Библиотечный каталог авторефератов Украины

Розділ 5. Таксаційна будова і товарна структура деревостанів. У розділі наведено особливості таксаційної будови штучних соснових лісостанів порівняно із природними. Отримано узагальнені ряди розподілу дерев за ступенями товщини та якісними категоріями. Подано класифікацію та методи розробки товарних таблиць. Розроблено таблиці товарної структури пристигаючих і стиглих штучних лісостанів.

Уперше таблиці типу товарних були створені у 1900 році 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 лісостану.

Ідея Берінгера була розвинута далі лише у 30-х роках ХХ століття Анучиним М.П. Він запропонував новий тип таблиць, у яких у відсотках було подано розподіл запасу лісостанів за окремими сортиментами. Спочатку їх назвали таблицями сортиментного складу деревостанів, пізніше – товарними. В основу цих нормативів покладено закономірності будови деревостанів за товщиною і якісними категоріями дерев залежно від середнього діаметра насадження.

Значний внесок у вивчення таксаційної будови і товарної структури деревостанів різних деревних порід та опрацювання методів розроблення відповідних нормативів зробили також А. Шиффель (1903), Третьяков М.В. (1927), Горський П.В. (1934), Тюрін О.В. (1923-1931), Нікітін К.Є. (1966, 1972), Мошкальов О.Г. (1974, 1982), Швиденко А.З. (1972, 1987), Цурик Є.І. (1981), Макаренко А.А. (1982), Верхунов П.М. (1984), Миклуш С.І. (1986), Кашпор С.М. (1987, 2004), Горошко М.П. (1989), Строчинський А.А. (1975, 1978, 2004), Лакида П.І. (2001) та деякі інші вчені.

Найбільшої уваги приділялося вивченню особливостей таксаційної будови за діаметром, що значною мірою визначає товарну структуру деревостанів.

Незважаючи на велику кількість проведених досліджень, таксаційна будова штучно створених соснових лісостанів вивчена недостатньо. В Україні такі дослідження практично не проводилися. Більшість робіт у цьому напрямі було виконано у Росії та Білорусі (Успенський В.В., Попов В.К., Поляков О.М., Мірошніков В.С., Багінський В.Ф. та інші).

Аналіз результатів статистичної обробки дослідних даних засвідчив, що у переважній більшості випадків (82 %) може бути прийнята гіпотеза про відповідність вибіркових розподілів кривій в-розподілу, щільність якої має вигляд:

                                       (11)

Для деревостанів певного середнього діаметра її параметри встановлено за наступними співвідношеннями:

,                                                    (12)

,                                    (13)

,                                                (14)

де          Г – гамма-функція;

l1 і l2 – початкове і кінцеве значення кривої розподілу;

– середнє арифметичне значення діаметра;

у2 – дисперсія.

Перехід до вирівняних частот (пі) для всіх, за винятком крайніх, ступенів товщини здійснюється шляхом множення значень f(x) із (11) на обсяг ряду (n) та величину ступеня (с):

,                                                (15)

де         – ступені товщини (і=2,3, ... к-1).

Беручи до уваги, що нижня границя першого ступеня з високою ймовірністю не буде відповідати l1 , а верхня границя останнього ступеня – l2, їхні вирівняні частоти знаходяться за формулами:

                               (16)

                       (17)

Теоретичні частоти загальної кількості дерев кожного ступеня товщини для певного середньоквадратичного діаметра (D) лісостану обчислювалися за співвідношеннями (11-17) після апроксимації відносної мінливості (V) і мінімального () та максимального () редукційних чисел.

Під час обчислення теоретичних частот дерев різних якісних категорій використано методику Кашпора С.М. (1987), яка полягає в дослідженні співвідношень V'/V та V''/V (де V', V'' та V – відносні мінливості діаметра відповідно ділових, дров’яних та загальної кількості стовбурів), які за даними множинного регресійного аналізу значуще залежать лише від частки ділових () чи дров’яних () дерев. Наявність вирівняних значень V' та V'' дозволяє для частини деревостану визначити інший параметр розподілу – середні значення діаметра ділових () та дров’яних () стовбурів.

Коефіцієнт мінливості діаметра загальної кількості стовбурів у дослідних деревостанах коливається у межах 14-40 % і в середньому становить 22,5 %. Виявилося, що у штучних лісостанах існує тенденція зменшення мінливості діаметра із збільшенням їхнього віку. Однак значно тісніший зв’язок існує між показником мінливості і середнім діаметром деревостану (коефіцієнт кореляції дорівнює -0,490). Враховуючи, що особливості методики розробки нормативів товарності лісостанів обумовлюють необхідність моделювання показника мінливості саме від величини середнього діаметра, було отримано наступне співвідношення:

,                                        (18)

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

       D – середньоквадратичний діаметр насадження, см.

Порівняння коефіцієнта мінливості діаметра дерев дослідних лісостанів із аналогічним показником природних соснових насаджень свідчить, що його величина є меншою на 4-7 %, причому ця різниця зберігається до віку стиглості.

Показники косості і крутості дослідних рядів розподілу дерев за діаметром характеризуються значною мінливістю. Показник косості дослідних лісостанів має переважно додатне значення, коливається у межах -0,352ч0,831 і в середньому дорівнює 0,24. Показник крутості коливається у межах -0,630ч1,085 і в середньому становить 0,06. Встановлено, що відсутній статистично значущий зв’язок цих показників із середнім діаметром лісостану (коефіцієнти кореляції дорівнюють відповідно -0,200 і 0,001, а критичне значення при рівні значущості 0,05 і кількості ступенів свободи 59 – 0,250).

З метою моделювання початкового і кінцевого значень кривої в-розподілу встановлено параметри рівнянь залежності мінімального та максимального редукційних чисел від середнього діаметра деревостану:

,                                        (19)

.                                        (20)

Математична модель співвідношення V'/V (W') має вигляд:

.                                   (21)

Показник співвідношення мінливості діаметра дров’яних стовбурів до мінливості діаметра загальної кількості стовбурів (W'') статистично на 5%-му рівні не залежить від частки ділових дерев і в розрахунках приймається його середнє значення, яке становить 1,22.

Використовуючи спеціальні програми кафедри лісової таксації та лісовпорядкування НАУ, на основі співвідношень (11-21), які визначають особливості таксаційної будови штучних соснових лісостанів за діаметром, отримано узагальнені ряди розподілу дерев за ступенями товщини та якісними категоріями. Розподіл загальної кількості стовбурів за ступенями товщини залежно від величини середнього діаметра деревостану ілюструє рис. 2.

З метою перевірки узгодженості дослідних рядів розподілу діаметра теоретичному законові використано статистичний критерій згоди Пірсона ч2. Результати статистичної перевірки засвідчили, що у переважній більшості випадків (80 %) може бути прийнята гіпотеза про відповідність вибіркових розподілів кривій в-розподілу.Порівняння отриманих рядів розподілу кількості стовбурів за ступенями товщини з даними, отриманими для природних соснових деревостанів, свідчить про їхні особливості. Так, у штучних лісостанах із середнім діаметром 24-44 см на три ступені товщини менше. Крім того, дослідні лісостани характеризуються підвищеною концентрацією стовбурів у центральних ступенях товщини. В штучних насадженнях із середнім діаметром 20-36 см у трьох центральних ступенях товщини зосереджено на 3-6 % стовбурів більше, ніж у природних.

Використовуючи спеціальні програми кафедри лісової таксації та лісовпорядкування НАУ, на основі моделей розподілу діаметра (11-21) та розмірно-якісної структури стовбурів (5-10) розроблено таблиці товарної структури дослідних лісостанів, витяг із яких наведено у табл. 7.

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

Таблиця 7

Товарна структура штучних соснових лісостанів

Враховуючи ту обставину, що нормативи товарної структури штучних соснових лісостанів в Україні досі були відсутні, здійснено порівняння розроблених товарних таблиць із аналогічними, складеними для природних деревостанів. Виявилося, що чинні нормативи систематично на 3-6 % завищують вихід грубої та занижують відсоток середньої ділової деревини у насадженнях об’єкта дослідження із середнім діаметром 20-32 см.

Порівняння нових товарних таблиць із нормативами, які було розроблено Касьяненком М.М. (1986) для природних соснових деревостанів, засвідчило незначну (не більше 2 %) різницю у виході ділової деревини у цілому, дров та відходів. Однак у відносних значеннях ділової деревини певних категорій крупності спостерігається істотна різниця, яка в окремих випадках сягає величини ±8 %. Для штучних соснових лісостанів, які мають 85 % ділових дерев і менше, різниця у нормативних значеннях деревини окремих розмірно-якісних категорій очікувано збільшується і часто перевищує ±10 %. 

Висновки та пропозиції

1. Виконані дослідження спрямовані на розроблення системи нормативно-довідкових даних для таксації об’єму окремих стовбурів, сортиментної і товарної структури запасу штучних соснових лісостанів.
2. Близько 54 % від загальної площі соснових лісів займають штучні лісостани, серед яких переважають високопродуктивні середньо- та високоповнотні молодняки і середньовікові насадження.
3. Результати вивчення форми та повнодеревності стовбурів штучних соснових лісостанів свідчать про наступне:

• виявлено статистично значущу на 5%-му рівні залежність видового числа від діаметра та висоти стовбура;
• доведено з використанням статистичних F- і t-критеріїв відсутність (на 5%-му рівні значущості) різниці між дисперсіями та середніми емпіричними значеннями видового числа стовбурів, у межах порівнянних діаметрів та висот, деревостанів різних вікових груп, що дозволило отримати єдину математичну модель показника повнодеревності;
• порівняння розроблених таблиць об’єму стовбурів із нормативами, складеними для природних соснових деревостанів, засвідчило, що об’єми стовбурів діаметром до 40 см у культурах є систематично на 3-6 % більшими.

4. Закономірності та моделі співвідношення між діаметрами та висотами стовбурів в пристигаючих і стиглих штучних насадженнях характеризуються іншими параметрами, порівняно із природними.
5. За результатами вивчення сортиментної структури деревостанів встановлено:

• відносні значення розмірно-якісної структури стовбурів значною мірою залежать від величини їхнього діаметра, статистично значущого впливу висоти на сортиментну структуру стовбурів не виявлено;
• у стовбурів насаджень штучного походження в діапазоні діаметрів 24-40 см вихід ділової деревини на 2-3 % більший аніж природного.

6. У процесі дослідження таксаційної будови штучних соснових лісостанів виявлено:

• дослідні ряди розподілу діаметра у пристигаючих і стиглих насадженнях добре апроксимуються в-розподілом;
• показник мінливості діаметра для загальної кількості дерев у насадженні статистично значуще на 5%-му рівні залежить лише від середнього значення цієї таксаційної ознаки;
• закономірності розподілу діаметра ділових і дров’яних дерев залежать, головним чином, від частки цих дерев у деревостані;
• штучні лісостани, порівняно із природними насадженнями, характеризуються меншою на 4-7 % мінливістю діаметра та більшою на 3-6 % концентрацією стовбурів у трьох центральних ступенях товщини.

7. Розподіл загального запасу деревостану за розмірно-якісними категоріями залежить від його середнього діаметра і відсотка ділових стовбурів.
8. Чинні нормативи товарності систематично на 3-6 % завищують вихід грубої та занижують відсоток середньої ділової деревини у дослідних насадженнях із середнім діаметром 20-32 см.

Для практичного застосування пропонуються:

1. Математичні моделі об’єму стовбурів сосни в аналітичному і табличному виглядах.
2. Математичні моделі й таблиці розподілу об’єму стовбурів за розмірно-якісними категоріями у пристигаючих і стиглих штучних соснових лісостанах.
3. Сортиментні таблиці для матеріальної оцінки пристигаючих і стиглих штучних соснових лісостанів.
4. Таблиці розподілу кількості стовбурів за ступенями товщини залежно від якісної категорії та середнього діаметра лісостану.
5. Таблиці товарної структури пристигаючих і стиглих штучних соснових лісостанів.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Свинчук В.А. Співвідношення між діаметрами та висотами стовбурів сосни звичайної в штучних деревостанах Західного і Центрального Полісся України // Аграрна наука і освіта. – К., 2005. – № 1-2. – С. 124-128.
2. Свинчук В.А. Особливості форми та повнодеревності стовбурів сосни звичайної в штучних деревостанах Полісся України // Науковий вісник НАУ. – К., 2005. Вип. 83: Захист лісу. – С. 182-188.
3. Свинчук В.А. Особливості розмірно-якісної структури стовбурів сосни звичайної в штучних деревостанах Західного і Центрального Полісся України // Аграрна наука і освіта. – К., 2005. – № 3-4. – С. 115-119.
4. Строчинський А.А., Кашпор С.М., Свинчук В.А. Особливості таксаційної будови штучних соснових лісостанів Західного та Центрального Полісся України // Аграрна наука і освіта. – К., 2005. – № 5-6. – С. 135-140 (Обґрунтовано параметри математичних моделей, які визначають таксаційну будову дослідних лісостанів за діаметром, сформульовано основні висновки. Особистий внесок – 50 %).

Свинчук В.А. Особливості таксаційної будови, сортиментна і товарна структура штучних соснових лісостанів Західного та Центрального 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, 2006.

Дисертаційна робота присвячена вивченню кількісних та якісних характеристик запасу штучних соснових лісостанів, особливостей їхньої таксаційної будови та розробці відповідних нормативів для потреб лісовпорядкування і лісогосподарського виробництва.

Встановлено інтегральну лісівничо-таксаційну характеристику і поширення штучних соснових лісостанів в Західному та Центральному Поліссі України. Відзначено їхні таксаційні особливості порівняно із природними насадженнями.

Наведено результати вивчення форми та повнодеревності стовбурів у дослідних лісостанах. Розроблено нові таблиці об’єму залежно від висоти та діаметра стовбурів на висоті грудей. Виявлено, що об’єми стовбурів завтовшки до 40 см у штучних лісостанах систематично на 3-6 % більші, ніж у природних.

Встановлено особливості співвідношення між діаметрами та висотами стовбурів дерев у штучних лісостанах, подано параметри відповідних математичних моделей та побудовано розрядну шкалу висот. Відзначено особливості та наведено параметри математичних моделей розмірно-якісної структури стовбурів у дослідних лісостанах. Виявлено, що у стовбурів пристигаючих і стиглих насаджень штучного походження завтовшки 24-40 см вихід ділової деревини систематично на 2-3 % більший аніж природного. Встановлено, що чинні нормативи систематично на 4 % занижують їхній запас. Вперше розроблено сортиментні таблиці для матеріальної оцінки запасу штучних соснових лісостанів пристигаючого і стиглого віку.

Наведено особливості таксаційної будови штучних соснових лісостанів порівняно із природними. Встановлено, що дослідні ряди розподілу діаметра у пристигаючих і стиглих насадженнях добре апроксимуються в-розподілом. Отримано узагальнені ряди розподілу дерев за ступенями товщини та якісними категоріями. Виявлено, що штучні лісостани, порівняно із природними насадженнями, характеризуються меншою на 4-7 % мінливістю діаметра та більшою на 3-6 % концентрацією стовбурів у трьох центральних ступенях товщини.

Встановлено, що чинні нормативи товарності систематично на 3-6 % завищують вихід грубої та занижують відсоток середньої ділової деревини у дослідних насадженнях із середнім діаметром 20-32 см. Уперше для регіону дослідження розроблено таблиці товарної структури пристигаючих і стиглих штучних лісостанів.

Ключові слова: штучний лісостан, математична модель, повнодеревність, об’єм, розряд висот, розмірно-якісна структура, таксаційна будова, в-розподіл, товарність, нормативи.

Свинчук В.А. Особенности таксационного строения, сортиментная и товарная структура искусственных сосновых древостоев Западного и Центрального Полесья Украины.  – 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, 2006.

Диссертационная работа посвящена изучению количественных и качественных характеристик запаса искусственных сосновых древостоев, особенностей их таксационного строения и разработке соответствующих нормативов для использования в практике лесоустройства и лесохозяйственного производства.

Установлено интегральную лесотаксационную характеристику и распространение искусственных сосновых древостоев в Западном и Центральном Полесье Украины. Отмечено их таксационные особенности по сравнению с естественными насаждениями.

Приведены результаты изучения особенностей формы и полнодревесности стволов в исследуемых древостоях. Разработаны новые объемные таблицы в зависимости от высоты и диаметра стволов на высоте груди.

Выявлены особенности соотношения между диаметрами и высотами стволов деревьев в искусственных древостоях, приведены параметры соответствующих математических моделей и обосновано разрядную шкалу высот. Установлено, что для отдельных ступеней толщины разница в высотах разработанной и действующей шкал превышает 10 %.

Отмечены особенности размерно-качественной структуры стволов в исследуемых древостоях и приведены параметры соответствующих математических моделей. Выявлено, что действующие нормативы систематически на 4 % занижают их запас. Впервые разработаны сортиментные таблицы для материальной оценки запаса приспевающих и спелых искусственных сосновых древостоев.

Установлены особенности таксационного строения искусственных сосновых древостоев. Выяснено, что опытные ряды распределения диаметра в приспевающих и спелых насаждениях хорошо аппроксимируются в-распределением. Получены обобщенные ряды распределения деревьев по ступеням толщины и качественным категориям. Впервые для региона исследований разработаны таблицы товарной структуры запаса приспевающих и спелых искусственных древостоев.

На основании полученных результатов сделаны следующие выводы:

1. Около 54 % общей площади сосновых лесов региона исследований занимают искусственные древостои, среди которых преобладают высокопродуктивные, средне- и высокополнотные молодняки и средневозрастные насаждения.
2. В результате изучения формы и полнодревесности стволов установлено:

• статистически значимую (на 5% уровне) зависимость видового числа от диаметра и высоты ствола;
• отсутствие (на 5% уровне значимости) разницы между дисперсиями и средними эмпирическими значениями видового числа стволов древостоев разных возрастных групп, что позволило получить единую математическую модель показателя полнодревесности;
• систематическое занижение (на 3-6 %) объема стволов в диапазоне диаметра до 40 см, установленного на основании разработанных нормативов по сравнению с действующими таблицами для естественных древостоев.

3. Закономерности и модели соотношения между диаметрами и высотами стволов в приспевающих и спелых искусственных насаждениях характеризуются параметрами, отличными от естественных древостоев.
4. Результаты изучения сортиментной структуры древостоев дают основания считать, что:

• размерно-качественная структура стволов зависит, главным образом, от их диаметра, статистически значимого влияния высоты на относительные показатели сортиментной структуры стволов не выявлено;
• для стволов, имеющих толщину 24-40 см, в насаждениях искусственного происхождения выход деловой древесины несколько выше, чем в естественных древостоях.

5. В процессе исследования таксационного строения искусственных древостоев установлено:

• величина варьирования диаметра для общего количества деревьев в насаждении статистически значимо (на 5% уровне) зависит лишь от среднего значения этого таксационного признака;
• на закономерности распределения диаметра деловых и дровяных деревьев в насаждении существенным образом влияет их долевое участие;
• искусственные древостои по сравнению с естественными насаждениями, характеризуются меньшей на 4-7 % изменчивостью диаметра и большей на 3-6 % концентрацией стволов в трех центральных ступенях толщины.

6. Распределение общего запаса древостоя по размерно-качественным категориям зависит от его среднего диаметра и процента деловых стволов.
7. Действующие нормативы товарности систематически на 3-6 % завышают выход крупной и занижают процент средней деловой древесины в искусственных насаждениях со средним диаметром 20-32 см.

Для практического использования предлагаются:

1. Математические модели объема стволов сосны в аналитическом и табличном виде.
2. Математические модели и таблицы распределения объема стволов по размерно-качественны категориям в приспевающих и спелых искусственных сосновых древостоях.
3. Сортиментные таблицы для материальной оценки приспевающих и спелых искусственных сосновых насаждений.
4. Обобщенные ряды распределения количества стволов по ступеням толщины.
5. Таблицы товарной структуры приспевающих и спелых искусственных сосновых древостоев.

Ключевые слова: искусственный древостой, математическая модель, полнодревесность, объем, разряд высот, размерно-качественная структура, таксационное строение, в-распределение, товарность, нормативы.

Svinchuk V. Peculiarity of biometric structure, wood sort and merchantability structure of artificial Pine forest stands in the Western and Central 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, 2006.

The dissertation thesis is dealing to research of quantity and quality characteristics of volume stock of artificial Pine forest stands, peculiarities of their biometric structure and developing of corresponding standards and rates for forest inventory and forestry enterprises.

The forestry and biometric characteristic and the expansion of artificial Pine forest stands in Western and Central Polissa of Ukraine are determined. Their biometric peculiarities comparatively with natural forest stands are noted.

The results of form factor investigation in research forest plots are done, its difference in natural tree stands are defined. New tables for volume dependently on height and diameter on breast height of stem are developed. It is discovered that stem volume with diameter up to 40 cm in artificial forest stands systematically 3-6% bigger than in natural ones.

The peculiarities of ratio between diameters and heights of tree stems in artificial forest stands are determined, the parameters of appropriate mathematical models are done, and rank height scale is elaborated. The peculiarities are defined, and parameters are given for mathematical models of dimensional-quality structure of stems in research forests. It is discovered that for stems in premature and mature forest stands of artificial origin with diameters 24-40 cm the output of merchantable wood systematically 2-3% bigger than in natural forests. It is discovered that currently standards systematically underestimate their volume by 4%. For the first time the wood sort tables for material estimation of growing stock of artificial Pine forest stands of premature and mature age.

The peculiarities of biometrics structure of artificial Pine forest stands in comparison with natural are given. It is defined that investigated distribution rows for diameters in premature and mature forest have a good approximation with β-distribution. Generalized distribution rows for diameter classes and quality categories are obtained. It is discovered that artificial forest stands, in comparison with natural ones, is characterized by smaller diameter variability by 4-7% and bigger concentration of stems in the three central diameter classes.

It is defined that current standards of merchantability systematically overestimate output for thick timbers and underestimate output for medium timbers in researched forests with average diameters 20-32 cm. For the first time for the investigated region the tables of merchantability structure of premature and mature artificial forest stands.

Key words: artificial forest stands, mathematical model, form factor, volume, height category, dimensional-quality structure, biometrics structure, β-distribution, merchantability, standards.