісної структури дерев забудованої частини міста Києва та розроблення відповідних лісотаксаційних нормативів для матеріальної оцінки запасу дерев міських зелених насаджень.

Відповідно до зазначеної мети були поставлені такі завдання дисертаційних досліджень:

встановити загальну характеристику насаджень системи зеленого господарства міста Києва;

вивчити особливості повнодеревності стовбурів дерев забудованої частини міста та встановити параметри відповідних математичних моделей;

вивчити просторово-параметричні особливості дерев в умовах міського середовища та розробити математичні моделі об'єму гілок крони;

обґрунтувати параметри математичних моделей об'єму та розмірно-якісної структури дерев міських зелених насаджень;

розробити сортиментні таблиці для дерев, які виросли в умовах забудованої частини міста.

Об'єкт дослідження - закономірності взаємозв'язку біометричних параметрів дерев в умовах забудованої частини міст.

Предмет дослідження - морфометричні параметри, форма та повнодеревність стовбурів, розмірно-якісна структура об'єму дерев зелених насаджень міста Києва.

Методи дослідження. Методологічною основою проведених досліджень слугували сучасні методи наукового пізнання, орієнтовані на широке застосування комп'ютерних технологій. У процесі досліджень збір та обробка вихідної інформації виконувалися за допомогою методів лісової таксації, а також принципів системного підходу. Для встановлення наявності та ступеня тісноти зв'язку між таксаційними показниками використовувалися методи математичної статистики, зокрема множинний кореляційний і регресійний аналізи та математичне моделювання. Порівняння та узагальнення одержаних результатів здійснювалося логіко-аналітичним методом та за допомогою наукової абстракції.

Наукова новизна одержаних результатів. Основні теоретичні положення дисертаційних досліджень, які визначають новизну наукових результатів, полягають у наступному:

вперше обґрунтовано параметри математичних моделей повнодеревності стовбурів дерев тополі італійської (Populus italica L.), тополі білої (Populus alba L.), акації білої (Robinia pseudoacacia L.), кленів ясенелистого (Acer negundo L.) та сріблястого (Acer saccharinum L.) забудованої частини міста Києва й опрацьовано таблиці для визначення їхнього об'єму залежно від діаметра та висоти;

вперше встановлено розмірно-якісну структуру дерев зелених насаджень міста Києва та розроблено відповідні математичні моделі в аналітичному і табличному виглядах;

розроблено сортиментні таблиці для матеріальної оцінки об'єму дерев, які вирубуються під час реконструктивних рубок в об'єктах зеленого господарства міста;

удосконалено нормативно-інформаційне забезпечення системи матеріальної оцінки об'єму дерев забудованої частини міст, яке на відміну від наявного враховує особливості їх морфометричних характеристик;

набули подальшого розвитку лісотаксаційні дослідження особливостей основних просторово-параметричних та біометричних характеристик дерев, які виросли в умовах урбанізованого середовища.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані у дисертаційній роботі наукові результати, положення та висновки є важливими для вирішення низки практичних завдань, пов'язаних із реконструкцією міських зелених насаджень, зокрема забезпечують об'єктивну попередню матеріальну оцінку деревини, заготовлену під час виконання реконструктивних робіт в умовах забудованої частини м. Києва. Розроблені “Нормативи об'єму та сортиментної структури дерев забудованої частини міст” (К.: НАУ, 2006), затверджені НТР Держкомлісгоспу України від 22 грудня 2006 року, можуть використовуватись для оцінки деревного запасу, який вирубується під час реконструкції зелених насаджень інших міст та населених пунктів України.

Практичне застосування результатів дисертаційної роботи здійснено в системі підрозділів ККО “Київзеленбуд”, про що свідчать відповідні акти щодо їхнього впровадження (від 9 та 14 лютого 2007 р.).

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є завершеною науковою працею, в якій розв'язано важливе практичне питання - розроблено сортиментні таблиці для дерев міських зелених насаджень. Усі сформульовані в ній наукові положення та висновки належать особисто дисертанту і є його науковим доробком. Автором сформовано масив вихідної дослідної інформації, зібраної в місцях безпосереднього виконання робіт із реконструкції зелених насаджень, виконано математичну та статистичну обробку отриманих даних, побудовано відповідні математичні моделі, визначено основні закономірності та здійснено теоретичне узагальнення результатів досліджень.

Апробація результатів дисертації. Основні теоретичні положення, результати досліджень та висновки роботи доповідалися на міжнародних науково-технічних конференціях “Сучасні проблеми сталого розвитку лісового комплексу України: освіта, наука, виробництво” (м. Київ, 13-15 жовтня 2005 р.) і “Сучасне садово-паркове господарство та ландшафтне будівництво в Україні” (м. Київ, 14-15 вересня 2006 р.), конференції науково-педагогічних працівників, наукових співробітників і аспірантів Навчально-наукового інституту лісового і садово-паркового господарства НАУ (м. Київ, 13-14 квітня 2006 р.).

Публікації. За результатами дисертаційних досліджень опубліковано 4 статті у наукових збірниках, які входять до переліку фахових видань ВАК України, та 1 тези доповіді у збірнику матеріалів конференції.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел (274 найменувань, у тому числі 27 іноземною мовою), трьох додатків і викладена на 195 сторінках комп'ютерного тексту. Основний текст проілюстровано 32 рисунками та24 таблицями.

2. Основний зміст роботи

Розділ 1. Загальна характеристика об'єктів зеленого господарства міста Києва. У розділі висвітлено фізико-географічні особливості регіону досліджень, зокрема описано рельєф, ґрунтові та кліматичні умови території. Використовуючи матеріали інвентаризації, наведено загальну характеристику зелених насаджень міста Києва, проаналізовано їхній стан і видовий склад. Відзначено екологічні та лісівничі особливості дерев тополі італійської, тополі білої, акації білої, кленів ясенелистого та сріблястого.

Територіальне розташування Києва на межі двох природно-кліматичних зон України - Полісся (північна частина) та Лісостепу (південні території) зумовлює існування різноманітних форм рослинних угруповань. Частина зелених насаджень міста являє собою залишки природних лісових масивів, однак більшість із них є штучними.

Загальна площа зелених насаджень м. Києва становить 56,5 тис. га, понад 60% якої припадає на міські ліси. Близько 22,3 тис. га міських насаджень ростуть у межах міської забудови, з них 11,6 тис. га (52,2%) - це насадження обмеженого користування. Площа насаджень загального користування та спеціального призначення в зеленому господарстві столиці приблизно однакова і відповідно становить 5,5 (24,7%) і 5,2 тис. га (23,1%). Аналіз породного складу озеленених територій, зосереджених у межах міської забудови, свідчить, що він дуже різноманітний і представлений переважно швидкорослими листяними деревними породами.

Сучасний стан об'єктів зеленого господарства міста Києва потребує проведення комплексу заходів, спрямованих на поліпшення їхнього естетичного вигляду та посилення екологічних функцій. До основних причин, які викликають необхідність проведення реконструктивних рубань у міських зелених насадженнях, слід віднести:

втрата насадженнями своїх корисних функцій внаслідок старіння;

незадовільний санітарний стан об'єктів зеленого господарства міста;

потреба проведення поточної реконструкції зелених насаджень і заміни пошкоджених та хворих дерев.

У ході досліджень виявилося, що під час виконання зазначених робіт найбільше вирубується дерев тополі італійської, тополі білої, акації білої, кленів ясенелистого та сріблястого. У зв'язку з цим, аби забезпечити достовірну матеріальну оцінку заготовленого об'єму деревини, доцільно розробити відповідні лісооблікові нормативи.

Розділ 2. Методичні основи досліджень та характеристика дослідних даних. Викладено особливості методики виконання польових досліджень і розроблення сортиментних таблиць. Описано методику збору та обробки первинної дослідної інформації, наведено загальну характеристику та виконано статистичний аналіз емпіричних даних, які використовувались для вирішення поставлених у роботі завдань.

Відзначено, що під час реконструкції міських зелених насаджень виникає необхідність таксації сукупності дерев, відібраних із територіально віддалених місць. У межах таких сукупностей не спостерігається закономірних співвідношень висот і діаметрів, характерних для лісостанів, а тому визначати розряд висот для зазначеного об'єкта таксації некоректно. Зважаючи на це, більш обґрунтованим є розроблення безрозрядних сортиментних таблиць, входами до яких слугують діаметр і висота сукупності окремих дерев. Переваги такої форми подання нормативів під час вибіркової таксації неодноразово підтверджувалися висновками вчених, зокрема Ф.П. Моисеенко та В.Ф. Багинского (1973), И.А. Гагошидзе (1979), А.В. Богачева (1987).

Польові дослідження виконувались у зелених насадженнях Києва, які ростуть на території міської забудови, під час проведення безпосередніх робіт з їхньої реконструкції. Збір первинної дослідної інформації здійснювався за класичною лісотаксаційною методикою, скоригованою з урахуванням особливостей рубання дерев в умовах забудованої частини міста. У ході досліджень значна увага приділялася точному вимірюванню біометричних показників стовбурів і гілок крони облікових та модельних дерев, необхідних для розрахунку їхнього об'єму.

Основною передумовою одержання достовірних результатів досліджень є організація достатньої за обсягом вибірки, яка репрезентативно характеризує досліджуваний об'єкт. У зв'язку з цим, під час збору первинної інформації облікові дерева відбиралися пропорційно площі окремих насаджень у зеленому господарстві міста (табл. 1).

Таблиця 1. Розподіл дослідної інформації за категоріями зелених насаджень

Деревна порода	Кількість облікових дерев за категоріями зелених насаджень, шт.	Усього
	загального користування	обмеженого користування	спеціального призначення
Тополя італійська	24	34	14	72
Тополя біла	21	55	11	87
Акація біла	31	43	12	86
Клен ясенелистий	8	28	9	45
Клен сріблястий	14	15	8	37
Разом	98	175	54	327

Дані цієї таблиці свідчать, що більша частина дослідного матеріалу була зібрана в насадженнях обмеженого користування (насадження внутріквартальних і прибудинкових зон). Інші дві категорії озеленених територій представлені меншою мірою, що в цілому відповідає фактичному розподілу площі зелених насаджень міста Києва за їхнім функціональним призначенням.

Таксаційна обробка дослідних даних здійснювалась на персональному комп'ютері з використанням пакета спеціального прикладного програмного забезпечення, зокрема програми ПЕРТА, розробленої співробітниками кафедри лісової таксації та лісовпорядкування НАУ. Статистичний аналіз вихідної інформації виконувався в середовищі Statistica 6.0 та MS Excel.

Перед початком безпосереднього моделювання зв'язків між основними таксаційними показниками дерев було виконано статистичний аналіз дослідних матеріалів на предмет їхньої однорідності та обґрунтовано виділення окремих об'єктів дослідження. При цьому перевірялися дві статистичні гіпотези:

щодо значущості різниці між середніми значеннями та дисперсіями видових чисел стовбурів дерев, які представляють різні категорії зелених насаджень;

про існування значущих відмінностей між видовими числами дерев кленів ясенелистого та сріблястого.

Використовуючи F-критерій Фішера та t-критерій Стьюдента в межах фактичного дослідного матеріалу на 5%-му рівні значущості спростовано обидві статистичні гіпотези. Ця обставина дозволила у подальших розрахунках не враховувати наявний поділ зелених насаджень за функціональним призначенням, а весь обсяг дослідних даних для кленів ясенелистого та сріблястого об'єднати в один масив (далі в тексті - дерев клена).

Розділ 3. Математичне моделювання повнодеревності та об'єму дерев. За літературними джерелами висвітлено основні методичні підходи до моделювання об'єму дерев. Відзначено особливості повнодеревності стовбурів дерев в умовах забудованої частини міста Києва та встановлено параметри відповідних математичних моделей. Виявлено значущу (на 5%-му рівні) залежність відсотка об'єму крони дерев залежно від діаметра. Використовуючи опрацьовані аналітичні залежності, розроблено таблиці для визначення об'єму стовбурів дерев міських зелених насаджень і виконано їхнє порівняння з наявними аналогами для дерев лісових насаджень.

Під час моделювання об'єму стовбурів дерев найбільшу увагу було приділено вивченню видових чисел. Ґрунтовні висновки про закономірності зміни показників повнодеревності стовбурів залежно від інших морфометричних параметрів дерев були зроблені в роботах А.А. Кулешиса (1972, 1976, 1985, 1989), И. Григалюнаса, А. Гарбинчуса (1974), И. Кенставичюса (1976), А.А. Строчинского, А.З. Швиденка (1977), А. Нильсона, Ю. Тамма (1980), Д.В. Михнюка (1983, 1984), Г.Б. Кофмана (1985), С.Н. Кашпора (1987), Є.І. Цурика (1990, 1991), М.П. Горошка, М.М. Короля (2000). У зазначених роботах звертається увага на практичні переваги використання саме цих показників для моделювання об'єму дерев. На основі аналізу дослідних матеріалів виявилося, що мінливість видових чисел для різних деревних порід коливається в межах від 8,5 до 17,8%.

У процесі досліджень встановлено, що стовбур дерев кленів ясенелистого та сріблястого завтовшки понад 24 см складається з кількох скелетних гілок, частка яких у загальному об'ємі дерева досить значна. За такої умови визначити центральну вісь стовбура, а отже і встановити його повнодеревність практично неможливо. У зв'язку з цим, для моделювання їхнього об'єму використовувались видові числа дерев (f_д). Для інших деревних порід вивчалися закономірності зміни показників повнодеревності стовбурів дерев (f).

Розроблення математичних моделей видових чисел стовбурів дерев (f) здійснено на основі вивчення їхніх кореляційних зв'язків із діаметром (d) та висотою (h), як параметрами, що найлегше визначаються в натурі (табл. 2).

Таблиця 2. Результати кореляційного аналізу зв'язків між таксаційними показниками облікових дерев

Деревна порода	Коефіцієнти кореляції
	парні	множинні	часткові
	rdh	rdf	rhf	Rf.dh	Rd.hf	Rh.df	Rdh.f	Rhf.d	Rdf.h
Тополя італійська	0,820	-0,718	-0,655	0,728	0,826	0,854	0,665	-0,166	-0,418
Тополя біла	0,810	-0,705	-0,676	0,727	0,838	0,823	0,638	-0,252	-0,364
Акація біла	0,877	-0,764	-0,741	0,778	0,894	0,884	0,718	-0,228	-0,354
Клен	0,780	0,726	0,605	0,729	0,843	0,782	0,622	0,090	0,510

За аналізом статистик парних взаємозв'язків, видові числа стовбурів дерев корелюють як з висотами, так і з діаметрами дерев на висоті 1,3 м. Значення множинних коефіцієнтів кореляції, які виражають зв'язок видових чисел одночасно з висотою та діаметром дерев, для всіх деревних порід перевищують значення коефіцієнтів парної кореляції. На основі цього можна припустити, що видові числа одночасно залежать від обох використаних факторів. У свою чергу, порівняння часткових коефіцієнтів кореляції для тополі італійської та клена свідчать, що більша частина зазначеного взаємозв'язку зумовлена впливом діаметра на показники повнодеревності, аніж висоти дерев.

Із використанням сучасного прикладного програмного забезпечення було обґрунтовано математичні моделі видових чисел стовбурів дерев міських зелених насаджень:

тополя італійська

; (1)

тополя біла

; (2)

акація біла

. (3)

Перевірка адекватності розроблених математичних моделей експериментальним даним здійснювалась за допомогою F-критерію Фішера на 5%-му рівні значущості, а також на підставі графічного та статистичного аналізу залишків. Доведено, що регресійні рівняння характеризуються високою точністю. При цьому значення середньоквадратичної помилки не перевищують допустимих в лісовій таксації меж і відповідно становлять: тополя італійська - 3,5%, тополя біла - 2,5%, акація біла - 3,4%.

Проведене моделювання свідчить, що видові числа стовбурів тополі італійської можуть однозначно визначатись тільки діаметром, оскільки використання з цією метою висоти, яка виключається на 5%-му рівні значущості, суттєво не відображається на середньоквадратичній помилці рівняння. Для двох інших деревних порід, представлених у аналізі, оптимальними виявилися багатофакторні математичні моделі видових чисел деревних стовбурів, які, за висловлюванням А.А. Кулешиса (1985), краще відображають основні закономірності зміни їхньої форми та повнодеревності.

Для моделювання об'єму крони дерев вивчалась залежність відсотка крони (Р_кр) від діаметра дерева. З точки зору простоти, точності та адекватності оптимальним виявилося степеневе рівняння, яке широко використовується в лісовій таксації для вирішення подібних практичних задач:

, (4)

де a₀ , а₁ , а₂ - параметри рівняння;

d - діаметр дерева на висоті 1,3 м, см.

Значення параметрів рівняння (4) для трьох деревних порід наведені в табл. 3.

Таблиця 3. Параметри регресійних рівнянь відсотка об'єму крони

Деревна порода	a0	а1	а2
Тополя італійська	10,27	6,02110-3	2,4658
Тополя біла	4,43	0,1554	1,3798
Акація біла	1,00	0,0253	1,8596

У кроні дерев міських зелених насаджень зосереджується значна частка загального об'єму деревини, який може слугувати важливим джерелом дров'яної деревини. Зазначимо, що відсоток об'єму крони дерев акації білої об'єкта досліджень завтовшки 32 см і більше понад як утричі перевищує значення відповідного показника, змодельованого у чинних нормативах об'єму. Порівняно з тополею білою та акацією, відсоток крони тополі італійської дещо менший (як правило, в межах 30%), що пояснюється її біологічними особливостями, зокрема, будовою крони.

Під час моделювання взаємозв'язку видових чисел дерев клена (f_д) виявлено статистично значущу залежність цих показників лише з діаметром (d), що підтверджує обґрунтованість результатів кореляційного аналізу (див. табл. 2):

(5)

На основі графічного аналізу математичної моделі (5) можна констатувати про зростання видових чисел дерев клена залежно від їхнього діаметра, що певною мірою суперечить класичним уявленням про закономірності зміни показників повнодеревності стовбурів. Утім, така тенденція пояснюється особливостями росту дерев в умовах міської забудови. Зокрема, у дерев завтовшки понад 32 см формується потужна крона, де зосереджуються великі запаси деревини. При цьому об'єм дерева збільшується головним чином за рахунок об'єму крони, а не приросту за діаметром і висотою. Оскільки саме ці показники використовуються для розрахунку видових чисел, то їхні значення будуть більшими для тих дерев, у яких більша крона, тобто зростатимуть зі збільшенням абсолютних розмірів дерев.

Для визначення кількісних характеристик об'єму стовбура та крони дерев клена їх загальний об'єм було поділено на дві основні частини - стовбура (V_ст), який обмежувався за висотою початком розгалуженням гілок, та крони (V_кр). У подальшому середні групові значення об'ємів деревини, виражених у відносних величинах (Р_ст і Р_кр відповідно) від загального об'єму дерева, аналітично вирівнювались за допомогою методів регресійного аналізу. Передував цьому детальний аналіз кореляційних зв'язків відсотка об'єму стовбура (Р_ст) із іншими морфометричними параметрами дерев: діаметром (d), висотою дерева (h) та висотою стовбура до розгалуження гілок (h_p) (табл. 4).

Таблиця 4. Значення коефіцієнтів кореляції між таксаційними показниками дерев клена

Таксаційні показники	Коефіцієнти кореляції
	парні	множинні	часткові
x	y	z	rxy	rxz	ryz	Rz.xy	Rx.yz	Ry.xz	Rxy.z	Ryz.x	Rxz.y
d	h	Pст	0,780	-0,772	-0,601	0,772	0,867	0,780	0,622	0,003	-0,606
d	hp	Pст	0,035	-0,772	0,370	0,868	0,846	0,625	0,543	0,625	-0,845

На основі аналізу парних і множинних коефіцієнтів кореляції можна зробити висновок, що відсоток об'єму стовбура дерев клена залежить від усіх використаних факторів. Проте, порівняння часткових коефіцієнтів кореляції свідчить, що за умови елімінування діаметра зв'язок між висотою та відсотком стовбура практично відсутній. Якщо замість загальної висоти дерева використовувати показник h_p, спостерігається протилежна тенденція - у порівнянні з парною кореляцією тіснота зв'язку зростає. Ця обставина об'єктивно вказує на те, що висота стовбура до розгалуження гілок більшою мірою впливає на відсоток його об'єму, аніж загальна висота дерева. Тому в подальшому вивчався зв'язок між трьома величинами: Р_ст , d і h_p.

За результатами багатоваріантного пошуку були одержані такі рівняння:

 (6)

. (7)

Графічний аналіз моделі (6) свідчить, що досліджуваний показник може досягати значних величин. Найбільші його значення спостерігається у дерев з великою протяжністю стовбура, діаметр яких менше 28-32 см. У дерев із більшим діаметром відсоток стовбура, як правило, не перевищує 50%, оскільки значна частка загального об'єму деревини зосереджується у кроні. Таким чином, аби забезпечити достовірну оцінку об'єму дерев клена, які виросли на території міської забудови, в нормативах обов'язково потрібно враховувати висоту стовбура до розгалуження гілок.

На основі опрацьованих математичних моделей були розроблені об'ємні таблиці для дерев забудованої частини міст залежно від їхньої висоти та діаметра на висоті 1,3 м. При цьому додатковим входом у нормативах для клена використано величину h_p.

Результати порівняння модельних значень видових чисел стовбурів дерев в умовах забудованої частини міста із відповідними показниками дерев, які сформувались у лісовому середовищі, свідчить про значну різницю між ними (табл. 5). Зокрема стовбури дерев зелених насаджень характеризуються меншою повнодеревністю, що добре узгоджується з висновками деяких вчених, зокрема Р.Г. Синельщикова (1992). Зазначену особливість можна пояснити закономірностями росту дерев, а також впливом просторово-параметричних характеристик дерев на збіжистість стовбурів. У цілому для всіх деревних порід відхилення носять систематичний характер і зростають із збільшенням діаметра, а найбільші розходження між значеннями видових чисел характерні для акації білої.

У ході досліджень було встановлено також істотну різницю між об'ємами дерев об'єкта досліджень та лісових насаджень. Хоча величина систематичної помилки для більшості деревних порід є невеликою (тополя італійська - +0,4%; тополя біла - +12,4%; акація - -3,6%; клен - +3,1%), разом із тим, окремі відхилення виявились значними за абсолютною величиною і змінюють свій знак на протилежний зі збільшенням розмірів дерев. Зокрема, нормативи систематично занижують загальний об'єм дерев тополі білої та клена, які досягли діаметра 28-32 см. При цьому можна констатувати, що втрата об'єму за рахунок меншої повнодеревності стовбурів дерев у місті сповна компенсується розвитком потужної крони, де зосереджуються значні запаси деревини.

Таблиця 5. Точність визначення видових чисел дерев забудованої частини міст за різними нормативами

Деревна порода, порівнюваний норматив	Систематична помилка, %	Середньо-квадратична помилка, %
Тополя італійська, “Сортиментные таблицы для осокоря” (1955)	11,8	2,2
Тополя італійська, “Сортиментные и товарные таблицы для лесов Казахстана” (1987)	6,5	3,3
Тополя біла, “Объемные таблицы стволов тополя белого” (Порицкий Г.А., 1978)	3,2	2,2
Тополя біла, “Таблицы объёмов стволов и выхода сортиментов” (Редько Г.И., 1966)	-1,9	3,4
Тополя біла, “Сортиментные и товарные таблицы для лесов Казахстана” (1987)	5,4	6,3
Акація біла, “Сортиментные таблицы для таксации леса на корню” (1984)	15,7	12,3
Акація біла, “Таблиці для таксації білоакацієвих насаджень УССР” (Давидов М.В., 1962)	2,4	10,8

Розділ 4. Нормативи розмірно-якісної структури дерев забудованої частини міст. У розділі висвітлено сучасні підходи до моделювання сортиментної структури стовбурової деревини та опрацювання відповідного нормативного забезпечення. На локальному дослідному матеріалі розроблено математичні моделі розмірно-якісної структури деревних стовбурів, які покладено в основу нових безрозрядних сортиментних таблиць для дерев забудованої частини міст. Здійснено оцінку та порівняльний аналіз опрацьованих нормативів з існуючими аналогами, що використовуються в практичній діяльності лісогосподарських підприємств.

Опрацювання методів таксації сортиментної структури деревини і розроблення відповідних нормативно-довідкових даних - один із найбільш теоретично обґрунтованих напрямів лісотаксаційних досліджень. Значний внесок у вивчення цього питання зробили Н.В. Третьяков (1937), П.В. Горский (1961,1962), Н.И. Курзин (1969), А.Г. Мошкалев (1969, 1980), Н.П. Анучин (1970, 1981), Ф.П. Моисеенко (1972, 1973), М.Л. Морозов (1978), К.Е. Никитин (1973, 1975, 1978), П.М. Верхунов (1980), Е.И. Цурик (1991), И.И. Гусев, С.В. Коптев (1991), В.Ф. Багинский (1994) та ін.

Закономірності розподілу загального об'єму стовбурів на ділову деревину, дрова і відходи, а також поділ ділової деревини на грубу, середню та дрібну вивчались у відносних величинах за методикою, розробленою кафедрою лісової таксації та лісовпорядкування НАУ, і реалізованою в чинних сортиментних таблицях (К.: Урожай, 1984; К.: УСХА, 1993). У результаті проведених кореляційного та регресійного аналізів виявлено статистично значущу залежність відповідних показників розмірно-якісної структури деревини залежно від діаметра. Для опису шуканих залежностей оптимальними виявились рівняння двох типів:

; (8)

, (9)

де P - відсоток відповідної розмірно-якісної категорії деревини, %;

а₀ , а₁ , а₂ - параметри рівняння.

Параметри та інші важливі характеристики одержаних математичних моделей наведено в табл. 6.

Таблиця 6. Характеристика рівнянь апроксимації показників сортиментної структури стовбурів дерев міських зелених насаджень

Деревна порода	Відсоток категорії деревини	Тип рівнян-ня	Область визначення рівняння	Параметри рівняння
				а0	а1	а2
Тополя італійська	Рділ	8	12 d 72 см	112,1	-209,9	-0,4706
	Рвдх	8	12 d 72 см	43,61	-6,918	0,3540
	Ргрб (0 при d < 28 см; 100 при d 64 см)	9	28 d<64 см	123,1	-1097	-17,52
	Рдрб (100 при d 12 см; 0 при d >32 см)	9	12<d 32 см	-11,94	267,7	-11,55
Тополя біла	Рділ	8	8 d 80 см	206,2	-195,8	-0,0909
	Рвдх	8	8 d 80 см	-7,92	33,87	-0,1235
	Ргрб (0 при d < 28 см; 100 при d 60 см)	9	28 d<60 см	115,7	-620,1	-20,59
	Рдрб (100 при d 12 см; 0 при d >32 см)	9	12<d 32 см	-17,97	460,0	-8,050
Акація біла	Рділ	8	8 d 64 см	-81,26	67,74	0,1403
	Рвдх	8	8 d 64 см	13,29	-0,0156	1,178
	Ргрб (0 при d < 28 см; 100 при d 44 см)	9	28 d<44 см	144,1	-1228	-16,13
	Рдрб (100 при d 12 см; 0 при d > 24 см)	9	12<d 24 см	-25,80	441,8	-8,486
Клен	Рділ	9	8 d 80 см	91,52	-903,3	16,84
	Рвдх	9	8 d 80 см	4,34	301,2	21,42
	Ргрб (0 при d < 28 см; 100 при d 44 см)	9	28 d<44 см	138,7	-1094	-15,40
	Рдрб (100 при d 12 см; 0 при d > 20 см)	9	12<d 20 см	-27,88	402,0	-8,856

Для визначення відсотків дров та середньої деревини використовувались наступні співвідношення:

; (10)

, (11)

де Р_діл , Р_вдх , Р_дрв , Р_грб , Р_срд , Р_дрб - відсотки ділової деревини, відходів, дров від загального об'єму стовбура та грубої, середньої й дрібної деревини від об'єму ділової відповідно.

На завершальному етапі опрацювання математичних моделей об'єму та розмірно-якісної структури деревини виконано формалізацію одержаних результатів у вигляді сортиментних таблиць. За змістом вони узгоджені з чинними нормативами об'єму, однак за формою відносяться до категорії безрозрядних. Входами до нових сортиментних таблиць є деревна порода, діаметр на висоті 1,3 м та висота сукупності окремих дерев. Витяг із сортиментних таблиць для тополі білої наведено в табл. 7.

Таблиця 7. Нормативи об'єму та сортиментної структури дерев тополі білої

Діаметр, см	Висота, м	Об'єм стовбура в корі, м3	Об'єм ділових стовбурів, м3	Об'єм крони, м3
			ділова деревина	дрова	відходи
			груба	середня	дрібна	разом
32	14	0,421	0,164	0,100	0,003	0,267	0,094	0,060	0,097
	15	0,449	0,174	0,106	0,004	0,284	0,101	0,064	0,103
	16	0,479	0,186	0,113	0,004	0,303	0,108	0,068	0,110
	17	0,509	0,198	0,120	0,004	0,322	0,115	0,072	0,117
	18	0,542	0,210	0,129	0,004	0,343	0,122	0,077	0,125
	19	0,577	0,224	0,136	0,005	0,365	0,130	0,082	0,133
	20	0,614	0,239	0,145	0,005	0,389	0,138	0,087	0,141
	21	0,655	0,255	0,155	0,005	0,415	0,147	0,093	0,151
	22	0,698	0,271	0,166	0,005	0,442	0,157	0,099	0,160
	23	0,744	0,289	0,176	0,006	0,471	0,168	0,105	0,171
	24	0,795	0,309	0,188	0,006	0,503	0,179	0,113	0,183

Варто наголосити на тому, що додатковим входом у сортиментні таблиці для клена є висота стовбура до початку розгалуження гілок (hр), яка використовувалась одним з аргументів у відповідних математичних моделях. Хоча для переважної більшості дерев клена довжина ділової частини стовбура, як правило, не перевищує 6,5 м і тому за унормованими вимогами ці дерева не можуть бути віднесені до категорії ділових, фактичну оцінку їхньої сортиментної структури треба здійснювати з урахуванням загальних вимог чинних стандартів щодо розмірів та якості ділової деревини.

Результати порівняльного аналізу опрацьованих сортиментних таблиць із аналогами, які використовуються у виробничій діяльності лісогосподарських підприємств, свідчать про значну різницю між ними. У зв'язку з цим використання чинних нормативів для таксації об'єму деревини, яка вирубується під час реконструкції міських зелених насаджень, неминуче призводить до значних помилок.

Такі розбіжності пояснюються існуванням суттєвих відмінностей між просторово-параметричними характеристиками дерев об'єкта досліджень і лісостанів. У більшості випадків фактичне співвідношення між висотою та діаметром дерев не відповідає змодельованому у наявних нормативах. Зокрема виявлено, що дерева на відкритому просторі при сталих значеннях діаметра на висоті 1,3 м досягають меншої висоти порівняно з лісовим середовищем.

У свою чергу, ці особливості впливають на розмірно-якісну структуру стовбурової деревини. Наведений рисунок переконливо доводить, що розмірно-якісна структура стовбурів дерев міських зелених насаджень значно гірша порівняно із змодельованою для дерев лісостанів. До факторів, які безпосередньо погіршують якісні показники деревини в умовах міської забудови, слід віднести передусім кривизну та практично відсутнє очищення стовбура від гілок, а також зменшення протяжності його ділової частини. Визначене на локальному дослідному матеріалі значення цього показника для окремих деревних порід становить: тополя італійська - 60%; тополя біла - 35%; акація біла - 15% від загальної висоти дерева.

За такої умови мають місце розходження не тільки у виході ділової деревини в цілому, а також між окремими її розмірними категоріями. Зокрема для більшості деревних порід дрібна деревина зникає для стовбурів завтовшки понад 32 см. Зрозуміло, що використання чинних сортиментних таблиць для зазначеного об'єкта таксації безпідставне.

Висновки

Виконані дослідження були спрямовані на розроблення нової нормативної бази для таксації запасу дерев забудованої частини міст. За результатами роботи можна стверджувати, що помилки у визначенні кількісних та якісних параметрів деревини, яка заготовлюється під час реконструкції об'єктів зеленого господарства м. Києва, пояснюються біологічними та морфологічними особливостями деревних порід та впливом на таксаційні характеристики дерев умов їхнього росту в межах міської забудови. Основні висновки дисертаційних досліджень полягають у наступному.

На основі проведеного статистичного аналізу дослідного матеріалу доведено відсутність різниці між середніми значеннями та дисперсіями видових чисел стовбурів дерев, які виросли у складі різних функціональних категорій зелених насаджень. Порівняння обчислених та критичних значень статистичних критеріїв (t-критерію Стьюдента та F-критерію Фішера) дозволило на 5%-му рівні значущості відхилити нульову гіпотезу про існування різниці між видовими числами дерев кленів ясенелистого та сріблястого. Завдяки цій обставині для кожної деревної породи було розроблено єдину математичну модель повнодеревності, об'єму крони і розмірно-якісної структури стовбурової деревини.

За результатами кореляційного та регресійного аналізів емпіричних даних встановлено, що в математичній моделі видових чисел стовбурів дерев тополі італійської аргументом може слугувати тільки діаметр. Для тополі білої та акації білої з точки зору адекватності оптимальними виявилися багатофакторні залежності показників повнодеревності, залежними змінними в яких є діаметр та висота дерев.

Морфометричні параметри дерев клена в умовах міського середовища мають певну специфіку. Зокрема, у дерев завтовшки понад 24 см стовбур складається з кількох скелетних гілок, що не дозволяє визначати його повнодеревність. У ході пошуку математичної моделі об'єму дерев клена виявлено значущу залежність видових чисел дерев від діаметра. Для визначення кількісних характеристик об'єму стовбура та крони використано залежність відсотка об'єму стовбура від його висоти, яка обмежується початком розгалуження гілок, і діаметра на висоті 1,3 м. При цьому, загальна висота дерева виключається із регресійного рівняння на 5%-му рівні значущості.

Об'єм крони дерев в умовах забудованої частини міста значно перевищує аналогічний показник дерев, що виросли у класичному лісовому середовищі. Одержана аналітична залежність відсотка об'єму крони свідчить, що він залежить від діаметра дерева і може досягати значних величин (50-70%).

Значення видових чисел стовбурів дерев, що виросли в умовах міста, значно менші (до 12%) порівняно з відповідними показниками дерев масивних лісових насаджень. Найбільші розбіжності характерні для акації білої, причому вони зростають із збільшенням абсолютних розмірів дерев.

У цілому загальний об'єм дерев об'єкта дослідження перевищує аналогічний показник дерев, які виросли в лісі, хоча для дерев завтовшки до 28-32 см він дещо менший. Це пояснюється тим, що із збільшенням розмірів дерев у їхній кроні зосереджуються значні запаси деревини.

У ході проведеного кореляційно-регресійного аналізу виявлено значущу на 5%-му рівні залежність показників розмірно-якісної структури стовбурової деревини залежно від діаметра.

Розмірно-якісна структура об'єму стовбурів дерев забудованої частини міст гірша порівняно з відповідними показниками дерев, що сформувались у лісовому середовищі. При цьому, значні розходження спостерігаються як між якісними категоріями деревини (ділова, дрова, відходи), так і в межах окремих розмірних категорій ділової деревини (груба, середня, дрібна).

Для попередньої оцінки деревного запасу, який вирубується під час реконструкції об'єктів зеленого господарства міст, доцільно використовувати безрозрядні сортиментні таблиці. Входами до розроблених нормативів об'єму та розмірно-якісної структури деревини є деревна порода, діаметр і висота сукупностей окремих дерев. Аби забезпечити достовірну оцінку об'єму дерев клена, в сортиментних таблицях доцільно використовувати додатковий параметр - висоту стовбура до розгалуження гілок.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Миронюк В.В. Повнодеревність стовбурів тополі пірамідальної в умовах забудованої частини м. Києва // Аграрна наука і освіта. - 2006. - Т. 7, № 1-2. - С. 82-86.

2. Миронюк В.В. Нормативи об'єму та сортиментної структури дерев клена в умовах забудованої частини Києва // Аграрна наука і освіта. - 2006. - Т. 7, № 3-4. - С. 108-113.

3. Миронюк В.В. Особливості основних морфометричних параметрів дерев забудованої частини міст // Наук. вісн. НАУ. - К., 2006. - Вип. 103: Лісівництво. Декоративне садівництво. - С. 118-124.

4. Миронюк В.В. Особливості розмірно-які...