Особливості таксаційної будови і товарна структура стиглих та перестиглих соснових деревостанів Полісся України

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний аграрний університет

УДК 630*53[477]

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Особливості таксаційної будови і товарна структура стиглих та перестиглих соснових деревостанів Полісся України

06.03.02 - лісовпорядкування та лісова таксація

Алексійчук Юлія Анатоліївна

Київ - 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у 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 Науково-дослідного інституту лісівництва та декоративного садівництва

- кандидат сільськогосподарських наук Полякова Любов Володимирівна, Державний комітет лісового господарства України, головний спеціаліст управління наукового забезпечення та інформації

Захист відбудеться 10 листопада 2008 р. о 10⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.09 у Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв Оборони, 15, навчальний корпус 3, ауд. 65

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв Оборони, 13, навчальний корпус 4, к. 28

Автореферат розісланий 9 жовтня 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради А.Г. Лащенко

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Розроблення точних методів комплексного обліку лісосировинних ресурсів - одне з найважливіших та пріоритетних завдань лісової таксації.

Надзвичайно важливого значення в практиці лісового господарства набувають методи оцінки просторово-параметричних характеристик стиглих деревостанів як кінцевого продукту лісогосподарського виробництва.

Об'єктивна оцінка кількісних і якісних показників, які характеризують лісосировинні ресурси, потребує глибокого вивчення природи лісу, закономірностей формування його структури. У процесі наукового пізнання сутності лісу принципово важливим питанням є аналіз таксаційної будови деревостанів.

Вивченням особливостей таксаційної будови деревостанів різних деревних порід займались О.В. Тюрін (1931, 1945), М.В. Третьяков (1927), М.В. Давидов (1951), Ф.П. Мойсеєнко (1965), П.В. Горський (1954), К.Є. Нікітін (1966, 1972), Є.І. Цурик (1991), А.А. Строчинський (1975, 2000, 2005), С.М. Кашпор (1987, 1992, 1999, 2000, 2005) та інші вчені.

Встановлення товарної структури деревостанів є одним із ключових завдань лісовпорядкування. Для його вирішення необхідні науково обґрунтовані нормативи товарності деревного запасу. Водночас чинні нормативи, які використовуються у процесі товаризації запасу сосняків України, певною мірою не враховують регіону дослідження та походження насадження. Беручи до уваги, що у лісовому фонді Полісся України є значна частка стиглих та перестиглих насаджень сосни звичайної природного походження (близько 28% за площею), таксаційна будова та розмірно-якісні параметри яких можуть не відповідати чинним нормативам, нагальною є проблема детального вивчення таксаційної будови зазначеної категорії насаджень, їхньої товарної структури та удосконалення нормативів товарності.

У дисертаційній роботі реалізовано сучасні методичні принципи вирішення основних завдань дослідження, узагальнення вихідної інформації та обґрунтування висновків і пропозицій.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводились протягом 2003-2007 рр. у рамках комплексної планової держбюджетної наукової теми кафедри лісової таксації та лісовпорядкування Навчально-наукового інституту лісового і садово-паркового господарства Національного аграрного університету (НАУ) „Розробити уніфіковане методичне та нормативно-інформаційне забезпечення системи комплексного обліку лісосировинних ресурсів України” (номер державної реєстрації 0103U005907), до виконання яких дисертантка залучалась як виконавець підрозділу.

Мета і завдання дослідження. Мета дисертаційних досліджень полягає у встановленні закономірностей таксаційної будови стиглих та перестиглих соснових насаджень природного походження Полісся України та розробленні відповідних нормативів товарності для цієї категорії насаджень.

Для досягнення мети дисертаційних досліджень передбачалося виконання таких завдань:

- деталізувати інформацію про стан і лісотаксаційну характеристику стиглих та перестиглих соснових насаджень природного походження Полісся України;

- встановити закономірності таксаційної будови соснових деревостанів за діаметром;

- розробити регіональні нормативно-довідкові дані для оцінки товарної структури запасу стиглих та перестиглих деревостанів.

Об'єкт дослідження - закономірності розподілу та взаємозв'язку біометричних параметрів дерев у стиглих та перестиглих деревостанах.

Предмет дослідження - таксаційна будова і товарна структура стиглих та перестиглих соснових деревостанів Полісся України.

Методи дослідження. У процесі дослідження використовувались сучасні методи лісової таксації та математичної статистики. Основними з них є регресійний та кореляційний аналіз, методи оцінювання, моделювання й апроксимації таксаційних показників, комп'ютерні технології обробки та узагальнення лісівничої інформації.

Збір дослідного матеріалу здійснювався за методикою, розробленою кафедрою лісової таксації та лісовпорядкування НАУ. Для оцінки адекватності математичних моделей використано стандартні статистичні методи. На значному дослідному матеріалі із залученням методів математичного моделювання опрацьовано нормативи товарності стиглих та перестиглих соснових насаджень, здійснена їхня перевірка.

Наукова новизна одержаних результатів. Основні положення роботи, які визначають сутність наукової новизни здійснених досліджень, полягають у наступному:

- вперше:

· для стиглих та перестиглих соснових деревостанів природного походження Полісся України встановлено закономірності таксаційної будови за діаметром;

· отримано узагальнені ряди розподілу дерев за ступенями товщини та категоріями технічної придатності;

· на основі математичних моделей розмірно-якісної структури стовбурів та параметрів таксаційної будови деревостанів розроблено регіональні нормативи для оцінки товарної структури їхнього запасу;

- деталізовано інформацію про стан і лісотаксаційну характеристику стиглих та перестиглих соснових насаджень природного походження Полісся України;

- удосконалено нормативно-довідкові дані для оцінки товарної структури запасу соснових деревостанів, враховуючи походження та регіон дослідження;

- набули подальшого розвитку дослідження закономірностей розподілу та взаємозв'язку біометричних параметрів дерев у стиглих та перестиглих деревостанах.

Практичне значення одержаних результатів. Наслідком проведених досліджень стали:

- інтегральні таксаційні параметри стиглих та перестиглих соснових деревостанів природного походження Полісся України;

- узагальнені ряди розподілу діаметра в об'єкті дослідження залежно від його середнього значення та відсотка ділових дерев;

- моделі товарної структури стиглих та перестиглих соснових деревостанів природного походження.

Крім того, в результаті виконаних досліджень отримано довідкову інформацію про стан та лісотаксаційну характеристику стиглих та перестиглих соснових насаджень природного походження Полісся України.

Практичне застосування результатів дисертаційної роботи в системі обліку лісових ресурсів здійснено ВО „Укрдержліспроект”, про що свідчать відповідні акти щодо впровадження.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є завершеною науковою працею. Усі сформульовані у дисертації наукові положення, висновки та пропозиції належать здобувачу та є його науковим доробком. Дослідний матеріал, що був використаний для виконання поставлених завдань, включає результати таксації соснових деревостанів на 47 тимчасових пробних площах та матеріали відведення 186 лісосік головного користування. Основна вихідна дослідна інформація була запозичена з бази науково-дослідних даних кафедри лісової таксації та лісовпорядкування НАУ. Автором самостійно закладено 10 тимчасових пробних площ, виконана математична та статистична обробка отриманих даних, розроблено основні математичні моделі та здійснено їх аналіз і перевірку, проведено наукове узагальнення результатів дослідження, забезпечено апробацію отриманих результатів, підготовку та опублікування наукових праць, написання та оформлення дисертації.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень за темою дисертації було подано у вигляді доповідей на конференціях науково-педагогічних працівників та аспірантів Навчально-наукового інституту лісового і садово-паркового господарства (ННІ ЛіСПГ) НАУ (2003, 2004 рр.), науково-методичному семінарі ННІ ЛіСПГ НАУ (2004 р.), міжнародних науково-практичних конференціях „Сучасні проблеми сталого розвитку лісового комплексу України: освіта, наука, виробництво” (2005 р.) та „Теорія і практика стандартизації лісоматеріалів” у рамках V засідання ISO/TC 218 „Лісоматеріали. Стандартизація лісоматеріалів: ліси і деревина для людей” (2006 р.).

Публікації. Результати дисертаційних досліджень опубліковано у чотирьох наукових статтях, з яких одну у збірнику наукових праць та три - у наукових журналах.

Структура і обсяг дисертації. Текст дисертації викладено на 171 сторінці друкованого тексту, основний текст - 116 сторінок, що включає 14 рисунків та 18 таблиць. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, рекомендацій виробництву, шести додатків, викладених на 37 сторінках, списку використаних джерел, до якого входить 173 найменування, у тому числі 7 публікацій іноземними мовами.

Основний зміст роботи

Розділ 1. Лісівничо-таксаційна характеристика стиглих та перестиглих соснових насаджень Полісся України. Викладено обґрунтування об'єкта дослідження. За даними літературних джерел наведено загальний фізико-географічний огляд, описано кліматичні та ґрунтово-гідрологічні умови регіону дослідження. Відзначено біоекологічні особливості сосни звичайної.

Характерними ознаками природних умов Полісся є низинний рельєф з широкими заболоченими річковими долинами, позитивний баланс вологи, високий рівень ґрунтових вод, панування дерново-підзолистих, дернових, болотяних та сірих опідзолених ґрунтів.

За таких умов основне місце у лісовому фонді Полісся належить хвойним насадженням (64,5%), зокрема, з переважанням сосни - 64,0% (С.А. Генсірук, 1992). У цілому по Держкомлісгоспу України станом на 01.01.2002 року площа соснових насаджень становила 2,15 млн. га.

За матеріалами лісовпорядкування станом на 01.01.2004 року, використовуючи систему управління базами даних “Управління лісовими ресурсами”, в межах адміністративно-територіальних одиниць, які належать до зони Полісся, за допомогою спеціальних програм („Intrf” та СУБД „Microsoft Access”) було здійснено обробку даних основних таксаційних показників для соснових насаджень природного походження. Одержані результати засвідчують, що в умовах Полісся соснові насадження займають близько 1330 тис. га. Частка сосни природного походження становить 39% площі (520 тис. га). Найбільше природних соснових насаджень зосереджено в Рівненській (33%), Житомирській (31%) та Волинській (19%) областях.

Загальновідомо, що виконання лісовими екосистемами своїх ресурсних та соціально-екологічних функцій значною мірою залежить від вікової структури лісів.

Основна частка соснових насаджень природного походження представлена пристиглими насадженнями - близько 37% від зайнятої площі даної категорії насаджень (Волинська - 8,3%, Рівненська - 11,5%, Житомирська - 10,3%, Хмельницька - 0,8%, Київська - 2,5%, Чернігівська - 3,3%, Сумська - 0,3%), середньовікові насадження зосереджені на 30,0% площі (найбільше на Рівненщині - 11,9%). Частка стиглих та перестиглих насаджень сосни звичайної природного походження становить близько 28%. Найбільше стиглих лісів у Житомирській та Рівненській області (10,2 та 7,3% відповідно), найменше у Хмельницькій та Сумській (0,3 та 0,6%). Площі молодняків є незначними (5%) і знаходяться в межах 0,01-2,5%.

Основними інтегральними показниками, що характеризують стан лісових насаджень та здатність виконувати ними свої ресурсні та захисні функції є їхня продуктивність, а також повнота деревостанів, яка характеризує ступінь використання насадженнями займаного простору.

Серед стиглих та перестиглих соснових деревостанів природного походження переважають насадження високих класів бонітету (II і вище), їхня частка від загальної площі зазначеної категорії насаджень становить 73%. Низькобонітетні насадження (V класу бонітету і нижче) займають близько 10% загальної площі стиглих та перестиглих соснових насаджень. Середній клас бонітету стиглих та перестиглих соснових деревостанів природного походження Полісся України - II,2.

Щодо повноти насаджень можна констатувати, що деревостани з середньою та відносно високою повнотою (0,7-0,8) займають близько 35% загальної площі стиглих та перестиглих соснових насаджень. Ділянки лісу з високою повнотою майже відсутні, що частково можна пояснити інтенсивними рубками догляду. Насадження з повнотою 0,5-0,6 зростають на 86219 га (60%). Зовсім незначну частку займають насадження з низькою повнотою (менше 0,4). Середній показник повноти стиглих та перестиглих соснових насаджень становить 0,61.

Діапазон лісорослинних умов, де поширені стиглі та перестиглі соснові деревостани природного походження, досить значний: бори та субори (всі гігротопи), судіброви (крім сухих). Переважаючими типами лісорослинних умов є субори (69,8% площі дослідних деревостанів). Найбільший інтерес з цієї групи становлять насадження, що зростають у свіжих (26%) та вологих (28%) суборах, тобто у відповідних цій деревній породі лісорослинних умовах. У борових та судібровних умовах зростає відповідно 22,2 та 8,0% деревостанів від загальної площі стиглих та перестиглих соснових насаджень.

Найвищою продуктивністю характеризуються насадження IX класу віку - у середньому 305 м³·(га)^-1. Далі, зі збільшенням віку, як і в штучних за походженням насадженнях (В.А. Свинчук, 2006), існує тенденція зменшення середнього запасу. Це пов'язано головним чином із нижчою повнотою цих насаджень порівняно із пристигаючими.

Найбільшою середньою зміною запасу на 1 га характеризуються стиглі насадження. У віці 81-90 років цей показник найвищий і становить 3,6 м³ на 1га.

Варто також зазначити, що близько 4 тис. га (0,7%) соснових насаджень природного походження Полісся України пошкоджено кореневою губкою, причому 28,6% із них - стиглі та перестиглі, найпошкодженішими є насадження IX класу віку.

Розділ 2. Методика збору, первинної обробки та коротка характеристика дослідних даних. Описано методики збору та первинної обробки дослідних даних. Наведено характеристику вихідної дослідної інформації.

Основним об'єктом дослідження слугували стиглі та перестиглі насадження сосни звичайної Полісся України. Для розроблення нових нормативів товарності використовувалась інформація, що міститься в базі науково-дослідних даних кафедри лісової таксації та лісовпорядкування НАУ. Основу вихідної дослідної інформації для вивчення таксаційної будови за діаметром становлять матеріали відведення 186 лісосік головного користування.

З огляду на особливості об'єкта досліджень до загального інформаційного масиву було залучено результати обробки тимчасових пробних площ, закладених відповідно до чинних вимог і методик у стиглих та перестиглих соснових насадженнях Полісся. На початку обсяг матеріалу становив 34 дослідні ділянки зі зрубаними та обміряними на них 552 модельними деревами. Але, беручи до уваги те, що згідно з лісовпорядною інструкцією об'єктом товаризації є пристиглі, стиглі та перестиглі насадження, згодом до обробки було залучено додатково 70 ділянок у пристиглих насадженнях, з них 13 - тимчасових пробних площ.

Дослідний матеріал зібрано у всіх адміністративних областях регіону дослідження, у тому числі в Житомирській - 84, Чернігівській - 44, Київській - 32, Волинській - 11, Сумській - 49, Хмельницькій - 1, Рівненській - 12 штук.

Відмежування та оформлення пробних площ у натурі, а також лісівничо-таксаційна характеристика деревостанів проводилась відповідно до вимог “Инструкции по проведению лесоустройства в едином государственном лесном фонде СССР” та ОСТ 56-69-83 “Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки”.

Оброблення дослідних даних виконувалось із застосуванням сучасних комп'ютерних технологій з використанням пакета Excel, спеціально розроблених на кафедрі лісової таксації та лісовпорядкування НАУ програм ПЕРТА-ЕС (Я.А. Юдицкий, А.З. Швиденко, 1984), statt-99, AVERAGE, РЕГАНА.

Усі пробні площі закладені у пристиглих, стиглих та перестиглих соснових деревостанах. Здебільшого це чисті або з незначною домішкою інших порід насадження природного походження, що зростають в умовах свіжих та вологих суборів. Найбільша частка (66%) пробних площ репрезентує насадження віком від 80 до 120 років. Щодо продуктивності й повноти насаджень, то близько 77% пробних площ належать до I-III класів бонітету і мають повноту від 0,4 до 1,0 (в діапазоні повнот 0,6 - 0,9 знаходиться 75% пробних площ).

Щодо матеріалів відведення лісосік головного користування, то ними є дослідні об'єкти в межах I^bV класів бонітету (близько 90% становлять насадження ІІІІ класів), переважна більшість лісосік (80%) відведена на ділянках з повнотою 0,50,8, середній показник повноти становить 0,66.

Розділ 3. Закономірності розподілу діаметра дерев у стиглих та перестиглих соснових насадженнях. У розділі наведено особливості таксаційної будови стиглих та перестиглих соснових деревостанів Полісся України. Встановлено залежності між діаметром і віком та основними статистиками розподілу, а саме: коефіцієнтом мінливості, показниками ексцесу та асиметрії. Отримано ряди відсоткового розподілу кількості стовбурів за природними ступенями товщини. Для фіксованих рангів дерев у деревостані обчислено теоретичні редукційні числа дерев за діаметром.

Вивчення закономірностей таксаційної будови деревостанів, під якою розуміють характер розподілу таксаційних показників дерев за їхніми розмірами, взаємозв'язок та мінливість цих показників у просторі й часі, має винятково важливе значення під час опрацювання низки лісотаксаційних нормативів, а також для наукового обґрунтування рішень щодо формування оптимальних насаджень, встановлення їх розмірно-якісної структури, побудови математичних моделей для прогнозування продуктивності лісу тощо. сосновий насадження деревостан товарний

Класичні результати досліджень у галузі будови насаджень викладені в роботах Л. Фекете (1902), А. Шіффеля (1903), Г.Р. Ейтингена (1918), А.І. Тарашкевича (1923), О.В. Тюріна (1923-1931), І.А. Кищенка (1926), М.В. Третьякова (1927), В.К. Захарова (1929), Ф.П. Мойсеєнка (1931), М.В. Давидова (1949), П.В. Горського (1957), К.Є. Нікітіна (1966, 1972), Є.І. Цурика (1981), П.М. Верхунова (1984), С.І. Миклуша (1986), А.З. Швиденка (1972, 1987), С.М. Кашпора (1987, 2004), А.А. Строчинського (1975, 1978, 2004) та інших вчених.

Застосування теоретичних законів розподілу надає можливість уточнити, модифікувати та розширити лісооблікову нормативно-довідкову базу, залучивши значний за обсягом експериментальний матеріал. Використання потужного математичного апарату на основі сучасних методів моделювання дозволяє обґрунтувати результати проведених досліджень.

Одним із найсучасніших методів вивчення таксаційної будови деревостанів є апроксимація емпіричних розподілів таксаційної ознаки за допомогою теоретичних законів розподілу випадкової величини із застосуванням відповідних критеріїв оцінки відмінностей між ними. Відповідно основними параметрами, які характеризують таксаційну будову за діаметром, є показники мінливості, косості та крутості дослідних рядів розподілу цієї таксаційної ознаки.

Загальний огляд зібраного дослідного матеріалу показав, що діапазон варіювання параметрів кривої, що характеризує мінливість діаметра стовбурів соснових насаджень, є досить великим.

Коефіцієнт мінливості діаметра загальної кількості стовбурів у дослідних деревостанах коливається від 16 до 40% і в середньому становить 25,4%. Виявилось, що у стиглих та перестиглих соснових насадженнях існує тенденція зменшення мінливості діаметра зі збільшенням їхнього віку.

Значно тісніший зв'язок існує між показником мінливості та середнім діаметром деревостану (r=-0,490). Особливості методики розробки нормативів товарності деревостанів обумовлюють необхідність моделювання саме цієї залежності. Шляхом аналітичного вирівнювання групових середніх одержано рівняння:

V=13,12+566,7·D^-1,130 (1)

де V - коефіцієнт мінливості діаметра дерев у насадженні, %;

D середній діаметр насадження, см.

Графічною інтерпретацією моделі (1) є рис. 1.

Проаналізувавши дану ілюстрацію, можна дійти висновку, що мінливість діаметра дерев деревостану помітно зменшується зі збільшенням середнього діаметра.

Порівняння коефіцієнта мінливості діаметра дерев в об'єкті дослідження з аналогічним показником для природних соснових насаджень (Н.М. Касьяненко, 1986, Л.В. Полякова, 1995) свідчить, що це значення є меншим у середньому на 1-2 %.

Показники косості і крутості дослідних рядів розподілу дерев за діаметром характеризуються значною мінливістю. Величина показника косості соснових деревостанів має переважно додатнє значення і перебуває в межах від -0,42 до 1,04, хоча насадженням з належним чином проведеними рубками догляду повинна бути властива правостороння асиметрія, яка б коливалася в межах 0,2-0,8. Як і слід було очікувати, величина ексцесу в розподілі діаметра стовбурів дослідних насаджень має також досить великий діапазон варіювання (від -0,87 до 2,15). Встановлено, що відсутній статистично значущий зв'язок цих показників із віком насадження (коефіцієнти кореляції дорівнюють відповідно 0,010 та -0,050).

Головним чином саме значення показників асиметрії та ексцесу спонукали до використання в моделюванні варіаційних рядів об'єкта дослідження закону в-розпо-ділу.

Цей закон має низку переваг над іншими, на які вказували С.О. Диренков (1977), К.Є. Нікітін, А.З. Швиденко (1972), С.М. Кашпор (1987).

Щільність даного виду розподілу має вигляд:

(2)

параметри якого для деревостанів певного середнього діаметра знаходяться за таким алгоритмом:

(3)

(4)

(5)

де Г - гамма-функція;

- середнє арифметичне значення діаметра, см;

l₁ і l₂ - початкове і кінцеве значення кривої розподілу;

у - середнє квадратичне відхилення.

Перехід до вирівняних частот для всіх ступенів товщини, крім крайніх, здійснюється шляхом множення значень f(x) із (2) на обсяг ряду (n) та величину ступеня (с):

(6)

де х_і - ступені товщини.

Оскільки нижня границя першого ступеня х_і-с/2 з високою ймовірністю не буде відповідати l₁, а верхня границя останнього ступеня х_k+с/2-l₂, їхні вирівняні частості знаходяться із співвідношень:

(7)

(8)

одержаних шляхом застосування до інтегралу від (2) теореми про середнє.

Враховуючи, що теоретичні частоти загальної кількості дерев кожного ступеня товщини для певного середньоквадратичного діаметра () деревостану обчислюються за співвідношеннями (2-8) після апроксимації відносної мінливості (V) та фактичних редукційних чисел (мінімального R₁=l₁/D та максимального R₂=l₂/D, де l₁ - нижня границя першого ступеня, l₂ - верхня границя останнього ступеня, D - діаметр насадження, см), які завжди знаходяться у залежності від діаметра насадження. Останні апроксимуються наступними рівняннями:

R₁=0,344+0,000181·(D-24,15)² (9)

R₂=0,612+5,98·D^-0,45 (10)

З метою перевірки гіпотези про відповідність отриманих рядів розподілу дерев за діаметром законові в-розподілу було використано критерій згоди Пірсона ч². Перевіркою був охоплений дослідний матеріал, вибраний випадковим чином. Вибірка є репрезентативною, тому результати перевірки були перенесені на всю сукупність.

Результати перевірки показали, що у переважній більшості випадків (73%) висунуту гіпотезу немає підстав відхиляти.

З метою додаткового контролю отриманих даних для об'єкта дослідження за спеціально розробленою програмою кафедри лісової таксації та лісовпорядкування НАУ узагальнені ряди розподілу дерев за абсолютними ступенями товщини були переведені в ряди розподілу за природними ступенями, при цьому кількість стовбурів виражена у відсотках, а ступені товщини - в частках середнього діаметра (витяг наведено у табл. 1).

Аналіз табличних даних показав, що зі збільшенням середнього діаметра деревостану змінюються і межі коливань діаметра дерев. При середньому діаметрі насадження 20 см діаметри дерев знаходяться в межах від 0,4 до 1,9, при середньому діаметрі 30 см - в межах від 0,4 до 1,4, при середньому діаметрі 40 см - в межах від 0,5 до 1,6 та при середньому діаметрі 56 см - від 0,6 до 1,5. Відповідно до цього і щільність частот у центральних природних ступенях товщини також неоднакова - зменшення діапазону коливання діаметра дерев веде до більшої концентрації частот центральних ступенів.

Максимальний відсоток дерев у насадженнях із середнім діаметром 20 см припадає на природний ступінь 0,8 (12,1%), із середнім діаметром 30 см - на 0,9 (14,9%), із середнім діаметром 40 см - на 1,0 (17,0%), тобто найбільш часте значення діаметра (мода) має тенденцію зі збільшенням діаметра наближатися до середньоквадратичного діаметра.

Загальновідомо, що відносні значення будь-яких таксаційних показників значно стійкіші від своїх абсолютних аналогів. Ця обставина змусила впровадити в теорію таксаційної будови поняття рангів та редукційних чисел.

В однорідних, помірно зріджуваних насадженнях ранг середнього дерева становить 55-60%. У цілому, за нашими дослідженнями, межі коливання рангів середнього дерева у стиглих та перестиглих соснових деревостанах природного походження становлять від 54,7 до 59,2%.

Для фіксованих рангів дерев у деревостані обчислено теоретичні редукційні числа дерев за діаметром (витяг наведено у табл. 2).

На підставі аналізу даних табл. 2 можна дійти висновку, що дерева одного і того ж рангу у соснових деревостанах із різним середнім діаметром мають неоднакові редукційні числа. У дослідних деревостанах зі збільшенням середнього діаметра редукційні числа стовбурів, розташованих у ранговому ряду приблизно до середнього дерева, мають більші значення, а потім вони стають меншими. Ця зміна є закономірною, тому що мінливість діаметра дерев деревостану помітно зменшується зі збільшенням середнього діаметра, відповідно й зменшуються межі її коливання. Середні значення теоретичних редукційних чисел стовбурів перебувають у межах 0,4-1,7.

Складність взаємозв'язків між різними таксаційними показниками, які впливають на будову соснових деревостанів за діаметром, вимагає більш ретельного підходу до пошуку адекватних методів моделювання відповідних математичних моделей.

Розділ 4. Товарна структура соснових деревостанів. У розділі викладено основні методичні положення складання товарних таблиць. Отримано узагальнені ряди розподілу дерев за ступенями товщини та категоріями технічної приналежності. Розроблено таблиці товарної структури стиглих та перестиглих соснових деревостанів природного походження Полісся України. Здійснено оцінку точності розроблених нормативів та порівняння із чинними товарними таблицями.

Товарна структура характеризує якість вирощуваної деревини. Її показники використовуються під час визначення величини попенної плати - основної частини лісового доходу при обґрунтуванні віку головної рубки, визначенні ефективності лісогосподарських заходів, різноманітних економічних розрахунках, плануванні розмірів лісокористування, складанні балансів виробництва тощо. За сучасних умов у системі лісовпорядкувального проектування товарні таблиці використовуються з метою товаризації лісового фонду, а також у процесі розробки комплексних прогнозних планів з питань лісокористування.

Уперше таблиці типу товарних були створені у 1900 р. М. Берінгером для таксації ялинових деревостанів. За зрубаними на пробних площах модельними деревами він склав таблиці, в яких у відсотках було наведено частку участі окремих лісоматеріалів у загальному запасі деревостану. Ідея Берінгера була розвинута далі лише у 30-х роках минулого століття М.П. Анучиним. Він запропонував новий тип таблиць, де у відсотках було подано розподіл запасу деревостанів за окремими сортиментами. Спочатку ці таблиці назвали таблицями сортиментного складу деревостанів, пізніше - товарними.

Значний внесок в опрацювання методів складання товарних таблиць також зробили М.В. Третьяков (1934), П.В. Горський (1934), В.К. Захаров (1961), А.М. Карпов (1956), К.Б. Лосицький (1980), В.К. Чуєнков (1980), К.Є. Нікітін (1966, 1972), О.Г. Мошкальов (1974, 1982). Дослідження своїх учителів продовжували Ф.П. Мойсеєнко (1965), А.З. Швиденко (1972, 1987), А.А. Строчинський (1975, 1978, 2004), О.А. Гірс (1987), П.К. Ганжа (1984), М.М. Касьяненко (1987), С.М. Кашпор (1987, 2004) та інші вчені.

В основу опрацювання нових нормативів товарності стиглих та перестиглих соснових деревостанів Полісся України покладена методика, запропонована С.М. Кашпором (1987), яка полягає в дослідженні співвідношень W? та W? - мінливості діаметра частки ділових та дров'яних стовбурів до мінливості діаметра загальної кількості стовбурів, які за даними множинного регресійного аналізу значуще залежать лише від частки ділових (Р?) чи дров'яних (Р?) дерев. Наявність вирівняних значень V? та V? (відносні мінливості діаметра відповідно ділових та дров'яних дерев) дозволяє для частини деревостану визначити інший параметр розподілу - середні значення діаметра ділових () та дров'яних стовбурів.

Математичні моделі співвідношень Wґ та Wґґ передаються рівняннями:

W?=0,509+0,488·(P?)^2,39 (11)

W?=0,712+0,655·(P?)^1,44 (12)

Матеріали статистичної обробки дослідних даних, а також обґрунтовані теоретичні залежності між параметрами, що визначають особливості таксаційної будови досліджуваних насаджень за діаметром, дозволили отримати узагальнені ряди розподілу дерев за ступенями товщини та категоріями технічної приналежності, які були безпосередньо використані в процесі опрацювання нових нормативів товарності стиглих та перестиглих соснових насаджень Полісся України. Розподіл загальної кількості стовбурів за ступенями товщини залежно від величини середнього діаметра подано на рис. 2.

Зі збільшенням середнього діаметра деревостану, а відповідно й віку, розмах кривої (діаметрів) збільшується, вона стає пологішою і менш витягнутою вгору у центрі, тобто збільшується концентрація стовбурів у центральних ступенях товщини.

Порівняння отриманих рядів розподілу кількості стовбурів за ступенями товщини з даними, отриманими для штучних соснових лісостанів Центрального та Східного Полісся (В.А. Свинчук, 2006) свідчить, що у дослідних деревостанах розмах діаметрів на 1 - 2 ступеня товщини більший.

Використовуючи спеціальні програми кафедри лісової таксації та лісовпорядкування НАУ, на основі попередньо опрацьованих моделей розподілу діаметра (1-12) та розмірно-якісної структури стовбурів (К.Е. Никитин, 1984) розроблено нормативи товарної структури стиглих соснових деревостанів Полісся України, витяг з яких наведено у табл. 3.

За формою та змістом розроблені таблиці товарної структури узгоджено з чинними нормативами товарності деревостанів основних лісоутворювальних порід України (2004).

Одночасно було розроблено нормативи товарності для перестиглих насаджень на основі розподілу діаметра (1-12) та математичних моделей розмірно-якісної структури стовбурів сосни, опрацьованих співробітниками кафедри лісової таксації та лісовпорядкування НАУ у 2004 році (витяг наведено у табл. 4).

Враховуючи те, що регіональні нормативи товарної структури природних соснових деревостанів в Україні відсутні, здійснено порівняння нормативів товарності автора з чинними.

Виявилось, що за чинними нормативами, у порівнянні з розробленими, вихід ділової деревини стиглих деревостанів систематично завищується на 2-3%. Відповідно вихід дров'яної деревини систематично занижується практично на ту ж частку від загального запасу. Для перестиглих соснових насаджень найбільша різниця (до 11 та 8% відповідно) спостерігається у виході грубої та дрібної ділової деревини. Чинні нормативи систематично завищують вихід ділової деревини на 6-12% та занижують відсоток дров'яної деревини практично на ту ж частку від загального запасу.

Висновки

За результатами проведених досліджень можна дійти таких висновків:

1. Значну частину (39% від площі лісових ділянок, вкритих лісовою рослинністю) серед соснових насаджень Полісся України становлять насадження природного походження. 28% загальної площі цих лісів належать до категорії стиглих та перестиглих високопродуктивних деревостанів із середньою повнотою 0,61. Ці насадження у таксаційному відношенні вивчені недостатньо.

2. Результати вивчення таксаційної будови стиглих та перестиглих соснових деревостанів свідчать про наступне:

- закономірності розподілу діаметра об'єкта дослідження задовільно апроксимуються кривою в-розподілу;

- параметри в-розподілу для всього деревостану значуще залежать від його середнього діаметра;

- розподіл діаметра в об'єкті досліджень характеризується середнім значенням коефіцієнта варіювання, який становить 25,4% з коливанням від 16 до 40% та незначними показниками асиметрії та ексцесу, зв'язок яких з віком є статистично незначущим;

- між показником мінливості та середнім діаметром деревостану підтверджено значущий зв'язок (обчислений коефіцієнт кореляції дорівнює -0,490);

- статистики та закономірності розподілу діаметра ділових та дров'яних дерев залежать, головним чином, від їх частки у деревостані.

3. Аналіз особливостей розподілу кількості дерев соснових деревостанів за природними ступенями товщини свідчить, що мінімальне фактичне редукційне число дерев за товщиною дещо зростає зі збільшенням середнього діаметра деревостану, а максимальне - навпаки має тенденцію до зменшення. Ранг середнього дерева за товщиною є величиною мінливою і знаходиться в межах 54,7-59,2.

4. На основі зібраного матеріалу встановлено, що діапазон частки ділових стовбурів у стиглих та перестиглих соснових насадженнях коливається в межах 52-99%, що дає підстави використовувати цю ознаку одним із входів до нормативів товарності.

5. Чинні нормативи товарності систематично завищують вихід ділової деревини для стиглих соснових насаджень Полісся України на 2-3%, для перестиглих - на 6-12%.

Рекомендації виробництву

Результати дисертаційних досліджень рекомендується використовувати Виробничим об'єднанням „Укрдержліспроект” під час лісотаксаційних робіт при проведенні базового та безперервного лісовпорядкування Полісся України, а також підприємствами лісової галузі для оцінки товарної структури запасу стиглих та перестиглих соснових деревостанів природного походження під час відведення їх у головне користування.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Алексійчук Ю. А. Основні закономірності розподілу діаметра у стиглих та перестійних соснових насадженнях / Ю. А. Алексійчук // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 2005. - Вип. 83. - С. 161-169.

2. Алексійчук Ю. А. Закономірності розподілу діаметра як теоретична основа побудови нормативів товарності стиглих та перестійних соснових деревостанів / Ю. А. Алексійчук // Аграрна наука і освіта. - 2005. - Т. 6, № 1-2. - С. 112-117.

3. Алексійчук Ю. А. Моделі товарної структури стиглих та перестійних соснових насаджень Полісся України / Ю. А. Алексійчук // Аграрна наука і освіта. - 2005. - Т. 6, № 5-6. - С. 122-125.

4. Алексійчук Ю. А. Закономірності розподілу діаметра в стиглих та перестиглих соснових деревостанах природного походження Полісся України / Ю. А. Алексійчук, С. М. Кашпор // Аграрна наука і освіта - 2008. - Т. 9, № 3-4. - С. 94-99. (Обґрунтовано параметри математичних моделей, які визначають таксаційну будову дослідних деревостанів за діаметром, сформульовані основні висновки. Особистий внесок - 50%).

Анотація

Алексійчук Ю.А. Особливості таксаційної будови і товарна структура стиглих та перестиглих соснових деревостанів Полісся України. - 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, 2008.

Дисертаційна робота присвячена вивченню особливостей таксаційної будови стиглих та перестиглих соснових насаджень природного походження Полісся України, розробленню нових товарних таблиць для даної категорії насаджень.

Деталізовано інформацію про стан і лісотаксаційну характеристику стиглих та перестиглих соснових насаджень природного походження Полісся України.

Наведено особливості таксаційної будови за діаметром соснових насаджень в об'єкті дослідження та розроблено відповідні математичні моделі. Встановлено, що розподіл діаметра у стиглих та перестиглих соснових насадженнях задовільно апроксимується кривими в-розподілу. Отримано ряди відсоткового розподілу кількості стовбурів за природними ступенями товщини. Для фіксованих рангів дерев у деревостані обчислено теоретичні редукційні числа дерев за діаметром.

Отримано узагальнені ряди розподілу дерев за ступенями товщини та категоріями технічної приналежності. Виявлено, що у стиглих та перестиглих соснових деревостанах розмах діаметрів на 1-2 ступеня товщини більший порівняно зі штучними.

Уперше, враховуючи повною мірою регіон дослідження та походження насадження, розроблено нормативи товарної структури дослідних деревостанів. Встановлено, що чинні нормативи товарності систематично завищують вихід ділової деревини для стиглих деревостанів на 2-3% та на 6-12% для перестиглих.

Ключові слова: таксаційна будова, деревостан, математична модель, в_розподіл, нормативи товарності.

Аннотация

Алексийчук Ю.А. Особенности таксационного строения и товарная структура спелых и перестойных сосновых древостоев Полесья Украины. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.03.02 - лесоустройство и лесная таксация. - Национальный аграрный университет Кабинета Министров Украины. - Киев, 2008.

Диссертационная работа посвящена изучению особенностей таксационного строения спелых и перестойных сосновых древостоев естественного происхождения Полесья Украины, разработке новых товарных таблиц для этой категории насаждений.

Детализировано информацию о состоянии и лесотаксационной характеристики спелых и перестойных сосновых насаждений естественного происхождения Полесья Украины.

Приведены особенности таксационного строения по диаметру сосновых древостоев в объекте исследования и разработаны соответствующие математические модели. Установлено, что распределение диаметра в спелых и перестойных сосновых насаждениях удовлетворительно апроксимируется кривыми в-распределения. Получены ряды процентного распределения количества стволов по естественным ступеням толщины. Для фиксированных рангов деревьев в древостое вычислены значения теоретических редукционных чисел деревьев по диаметру.

Получены обобщенные ряды распределения деревьев по ступеням толщины и качественным категориям. Установлено, что в спелых и перестойных сосновых древостоях размах деревьев на 1-2 ступени толщины больший по сравнению с искусственными.

Впервые с учетом региона исследования и происхождения насаждения разработаны нормативы товарной структуры исследуемых древостоев.

Ключевые слова: таксационное строение, древостой, математическая модель, в-распределение, нормативы товарности.

Annotation

Aleksiychuk Y. Peculiarity of biometrics structure and merchantability structure of matures and overmatures Pine forest stands in Polissa of Ukraine. - Manuscript.

The dissertation for academic degree of candidate of agricultural sciences in specialty 06.03.02 - forest inventory and forest measurements. - National Agricultural University of Cabinet of Ministry of Ukraine. - Kyiv, 2008.

The dissertation thesis is dedicating to research of peculiarity of biometrics structure of natural matures and overmatures Pine forests stands in Polissa of Ukraine and developing of new standards of merchantability for such category stands.

The information about conditions and forestry biometric characteristic of natural matures and overmatures Pine forests stands in Polissa of Ukraine are working out in detail.

The regularities of biometrics structure depending on diameter for such category stands are determined and mathematical models are done. It is defined that distribution of diameter in matures and overmatures Pine forests stands have a wholly satisfactory approximation with curves off в-distribution.

Generalized distribution rows for diameter classes and quality categories are received. Nature mature and overmatures stands have more classes of diameter than artificial stands.

To pioneer the use the region off investigation and the origin of stands are taken into account and standards of merchantability for the investigation stands are cultivated. It is discovered that currently standards of merchantability systematically give too high part timber by 2-3% in matures stands and they give too high part timber by 6-12% in overmatures stands.

On the basis of investigations we can draw the conclusions:

1. Natural stands have important part in Pine forests stands in Polissa of Ukraine (39%). End investigations of these stands are very important. Natural matures and overmatures Pine forests stands have about 28% in all Pine forests stands. There are highly productive and middle fullness stands.

2. Distribution of diameter at the analysis object are describing by factor off variation, that equal 25,4% and it's changing from 16 to 40%.

3. Distribution of diameter in matures and overmatures Pine forests stands have a wholly satisfactory approximation with в-distribution.

4. Operation factors of в-distribution for stand are high depending from average diameter.

5. It is confirmed that average diameter and coefficient of variation are high correlated (coefficient of variation equal 0,490).

6. Statistics and regularities of diameter distribution for timber and firewood are depended from per cent of them in the stand.

7. Analysis of distribution Pine trees amount in nature diameter classes confirms:

- when average diameter of stands is growing, the actual minimal reduction coefficient of trees by diameter is little growing too;

- maximal reduction coefficient of trees by diameter is decreasing;

- range of the average tree by diameter is changeable and it is lying between 54,7 and 59,2.

8. Bases on the investigation materials is defined that part of timber in matures and overmatures stands equal 52-99% and this index are taking as a base for standards of merchantability.

9. It is discovered that currently standards of merchantability systematically give too high part of timber by 2-3% for matures stands, and give too high part of timber by 6-12% for overmatures stands.

Generalized distribution rows for diameter classes and quality categories were recommended for using in Forestry industry.

Results off dissertation researches were recommended for using by Ukrderglisproekt staff for during based and continuous forest inventory.

Results off dissertation researches were recommended for using by Forestry industry staff for estimate stands merchantability before dividing them for harvest.

Key words: biometrics structure, stand, mathematical model, в-distribution, standards of merchantability.

Размещено на Allbest.ru

...