Запас насаждения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Запас насаждения

План

1. Запас насаждения и классификация методов его определения

2. Таблицы объемов стволов Х1Х - начала ХХ века

3. Современные таблицы объёмов стволов

4. Объем сучьев и технической зелени

5. Определение запаса древостоев в практике лесного хозяйства

1. Запас насаждения и классификация методов его определения

Запас насаждения (древостоя) - это сумма объемов составляющих его деревьев, он обозначается буквой М. В то же время термин «запас насаждения» еще не в полной мере характеризует ценность древостоя. Различают запас общий, эксплуатационный и товарный.

Общий запас - это запас всего древостоя. Он складывается из запаса стволовой древесины, сучьев и фитомассы.

Таксация имеет дело в основном с запасом стволовой древесины, хотя в последние годы все большее внимание уделяется всей надземной фитомассе.

Эксплуатационный запас - это запас древостоя, который может быть вырублен в ближайшие 10 - 20 лет. Его составляют приспевающие, спелые и перестойные древостои.

Товарный запас - это запас той части древостоя, которая имеет сбыт, т.е. будет использована в народном хозяйстве. Его еще называют ликвидным запасом или ликвидом. Последнее выражение употребляется чаще, хотя правильнее говорить «товарный». В лесхозах обычно употребляют слово «ликвид».

Товарный запас представляет собой общий запас минус отходы, т.е. деловую и дрова. Все расчеты лесопользования обычно ведут в ликвиде (товарном запасе), т.к. для потребителя важен именно этот запас.

Лесосечными отходами, т.е. остающимися на месте вырубки или не используемыми в дальнейшем остатками древесины, в настоящее время считается кора деловых сортиментов, сучья, ветви, которые не могут быть по соответствующему стандарту отнесены к дровам, пни, корни, древесная зелень. В составе отходов выделяют лесосечные - это та часть отходов, которая остаётся на лесосеке после заготовки и вывозки древесины: сучья, ветви, древесная зелень, пни и т. д. Другие отходы образуются в результате переработки древесины: кора деловых сортиментов, опилки, обрезки и т. д. Доля отходов, остающихся только при раскряжевки ствола (без кроны, пней и корней), колеблется в пределах 9 - 12 %, где основной объем составляет кора деловых сортиментов. Общий объём лесосечных отходов, если учитывать сучья, фитомассу, пни и корни достигает 45% от запаса стволовой древесины.

Понятие «отходы» с течением времени меняется. Расширение возможностей технологической переработки древесины постепенно уменьшает количество отходов. В настоящее время лесосечные отходы рассматриваются как топливное сырье для ТЭЦ. При этом пока экономически нецелесообразно использовать как топливо древесную зелень, пни и корни. К тому же на сбор лесосечных отходов есть биологические и экономические ограничения, которые диктуют необходимость оставлять на лесосеки 40 - 50 % отходов как удобрение. Древесная зелень и мелкие порубочные остатки необходимо оставлять на лесосеке с целью поддержания биологического разнообразия насекомых и микрофлоры.

Запас древостоя можно определить разными способами, а именно.

- Сделать обмеры всех деревьев, вычислив объем каждого, и сложить результаты, т.е.

Отобрать модельные деревья и определить их объем. Объем каждого модельного дерева (V)умножить на число стволов (n), которые представляет модель и сложить результаты, т.е.

В практике лесного хозяйства и в лесоустройстве запас древостоя устанавливают разными способами.

- Глазомерно с применением специальных таблиц.

- Измерительным методом, используя угловой шаблон Биттерлиха или призму Анучина.

- Перечислительным методом. В этом случае делается перечёт деревьев по ступеням толщины и определяются высоты деревьев. Запас насаждения в этом случае находится по специальным таблицам, которые будут рассмотрены ниже.

Основным методом, который применяют в практике лесного хозяйства для определения запаса древостоя, является использование объемных (их еще называют массовые)таблиц. При этом наиболее точные результаты получают, когда измерение проводят для совокупности деревьев. В этом случае случайные ошибки с + и - взаимно погашаются.

Масовые таблицы объемов стволов представляют собой ряд цифровых данных, расположенных в определенной системе и характеризующих средние объемы древесных пород. Объёмные таблицы называют массовыми не потому, что объём иногда употребляют как синоним понятию «масса древесины». Массовыми их называют потому, что такие таблицы должны употребляются для совокупности (массы) деревьев. На одной лесосеке таких деревьев обычно имеется несколько сотен. Поэтому случайные ошибки от определения объёма одного дерева взаимно погашаются, и результаты получаются достаточно точными.

В названых таблицах объёмы определяют, проводя измерения следующих показателей.

1) Диаметров на высоте 1,3 м.

2) Высоты ствола.

3) Устанавливая его форму или полнодревесность.

Такие таблицы составляют по материалам обмера большого числа деревьев. При этом их объемы вычисляют по секционным стереометрическим формулам. Весь материал обмеров группируют по однородным категориям. Полученные средние величины сглаживают графически или математически и располагают конечные результаты в определенной последовательности в соответствии с принятой формой таблиц.

В зависимости от величины района сбора основного материала, численности его, а также предполагаемой территории применения составленных таблиц различают местные и общие таблицы. ВXIX - начале XXвека в отдельных случаях местные таблицы составляли на одно лесничество и даже его часть - лесную дачу. Со второй половины ХХ века от такой практики отказались из-за ненужности слишком мелких районов применения объёмных таблиц.

По мере накопления значительных материалов по таксации деревьев разных пород, возрастов, размеров, условий местопроизрастания, собранных на значительной территории, при одновременном улучшении методики обработки материала перешли к составлению общих массовых таблиц объемов древесных стволов.

Углубленное изучение закономерностей в строении насаждений, о чем будет изложено ниже, привело к установлению связей между таксационными признаками деревьев и древостоев насаждений независимо от областей роста, пород, возрастных категорий, что свидетельствует о единстве законов развития древесных стволов отдельных пород на обширных территориях.

Эти соображения при условии соответствующей дифференциации общих таблиц делают излишним составление местных таблиц для использования их на ограниченной территории. В 70 - 80-е годы в СССР были определены лесотаксационные районы, где следует применять единые объемные и сортиментные таблицы. Всего для территории СССР (22 млн. км²) было выделено 17 районов. Беларусь в этой системе представляет один район, т.е. объемные и сортиментные таблицы должны применяться на всей территории единообразно.

В настоящее время в мировой практике лесного хозяйства применяют разные массовые таблицы. Исходя из сочетания основных сомножителей объема ствола (d_1,3,H,f) существующие массовые таблицы объемов древесных стволов могут быть подразделены на следующие виды.

Массовые таблицы типа баварских. Объем ствола по этим таблицам находят на основании измерений диаметра на высоте 1,3 м и высоты Н для некоторой средней формы ствола, представленной в таблицах. Для отдельных видов таблиц этого типа дополнительно учитываются элементы лесобиологического порядка: возрастные группы, области роста, вариации формы стволов и др.

К этому типу относятся следующие таблицы:

1) баварские; 2) общегерманские; 3) удельные таблицы Крюденера; 4) ряд таблиц других российских и советских авторов.

В таблицах данного типа для одинаковых ступеней толщины предусмотрено значительное число высот, а следовательно, такое же количество отдельных объемов стволов.

Массовые таблицы по разрядам высот. Объемы стволов приводятся на основе: измерения диаметров стволов на высоте 1,3 м; отнесения таксируемой совокупности деревьев к одному из разрядов высот, представленных в таблицах, при заранее установленных соотношениях между диаметрами и высотами и некоторой средней формы стволов, принятой в таблицах.

Таким образом, для таксируемой совокупности деревьев высота для каждой ступени толщины непосредственно не устанавливается, а весь объект таксации относится к одному из разрядов высот, имеющихся в таблицах.

В таблицах по разрядам высот соотношения между d и Ноформляются в виде соответствующих кривых высот по числу их разрядов. Для каждой ступени толщины приводится столько объемов, сколько разрядов высот представлено в таблицах. В свою очередь число разрядов высот различно в разных таблицах и обычно включает 3, 4, 5 и более разрядов.

К этому типу таблиц относятся следующие: 1) русские временные массовые таблицы (1886 г.); 2) современные таблицы по разрядам, изданные в 1931 г. Союзлеспромом; 3) ряд таблиц зарубежных стран.

Многоразрядные (их еще называют безразрядными) объемные таблицы. По внешнему виду они напоминают баварские. Но высоты каждого дерева не измеряют. Определение высоты каждой ступени толщины проводится по кривой высот, которую вычисляют для каждой лесосеки по замерам 12 - 15 учетных деревьев. Вычисление объёмов деревьев проводится аналогично как и по баварским таблицам.

Таблицы объемов стволов по коэффициентам формыq₂. В таблицах этого типа объемы стволов даются на основе трех измерений для каждого ствола, а именно: 1) диаметра на высоте 1,3 м (d_1,3); 2) высоты ствола Н; 3) второго коэффициента формы

q₂=d_1/2 :d_1/3

К таким таблицам относятся: 1) таблицы Шиффеля для сосны, ели, пихты, лиственницы; 2) таблицы Мааса для сосны и ели и 3) таблицы Ионсона для сосны и ели.

Из приведенной структуры четырёх типов таблиц видно, что число признаков, по которым учетные единицы объединяются в совокупности, называемые входами таблиц, различно. В таблицах первого и третьего типа входами являются порода, диаметр на высоте 1,3 м и высота ствола, в таблицах второго типа - порода, диаметр и разряд высот и, наконец, в четвертом типе - диаметр на высоте 1,3 м; высота Н и коэффициент формы q₂. Что касается древесной породы, то она в таблицах данного вида может быть опущена. Так, таблицы Мааса и Ионсона составлены для хвойных пород Швеции без подразделения на породы, что отвечает выводам ранее рассмотренных соотношений между видовыми числами, высотами и коэффициентами формы q₂.

2. Таблицы объемов стволов Х1Х - начала ХХ века

Объёмные таблицы типа Баварских. Первые таблицы объёмов появились в 1846году в Баварии иназваныбаварскими. Вспомним, что Германия в то время не представляла собой единого государства. Исходным материалом для составления таблиц послужили данные обмера в лесах Баварии свыше 40 тысяч стволов разных пород. Собранный материал был подвергнут статистической обработке с вычислением средних величин и последующим их графическим сглаживанием.

Группировка опытных материалов в процессе их обработки проводилась по породам, d_1,3, Н и возрастным категориям: средневозрастные до 60 лет, приспевающие 61 - 90 лет и спелые свыше 90 лет. Первоначально были разработаны таблицы средних видовых чисел по указанной группировке, при помощи которых объемы стволов вычислялись по формуле

V = gHf

Измерив d_1,3 и Н, искомый объем ствола легко найти в соответствующей таблице на пересечении граф диаметра и высоты. Количество высот, а следовательно, и объемов стволов для отдельных диаметров составляет 30, что дает широкие возможности подбора объемов по d и Н.

Баварские таблицы долгое время были единственными, они нашли практическое применение и за пределами Баварии, например в царской России. Для их применения проводят перечет деревьев по породам и ступеням толщины и вычисляют запас данной совокупности по следующей форме (таблица 8.1).

Таблица 8.1. Форма учетной ведомости для определения запаса Древостоя с помощью таблиц типа баварских

Ступени толщины, см	Высоты, м	Число стволов, шт.	Объем одного ствола, м3	Запас всех стволов, м3
…	…	…	…	…
итого

Массовые таблицы типа баварских ранее находили применение для таксации совокупности отдельных деревьев, обладающих каким-либо однородным качественным признаком, например отобранные и заклейменные стволы сосны для заготовки спецсортиментов, стволы березы, дающие фанерные бревна и т.п. Эти деревья выбирались, главным образом в довоенное время при проведении подневольно-выборочных рубок. Такие рубки были распространены для отбора деревьев, предназначенных на экспорт или используемых в военных целях. В настоящее время подневольно-выборочные рубки в нашей стране не проводятся. При подневольно-выборочных рубках деревья, как правило, выборочно отбираются на значительной площади, они территориально разъединены, зачастую произрастают в разнообразных условиях внутренней и внешней среды. В процессе роста такие деревья не влияли друг на друга, поэтому не наблюдалось закономерных соотношений между d и Н, характерных для совокупности деревьев, растущих в составе насаждений. В этом случае перечет деревьев проводили не только по ступеням толщины, но и по классам высот 2 - 3 м.

К таблицам описанного типа относятся и общегерманские массовые таблицы, опубликованные в 1876 г. По методам построения и результатам применения они близки к баварским таблицам. Материалом для построения таблиц послужили обмеры более 60 тысяч древесных стволов в разных областях Германии.

Для стволов средней формы объемы даны в двух вариантах:объем всего ствола (Baumholz) и объем крупной древесины (Derbholz), включающей объем ствола толщиной до 7 см в вершине. По разности этих объемов можно определить кубатуру сучьев и мелкой древесины.

Для стволов дуба в таблицах приводятся объемы средней формы при q₂=0,70; при таксации сбежистых (q₂=0,60) и полнодревесных (q₂=0,80) стволов нужноувеличивать или уменьшать средние объемы на 6 - 8%.

Объемы стволов по германским таблицам в сопоставлении с баварскими дают некоторое преувеличение: от 2 до 8 %. Это объясняется тем, что модельные деревья, использованные для составления таблиц, отбирались как средние модели, где стволы с пороками развития браковались. Поэтому они оказались лучшей формы, чем использованные для составления баварских, взятых в порядке сплошных рубок.Порядок пользования германскими таблицами аналогичен,как и для тбаварских.Общегерманские таблицы предусматривали две области роста: северную и южную Германию, а также возрастные группы деревьев: до 40 лет, 41 - 80 и выше 80 лет.

В России подобные таблицы разработаны в начале ХХ века и носят название удельные массовые таблицы А. Крюденера. Они составлены в период 1908 - 1913 гг. в России удельным лесничим А. Крюденером на основании большого фактического материала. При этом обмерено свыше 108 тысяч модельных деревьев разных пород.

Методика составления этих таблиц предусматривала влияние на объем и сбег стволов (помимо обычных таксационных признаков) естественноисторических факторов: области роста; условий местопроизрастания, характеризуемых типами леса; возрастных категорий и типов деревьев по форме.

Предусматривалось две области роста - северная и южная Россия,причем границы между ними были указаны довольно схематично.

Типы леса, дающие близкие по таксационным признакам объемы и сбег стволов, объединялись в группы. Для сосны было выделено пять групп, для ели и березы - четыре, для остальных пород этот признак не учитывался. По утверждению проф. М.М. Орлова, деление на группы типов леса приближается к классификации по бонитетам.Для сосны также предусматривались три возрастные категории: от 65 до 90, от 95 до 120 и от 125 до 150 лет.

В целях индивидуализации формы стволов в таблицах А. Крюденера были приняты следующие типы деревьев:

1) деревья полнодревесные, выросшие в сомкнутых насаждениях;

2) деревья средней полнодревесности;

3) сильно сбежистые, выросшие в изреженных насаждениях.

Необходимо отметить, что приведенная группировка материалов не была выдержана для всех пород. По мере накопления и обработки этих материалов установлено ничтожное влияние отдельных признаков, и автор пошел по линии упрощения структуры таблиц; в частности, для стволов липы даются объемы по диаметру и высоте с учетом лишь двух форм стволов.

Особенностью таблиц А. Крюденера является наличие данных по сбегу стволов по секциям длиной в 2 аршина (1,42м), а также толщины коры на разных высотах.Измерения в соответствии с действовавшей тогда системой единиц измерения приведены в старых русских мерах: аршинах, вершках, футах. Весь материал опубликован в 20 томах. Порядок пользования этими таблицами такой же, как и баварскими.

Таблицы А. Крюденера, составленные в русских мерах, не могли получить широкого производственного использования, особенно с введением метрической системы измерения в лесном хозяйстве. Таблицы к тому же имеют ряд недостатков:

1) отсутствует единство методики сбора и обработки материала: не использованы известные к тому времени более совершенные способы обработки экспериментальных данных;

2) собранный обширный основной материал не был опубликован, также не получили должного освещения и способы его обработки, что лишило возможности критически оценить достоверность конечных результатов;

3) введение возрастных категорий, а также областей роста не является обоснованным и необходимым;

4) форма древесных стволов была установлена по приложенным фотографиям, а не путем объективных критериев, обоснованных измерениями диаметров и высот.

Несмотря на отмеченные методические недостатки, таблицы А. Крюденера содержат богатый материал по характеристике объема и сбега древесных пород, который может быть использован не только для производственных задач, но и для научно-исследовательских целей. Отметим, что таблицы А. Крюденера составлены на основе самого обширного экспериментального материала среди всех имеющихся таблиц такого рода. Это делает их очень ценными для проведения различных исследований.

Как отмечено выше, на основе материалов своих таблиц А. Крюденер составил таблицы объемов бревен различных пород, причем таблицы объемов еловых бревен, составленные на основе обмера 26 тысяч бревен. Таблицы А. Крюденера в 1926 М.К. Турским были пересчитаны в метрические меры и названы таблицами Крюденера-Турского. В настоящее время они утверждены в качестве ГОСТ 2708-44, которые после небольших уточнений применяются как ГОСТ 2708-75.

Массовые таблицы по разрядам высот. Таблицы типа баварских получили исключительное применение в лесном хозяйстве западноевропейских стран. Огромные масштабы русского дореволюционного, а также советского и современного лесного хозяйства требовали упрощения техники таксации леса на корню и вместе с тем обеспечения необходимой ее точности. Ввиду этого в России и в СССР широкое применение получили объемные таблицы по разрядам высот.

Первыми таблицами этого типа были опубликованные в 1886 г. «Русские временные массовые таблицы», которые использовались на протяжении сорокапятилетнего периода и были заменены только в 1931 г. У строителей есть выражение: «Ничего нет более постоянного, чем временные сооружения». К названным таблицам это тоже подходит - «временные» применялись более 45 лет.

Количество разрядов в этих таблицах было небольшим. Для стволов дуба принято четыре разряда высот, а для остальных пород - по три разряда. Объемы давались для средней формы стволов.

Таблицы объемов дополнены данными сбега стволов, на основе чего были составлены простейшие сортиментные таблицы, позволяющие проводить материальную и денежную оценку леса на корню с использованием таксовых цен. Именно этими таблицами пользовались купцы, скупая лес у помещиков, о чем было рассказано в главе 2.

Суть разрядов высот состоит в том, что разряд определяется по соотношению диаметра и высоты по специально разработанной таблице. Число разрядов высот зависит от диапазона высот и диаметров конкретной породы. Древостои, имеющие большие высоты, имеют, как правило, и более высокий разряд высот (рисунок 8.1). В то же время судить о разряде высот только по средней высоте нельзя.



Рисунок 8.1. Схема распределения насаждений по разрядам высот

При одинаковой высоте деревьев одной породы могут иметь разные диаметры даже в одном типе леса и при одинаковом классе бонитета в зависимости от условий выращивания древостоев: густые, редкие. Аналогично при одинаковом диаметре древостои могут иметь разные высоты в зависимости от возраста и условий произрастания, что видно на рисунке 8.2.

На рисунке 8.2 три дерева, расположенные слева, имеют одинаковую высоту, но разные диаметры и будут принадлежать к разным разрядам высот. Дерево сосны, имеющие высоту 24 м и диаметр 28 см будет относится ко II разряду высот, а дерево такой же высоты с диаметром 20 см будет уже I разряда высот.

Правые 3 дерева имеют одинаковые диаметры, но разные высоты. Дерево с диаметром 24 см и высотой 28 м относится к Ia разряду высот, а дерево этого же диаметра с высотой 20 м соответствует уже IVразряду высот.

Образец таблицы для определения разрядов высот приведен в таблице 8.2.

Способ применения таблиц несложен. Для каждой пароды на таксируемом участке путем замеров ряда высот из средних ступеней толщины определяем разряд высот. После чего для каждой ступени подбираем в таблице соответствующего разряда средний объем ствола. Умножая средний объем на число стволов по перечету, получаем объем ступени, затем суммируя объемы всех ступеней, определяем объем всех стволов, включенных в перечет по формуле:

V = v₁n₁ + v₂n₂+ .... + v_nn_n

Рисунок 8.2. Соотношение диаметров и высот в разныхнасаждениях

Таблица 8.2. Фрагмент таблицы для установления разряда высот древостоев по ели(по В.К. Захарову)

Диаметр на высоте груди, см	Высота (м) по разрядам
	Iа	I	II	III	IV	V
20	26,0 - 24,1	24,0 - 22,1	22,0 - 20,1	20,0 - 18,1	18,0 - 16,1	16,0 - 14,0
24	28,0 - 26,1	26,0 - 24,1	24,0 - 22,1	22,0 - 20,1	20,0 - 18,1	18,0 - 16,0
28	31,0 - 29,1	29,0 - 29,6	26,5 - 24,1	24,0 - 22,1	22,0 - 20,1	20,0 - 18,0
32	32,0 - 30,1	30,0 - 28,1	28,0 - 26,1	26,0 - 23,6	23,5 - 21,1	21,0 - 19,0
36	34,0 - 32,1	32,0 - 29,6	29,5 - 27,1	27,0 - 24,6	24,5 - 22,1	22,0 - 20,0
40	35,0 - 33,1	33,0 - 30,6	30,5 - 28,1	28,0 - 25,6	25,5 - 23,1	23,0 - 21,0

Положительным для таблиц является простота. Однако их применение в практике выявило значительные недостатки, приводящие в отдельных случаях к недопустимым погрешностям, в особенности при таксации древостоев высокой продуктивности, для которых таблицы давали систематические преуменьшения, достигавшие, например, для сосны, 30%.

Причины этих погрешностей:

1) недостаточное число разрядов высот;

2) искусственный характер построения кривых высот, не отвечающий соотношениям d и Н в природе;

3) для стволов дуба, наоборот, наблюдались для отдельных ступеней толщины преувеличения объемов, связанные с погрешностью установления их повышенной средней формы. запас древостой учетный ствол

Отмеченные недостатки привели в 1928 г. к решениюо необходимости замены русских временных массовых таблиц более совершенными, однако с сохранением основных преимуществ этого типа таблиц.

В начале XX века в России и в первые годы становления СССР у нас применялись объёмные таблицы по классам бонитета. Их составителем был М.М.Орлов и другие ученые.

Отличительными признаками таблиц по бонитетам является то, что соотношения между d и Н в таблицах построены на основе классов бонитетов. Число разрядов высот в них установлено по числу классов основных бонитетов.

Деление на классы бонитета является основой классификации лесов при таксации и лесоустройстве и характеризует условия местопроизрастания по внешним признакам: средней высоте насаждения в определенном возрасте. Такая классификация проводится на основании специальной общебонитировочной шкалы по средним высотам и возрастам древостоев.

Первые таблицы, составленные по бонитетам, были опубликованы в 1912 г. М.М. Орловым и Б.А. Шустовым для стволов сосны. Выбор той или иной таблицы рекомендовалось устанавливать по средней высоте и возрасту насаждений, т.е. в пределах бонитета предусматривалась одна кривая соотношений d и Н для таксации спелых насаждений.

Высота насаждения при прочих равных условиях является функцией двух переменных величин: возраста и условий местопроизрастания. Следовательно, при таксации древостоев приспевающих и средневозрастных насаждений по таким признакам возникают погрешности, избежать которые можно двумя путями.

Первый путь - составить для каждого бонитета два или три класса высот. При этом значительно бы увеличивалось число разрядов высот, что лишало таблиц этого типа основного их преимущества - простоты построения и легкости пользования. Второй путь - во всех случаях подбирать соответствующий разряд таблиц по соотношению диаметров и высот, а не по высоте и возрасту и, следовательно, заменить название таблиц - по разрядам высот, а не по бонитетам. Такое изменение структуры и названия таблиц в настоящее время считается общепринятым.

Влияние возраста не учитывается ни формулой объема отдельного ствола

V=gHf

ни формулой запаса всех деревьев таксируемой совокупности

V=GHf

где G -- сумма площадей сечений всех деревьев таксируемой совокупности.

Составленные М.М. Орловым в разные периоды таблицы объемов стволов по бонитетам как для сосны, так и для других пород не были свободны от ряда методических и технических недостатков, послуживших материалом для критической их оценки в лесотаксационной литературе, после чего они подвергались переработке и исправлениям с сохранением, однако, основной структуры их построения. В силу перечисленных недостатков данные таблицы не получили широкого применения в практике.

Наряду с описанными таблицами, но с уточнением и усовершенствованием методики разными авторами был составлен ряд местных и общих таблиц по бонитетам. Так, Б.А. Шустов составил такого типа таблицы для лесов Украины; для лесов Белоруссии в 1928 г. В.К. Захаров составил таблицы объемов и сбега стволов восьми древесных пород, в которых были устранены основные недостатки применявшихся русских временных массовых таблиц.

В силу перечисленных и иных причин объёмные таблицы по бонитетам не соответствовали научно-обоснованным требованиям к точности таких нормативных материалов. Их главный недостаток, когда при одинаковых диаметрах могли быть разные высоты, а при одинаковых высотах могли быть разные диаметры, не мог быть устранён никаким образом. Это приводило к большим ошибкам в определении объёма. В силу изложенного таблицы по бонитетам в конце 20-х годов было решено заменить на объёмные таблицы по разрядам высот.

Таблицы объемов стволов по коэффициентам формы. Первыми по времени составления и разработке методики таблицы этого вида были разработаны в Австрии А. Шиффелем для сосны, ели, пихты и лиственницы (1899 - 1908 гг.). Объемы стволов приводятся здесь на основе трех измерений: d_1,3, H и f. Для составления таблиц использован относительно небольшой по численности материал, собранный в лесах Австрии; для ели обмерено по однометровым секциям 2529 стволов, для сосны - 1181, для лиственницы - 818 и пихты - 703.

По коэффициентам формы принята градация через 0,02, что приводит к разнице двух смежных объемов при одинаковых d и Н в размере 3 - 4%, следовательно, величина в 0,01коэффициента формы q₂ оказывает влияние на 1,5 - 2% на объем. Образец таблиц А. Шиффеля для ели высотой 22 м показан в таблице8.3.

Весь материал в таблицах А. Шиффеля размещен по высотам для данной породы. Даны три объема: ствола, крупной древесины и дерева. Разность объемов дерева и ствола дает объем сучьев. В таблицах приводится также краткая характеристика сбега ствола на 1/4 H, 1/2H, и 3/4H. Класс полноты и формы, а также протяженность кроны рассматриваются как сопутствующие признаки.

Таблица 8.3. Образец таблицы А. Шиффеля по q₂

Коэффициент формы	Класс полнодревесности и форма	Протяженность кроны, % от Н	Диаметр на высоте 1,3 м	Объем, м3	Диаметр, см
				ствола	крупной древесины	дерева	1/4 Н	1/2 Н	3/4 Н
0,82	IV	34	16	0,268	0,261	0,304	15,1	13,1	9,0
			18	0,340	0,336	0,385	17,0	14,8	10,1
			20	0,419	0,413	0,475	18,8	16,4	11,2
			22	0,507	0,501	0,574	20,7	18,0	12,3

Применение таблиц А. Шиффеля требует непосредственного измерения трех величин: d_1,3, Н и q₂. Трудность измерения q₂ на стоящих деревьях явилась препятствием для применения таблиц А. Шиффеля на практике. Несмотря на их бесспорные теоретические преимущества, таблицы могут быть использованы лишь при проведении научно-исследовательских работ.

Метод А. Шиффеля был использован Маасом (Швеция), который составил в 1908 г. таблицы по коэффициентам формы q₂для стволов сосны и ели по более крупным градациям коэффициента формы q₂, а именно: 0,60; 0,65; 0,70; 0,75 и0,80 (таблица 8.4).

Опытный материал был представлен на основании обмера 1869 деревьев. При переиздании в 1911 г. таблицы для сосны и ели объединили, так как было установлено ничтожное влияние породы на объем при одинаковыхd_1,3, H и q₂.

Чтобы иметь возможность использовать таблицы в производстве, на основе измерений диаметра ствола на высоте 6 м была составлена вспомогательная таблица для установления q₂ на стоящем дереве. Для этой цели сконструировали особую мерную вилку, укрепленную на шесте длиной 6 м, причем вилкой измеряли также высоту дерева и диаметр на высоте 1,3 м.

На основе взаимосвязи между диаметрами на высотах 1,3 м, 1/2Н и высотой в таблице приводится q₂

Таблица 8.4. Образец таблиц объемов стволов по А. Маасу.Класс формы q₂ = 0,70

Диаметр на высоте 1,3м, см	Объем, м3, при высоте, м
	8	9	10	11	12	13	14	и т.д.
12	0,051	0,056	0.061	0,066	0,071	0,076	0,081
13	0,060	0,065	0,071	0,077	0,083	0,089	0,095
14	0,069	0,076	0,083	0,089	0,096	0,103	0,110
15	0,080	0,087	0,095	0,103	0,110	0,118	0,125
и т.д.

Для таксируемого древостоя допускался единый средний q₂,по которому и таксировались все стволы данного насаждения. Наконец, рекомендовалось брать для высот до 21 м объем и сбег из класса q₂ = 0,70, а при больших высотах из класса 0,65.

Как отмечает В.К. Захаров, таблицы Мааса нашли применение на практике в начале XIXвека в скандинавских странах. Большая сложность при пользовании данными таблицами существенно ограничили их практическое применение. В нашей стране эти таблицы не использовались, несмотря на то, что таблицы, где учтена форма ствола,являются наиболее точными. . Не имеют распространения эти таблицы и в зарубежных странах.

3. Современные таблицы объёмов стволов

Объемные таблицы Союзлеспрома. Недостатки объёмных таблиц, которые описаны выше, вынудили в конце 20 годов прошлого века принять решение о разработке новых объёмных таблиц. Развернувшееся к этому времени массовое строительство заводов и фабрик, многократно возросший экспорт древесины потребовали многократного расширения объёмов лесозаготовок. Эту древесину надо было учесть точно и с относительно небольшими затратами труда. Решение о составлении новых таблиц было принято органом управления лесным хозяйством того времени - Союзлеспромом СССР в 1928 году. Поэтому эти таблицы названы таблицами Союзлеспрома.

В 20 годы для учёта древесины применялись многочисленные таблицы, имевшие местное значение, часть из которых описана выше: таблицы А.Б. Шустова, В. К. Захарова и другие. Различные таблицы по учету запасов леса на корню, применявшиеся в отдельных республиках и областях, не могли унифицировать методы учета древесины на корню.

Ввиду этого в 1928 г. постановлением Правительства СССР было возложено на Управление лесами Наркомзема РСФСР составление единых массовых таблиц и таблиц сбега древесных стволов для основных пород, которые обеспечили бы высокую точность учета леса на корню и его определенную унификацию.

Этот вопрос обсуждался на специальном совещании с участием крупнейших специалистов в области лесной таксации.Совещание установило требования к точности таксации по объемным таблицам, признав, что таксация растущего леса должна производиться с точностью определения запаса ±10%, а в наиболее интенсивных хозяйствах с точностью ±5%. Требование к точности определения запаса древостоя ±10% сохраняется до сих пор.

Подлежащие составлению единые таблицы по разрядам высот должны были предусматривать три категории формы древесных пород: сбежистую, среднюю и полнодревесную, выраженные через коэффициенты формы q₂. Число разрядов высот принимается по числу бонитетов. Таблицы объемов должны быть дополнены данными о сбеге стволов, процентами объема коры и сучьев.

Составление всеобщих таблиц объема и сбега было поручено ведущим учёным - таксаторам того времени профессорам: Д.П. Товстолесу : по сосне; по ели--В. К. Захарову; по дубу -- Б.А. Шустову и по березе и осине А.В. Тюрину.

Совещание утвердило единую структуру таблиц по типу разрядных. Методику составления каждый автор выбирал самостоятельно. Поэтому полученные результаты отразили индивидуальные решения отдельных методических вопросов проведения работы.Для составления таблиц были использованы обмеры модельных деревьев, проведенные при лесоустройстве: сосны 2716, ели 4838, дуба 5542, березы 998, осины 478.

Массовые таблицы для сосны, ели, дуба, березы и осины по разрядам высот были опубликованы в 1931 г. Союзлеспромом СССР вместе с подробным описанием методики их составления каждым автором и переданы для применения в производство. В лесотаксационной литературе они называются таблицами Союзлеспрома и находят применение с 1932 г. до настоящего времени, несмотря на некоторые их недостатки.

В Советском Союзе таксация леса на корню производилась в большинстве случаев по массовым таблицам по разрядам высот, дополненным данными о сбеге стволов.В настоящее время по разрядным таблицам работают в России, Беларуси, Казахстане, Украине.

Безразрядные или многоразрядные таблицы. ВБелНИИХе (ныне Институт леса НАН Беларуси) Ф.П. Моисеенко и В.Ф. Багинским разработан новый подход к составлению объемных таблиц. Он сочетает преимущества в точности таблиц типа баварских (по Н и Д) и простоту разрядных таблиц. Ф.П. Моисеенко назвал их многоразрядными. В широкой практике такие таблицы носят название безразрядных.

Соотношения диаметров и высот (кривые высот) одних и тех же пород для разных древостоев различаются. Например, если возьмем кривые высот из объемных таблиц разных авторов (В.К. Захаров, А.В. Тюрин, Ф.П. Моисеенко, Н.В. Третьяков, Горский и др.), то увидим существенные отличия (рисунки8.3 - 8.5).

Аппроксимация опытных данных для нахождения связи высоты и диаметра разными учёными проводилась как графически, так и аналитически, что принципиально не влияло на результат, хотя аналитическое выравнивание предпочтительнее в силу отсутствия субъективизма при выборе и проведении кривых, выражающих связь Н - Д. При этом разными учеными применялись разнообразные уравнения

Рисунок 8.3. Кривые высот дляРисунок 8.4 Кривые высот древостоев ели по разрядам из для древостоев березы по объемных таблиц В.К. Захарова разрядам из объёмных таблиц (^______) и Н.В. Третьякова (------) А.В. Тюрина(^______)и Ю. Бутенаса (------).

Рисунок8.5. Кривые высот ольхи по разделам из объемных таблиц Ф.П. Моисеенко (^______) и Н.В. Третьякова (- - - -)

Для анализа и выбора лучших уравнений нами было проанализировано 10 наиболее распространенных уравнений, используемых для связи Н-Д. В их число входили полиномы разных степеней (2-4), простые и усложненные гиперболы, различные логарифмические кривые и т.д. Оказалось, что в разных случаях лучшую аппроксимацию дают разные кривые. Многообразие используемых функций вызвано совпадением их графиков на определенном отрезке задания кривых.

В большинстве случаев наилучшие результаты давало применение уравнения у = а₀ + а₁d^C, рекомендованноеК.Е. Никитиным, и полином 3 степени, использованный А.Г. Мошкалевым. Но параметры уравнений, как правило, значительно различались для древостоев разных пород, возраста, класса бонитета, а также и для отдельных пробных площадей, близких по названным показателям, но подверженных неоднозначным рубкам ухода. Анализ 200 пробных площадей показал, что в пределах одного разряда высот есть разные кривые высот: крутые, пологие и т.д. Для примера на рисунке8.6 приведены кривые высот для еловых насаждений II разряда высот, которые подтверждают сказанное.

Рисунок 8.6. Кривые высот древостоев ели III разряда

Безусловно, кривые высот можно каким-то образом группировать, но погрешности определения конкретных высот в этом случае остаются.На основании изложенного пришли к выводу, что каждое насаждение, особенно в зоне интенсивного ведения хозяйства, имеет свое индивидуальное соотношение Н-Д, которое достоверно может быть установлено только по замерам 12-15 высот в натуре.

Отсюда следует, что никакие разрядные схемы не смогут охватить разнохарактерность соотношений между Н иД отдельных древостоев. В этом причина различий между кривыми высот в разных объемных таблицах. Значит, разрядные объемные таблицы в силу особенностей их построения не могут учесть индивидуальное соотношение Н-Д древостоя. По этой причине и отдельные насаждения таксируются с ошибками, которые в отдельных случаях доходят по нашим данным до 10%.

При таксации совокупности древостоев суммарная погрешность уменьшается и не выходит за пределы 5%, но часто надо иметь точный выход древесины и на одной лесосеке. В то же время разрядные таблицы очень удобны для практики и находят повсеместное применение.

Известно, что помимо разрядных есть таблицы типа баварских, где определение объема проводят по двум входам - диаметру и высоте. Достигаемая по этому методу точность достаточно высока, но сам метод трудоемок, так как требуется измерять высоту каждого дерева. Целесообразно объединить преимущества таблиц типа баварских и разрядных. Поэтому был предложен новый вид объемных и сортиментных таблиц -многоразрядные или безрарядные. Идея таких таблиц принадлежит Ф.П. Моисеенко.

На первый взгляд, они подобны баварским, т.е. объемы (а для сортиментных таблиц и выход сортиментов) находят здесь по диаметру и высоте дерева. Отличие многоразрядных таблиц от таблиц типа баварских заключается в том, что высота устанавливается не для каждого конкретного дерева, а для ступени толщины, и берется она из графика высот конкретного древостоя. Для этого у 12 - 15 деревьев измеряют высоты и строят кривую высот. Ее параметры несложно вычислить на компьютере при автоматизированной материально-денежной оценке лесосек. Трудоемкость полевых работ здесь не увеличивается: для определения разряда высот надо измерять примерно такое же количество высот.

Затем для каждой ступени толщины берут ее высоту из графика высот (по аналитическому выражению) и поДи Н проводят сортиментацию, аналогично как и по таблицам типа баварских. Точность таксации здесь в целом повышается. Но главное значение имеет то, что исключаются грубые ошибки для отдельных насаждений, и на каждой лесосеке гарантируется точность в пределах 8 %.По данным проф. К.Е. Никитина повышения точности учета за счет использования таких таблиц составляет 3 %, т.е. общая точность учета запаса повышается до ± 7 %.

Идея многоразрядных таблиц (их в настоящее время обычно называют безразрядными) нашла практическое воплощение. Один из вариантов материально-денежной оценки лесосек для Украины, разработанный под руководством К.Е. Никитина, основан на идее безразрядных таблиц. Такие же таблицы есть для ряда районов России, для Грузии и других мест. В БелНИИЛХе подобные таблицы были составлены Н.Т. Воиновымдля осины. Их отклонения от разрядных составляют по общему запасу для отдельных древостоев до 9%.

Таким образом, безразрядные или многоразрядные объемные и сортиментные таблицы, сохраняя простоту построения и использования разрядных таблиц, в то же время по точности таксации приближаются к таблицам типа баварских, соединяя положительные и устраняя отрицательные качества каждой из этих типов таблиц. Практика русского лесного хозяйства в конце XIX века пришла к необходимости построения массовых таблиц по разрядам высот. Это направление явилось передовым и перспективным, его признало и западноевропейское лесное хозяйство. Количество разрядов постепенно возрастало от 3 в первых русских временных массовых таблицах до 7 - 8и даже 10 - 12. Переход на многоразрядные объемные и сортиментные таблицы является логическим продолжением и развитием идеи разрядных таблиц.

Эти таблицы позволяют учесть с большей полнотой сложные взаимосвязи и закономерности в конкретных древостоях, вызванные географическими, биологическими и экологическими особенностями роста насаждений и хозяйственным воздействием на них. Более полный учет имеющихся закономерностей в многоразрядных таблицах обеспечивает наибольшую отдачу от претворения в жизнь идеи разрядных таблиц на современном техническом уровне, доведя их точность до имеющихся требований по отношению к отдельным единицам учета.

В настоящее время безразрядные таблицы находят широкое применение в практике лесного хозяйства. Выше уже упомянуты , новые украинские и грузинские таблицы составлены как безразрядные, хотя там сохранились таблицы и по разрядам высот. Имеются безразрядные таблицы для Северо-Запада России. В настоящее время Гомельлеспроектом по методике В. Ф. Багинского разработаны новые объёмные и сортиментные таблицы. Они являются безразрядными. Эти таблицы приняты для использования в лесном хозяйстве Беларуси.Применение новых таблиц обеспечивает повышение точности таксации лесосек на 6--=8%.

Общая оценка массовых таблиц. При оценке массовых таблиц необходимо исходить из удобства и простоты их применения, а также точности конечных результатов таксации.По первому признаку таблицы могут быть расположены в следующей последовательности: а) по разрядам высот, б) безразрядные (многоразрядные), в)типа баварских, г) по коэффициентам формы.

При оценке точности они располагаются в обратном порядке.

При этом нужно помнить, что массовые таблицы предназначены для определения объемов совокупностей деревьев; в отношении единичных деревьев могут получаться недопустимые погрешности.

При установлении точности таксации по таблицам того или иного типа нужно, прежде всего, исходить из формулы объема стоящего дерева V=ghf, а в отношении множества деревьев из формулы V=GHF.

Как известно из теории погрешностей, точность произведения величин равна корню квадратному из суммы квадратов точности сомножителей

Так, если допущены погрешности p_g=5%, p_H=4%, p_f=2%, то совместное их влияние на объем одного ствола ступени составит

.

Это и есть относительная ошибка в исчислении объема v отдельного дерева ступени толщины. В отношении запаса всей ступени p уменьшится в , где N- число деревьев ступени, например, если Р_v = 6,7 %; N =16, то p=1,7%.

Для установления относительной ошибки Р_v- запаса всего древостоя - найдем предварительно его абсолютную ошибку m, зная величины абсолютных ошибок по отдельным ступеням толщины, т.е.m₁, m₂, m₃, ..., m_n. Для отдельных ступеней абсолютная ошибка

m₁=v₁p

где p=p/100 от запаса каждой ступени.

В результате ошибка всего запаса

m =

но m/v = p/100, откуда m=vp/100, следовательно:

m₁ = v₁p₁/100

m₂ = v₂p₂/100

m_n = v_np_n/100

Подставляя полученные значения в формулу для определения m, получим абсолютную погрешность определения запаса:

m =

Если располагать абсолютной погрешностью и величиной общего запаса v, то относительная погрешность в процентах (Р_v )всего запаса составит:

.

Пусть имеем следующий запас древостоя по ступеням толщины, м³:

4,1 + 13,2 + 21,3+ 45,2 + 40,4 + 14,5 = 138,7 м³;

Р_v по ступеням толщины 2,3; 1,7; 2,1; 3,1; 2,8; 1,5.

Подставляя приведенные величины в формулу, получим

Р_v = .

Среднеарифметическая ошибка: Р_v =2,25 %;средневзвешенная по ступеням толщины -- Р_v =2,54%.

Таблицы по коэффициентам формы требуют непосредственного измерения трех величин объемов стволов (g, H и f через q₂) и обеспечивают высокую точность при таксации и совокупности деревьев, соответствующую точности определения объема по сложным стереометрическим формулам. В таблицах типа баварских объемы приводятся на основе непосредственного измерения двух величин объема d и H; третий компонент объема - видовое число - включено в процессе составления таблиц как некоторая средняя величина.

В безразрядных таблицах высоты ступени толщины определяют по кривой высот. Это приводит к ошибкам для отдельных ступеней толщины до 4-6%.

Следовательно, на конечные результаты даже при точном измерении d и Н окажет влияние степень соответствия средней формы таксируемой совокупности стволов, аналогичной табличной величине.

По опытным исследованиям, проведенным в Баварии, при таксации 16 групп стволов в количестве свыше 500 штук, то ошибки в определении их объёмов не превышали 5 %.При таксации 73 групп деревьев в количестве 101 - 500 стволов каждая лишь для 16 случаев ошибки были в пределах 5%. Следовательно, для 84% случаев ошибки составили менее 5 %.Таким образом, точность таблиц этого типа можно считать равной ±3 - 5%.

Особое положение занимают таблицы по разрядам высот. При пользовании ими непосредственно измеряют лишь диаметры стволов на высоте 1,3 м, в отношении высот устанавливают разряд высот (но не высоты по ступеням толщины непосредственно), так как в пределах данного разряда соотношения между d и H по ступеням толщины даются в таблицах; средняя форма стволов также принимается по таблице.

Таким образом, погрешности от применения разрядных таблиц могут возникать от следующих причин: а) погрешности при измерении диаметров стволов; б) неправильного установления разряда высот: в) степени соответствия соотношений d и Н в таблицах характеру этих соотношений в таксируемом объекте; г) степени соответствия средней формы таксируемых стволов аналогичной табличной величине.

Наибольшая погрешность, составляющая 10 - 15%, возникает от неверного установления разряда высот. Таблицы Союзлеспрома предусматривают от 5 до 8 разрядов высот и позволяют подобрать близкие показатели для разнообразных таксируемых объектов. Следовательно, на величину погрешности, помимо ошибок технического характера, будут оказывать влияние факторы конструктивного порядка таблиц.

Вполне понятно, что разрядные таблицы являются менее совершенными по сравнению с другими типами таблиц, но зато они имеют несомненное преимущество по удобству и простоте их применения.

Как известно, при составлении разрядных таблиц Союзлеспрома было предъявлено требование: обеспечить точность таксации в пределах до ±10%. Практическую их точность нужно принять 5 - 7%. Таблицы этого типа в наших условиях, учитывая огромные масштабы производства, имеют самое широкое применение.

М.Л. Дворецкий исследовал точность объемов стволов ели по таблицам Союзлеспрома. Оказалось, что вероятная ошибка находится в следующей зависимости от числа взятых учетных деревьев n (таблица 8.5):Вероятная величина Р_v вычислена по формуле:

гдеV- коэффициент изменчивости объемов стволов древостоя, V=75%;

r-коэффициент корреляции между площадями сечения на высоте 1,3 м и объемами стволов, r=0,95.

Таблица 8.5. Ошибки определения запаса в зависимости от объема выборки

n	10	15	20	25	30	40	50	60	100
Рv	7,4	6,1	5,2	4,8	4,3	3,7	3,3	3,0	2,3

Таким образом с увеличением количества обмеренных деревьев случайная ошибка нахождения их объемов существенно уменьшается: при возрастании числа деревьев с 10 до 100 ошибка уменьшилась в 3,2 раза.

Безразряднгые таблицы за счёт уменьшения ошибок при вычислении высоты ступеней толщины позволяют снизить общую ошибку определения запаса на 2--3 процента, обеспечив таксацию каждой лесосеки с точностью 8% при достоверности 99,9%.

4. Объем сучьев и технической зелени

В настоящее время требуется определять не только объемы стволов, но и сучьев, а также технической зелени. Объемы сучьев определяют несколькими способами.

- Через видовые числа сучьев.

- По замерам сучьев.

- По объему сучьев в складочных м³.

Известна формула Шиффеля для определения видовых чисел сучьев:

f_c= 0,08 + 10 q₂ + 1,6 Н

Затем объем сучьев получают по формуле

V_c = q_mHf_c

Голиков В.В. определил объем сучьев, замеряя их диаметры и длину. При этом использовал как простую, так и сложную формулу Губера. Так же поступал и Багинский В.Ф. при определении объемов сучьев в культурах сосны.

Можно определить объем сучьев, обрубив и сложив их с каждого дерева, а затем установить связь

V_c = f(Д, H) или V_c = f(V_д).

...