Атрощенко_Лесная таксация_doc. Курс лекций Раздел Введение. Таксационные изменения, приборы и инструменты 1 Предмет, задачи и объекты лесной таксации
 Скачать 3.69 Mb.
|
|
Раздел 6. Прирост и производительность насаждений Классификация прироста деревьев и древостоев В насаждениях происходит два противоположных процесса) естественный прирост растущих деревьев по диаметру, высоте и объему ствола 2) естественный отпад усохших деревьев, ветровал растущих деревьев, рубки леса. Естественный отпад по запасу в древостое залет равен естественный отпад по запасу древостоя, м 3 ; o b c V V V Σ + Σ + Σ – сумма объемов стволов соответственно сухостойных, вырубленных и отпавших деревьев в древостое залет м 3 Тогда абсолютный текущий периодический прирост по запасу древостоя, м, равен: n o n A A n m M M M Z + − = − , где: A M – запас растущих деревьев (наличный запас) в древостое в возрасте А лет (в момент таксации), м запас растущих деревьев древостоя лет тому назад, м 3 Таким образом, необходимо изучить способы таксации прироста деревьев, древостоев, совокупности насаждений лесничества, лесхоза ив целом по республике. Классификация прироста Различают текущий и средний приросты (табл. 80). Текущий прирост представляет разность абсолютных значений любого таксационного показателя дерева или древостоя за определенный текущий период времени. Различают годичный текущий прирост ( 1 m Z ), периодический текущий прирост) и среднепериодический текущий прирост ( n m Z ) в среднем за период лет [2, 17, Средний прирост ( m Z ) выражает величину среднеарифметического годового прироста дерева или древостоя завесь период роста (А, лет) до момента таксации. Таблица Классификация прироста Текущий Средний 1) годичный по объему ствола по объему ствола по запасу древостоя 1 1 o A A m M M M Z + − = − ; 2) периодический) среднепериодический n V V Z n a a n v / − − = ; n M M M Z n o n A A n m + − = − a V Z v = ; по запасу древостоя A M M Z o A m Σ + = Способы определения абсолютного прироста деревьев по таксационным признакам. Абсолютный прирост деревьев (текущий и средний) может быть вычислен для каждого таксационного показателя. Рассмотрим способы определения его для основных показателей, обусловливающих объем ствола, а также и самого объема, те. высоты Н, диаметра d, площади сечений и объема ствола Периодический текущий прирост по высоте Н зап лет определяют путем установления на стволе точки, где была величина ствола п лет назад. На срубленных стволах такую точку намечают ориентировочно. Затем в этом месте делают срез ствола, после чего считают число слоев на срезе если их оказалось n, то точка выбрана правильно и отрезанная длина вершины представляет прирост зап лет. Если первый срез неудачен, то срезы продолжают делать выше и ниже до достижения поставленной задачи. На хвойных молодых стволах с этой целью отсчитывают п мутовок. Полученная длина вершинки представляет искомую величину прироста. Определение текущего прироста по диаметру производится на различных высотах, но наибольшее значение представляет диаметр на высотах м, а также посередине одномерных секций. Годичный текущий прирост по d выражается двойной шириной годичного слоя 1 = , где i – средняя ширина годичного слоя, взятого по периферии ствола по двум или четырем радиусам. Ввиду малой величины i и трудности ее измерения с требуемой точностью годичный прирост по диаметру вычисляют по методу периодического среднего прироста, допуская, что в течение небольшого периода времени (п лет) годичный текущий прирост есть величина постоянная. Практически измеряют ширину п годичных слоев по радиусу и полученную величину делят на п, те. Прирост по радиусу определяют приростным бура- вом. Приростный бурав (рис. 92) применяют для измерения ширины годичных колец настоящем дереве с целью определения интенсивности роста по диаметру и вычисления величины прироста древесины по объему. Бурав представляет собой стальной полый цилиндр, на одном конце которого имеется винтообразная резьба, другой конец – четырехгранный Наружная поверхность его цилиндрическая, а внутренняя коническая. На противоположный четырехгранный конец надета ручка, имеющая отверстие и представляющая полый цилиндр. Ручка одновременно является футляром для бурава. Третьей составной частью бурава является плоская зазубренная стальная пластинка (игла, оканчивающаяся с одной стороны зубцами. Рис. 89. Приростный бурав При измерении прироста по диаметру ручку накладывают на бурав и ввинчивают его перпендикулярно оси дерева. По мере углубления бурава режущий его конец вырезает цилиндрический столбик древесины, который свободно перемещается внутрь цилиндра благодаря конической внутренней полости этого цилиндра. После того как бурав войдет в древесину на требуемую глубину, в его полость между внутренней стороной стенки и цилиндриком древесины вставляют зазубренную на конце пластинку (иглу, обращенную зубцами к цилиндрику срезанной древесины. Затем, не снимая иглы, осторожно поворачивают бурав в обратную сторону и извлекают его из дерева вместе с цилиндриком древесины. На вынутом цилиндрике (керне) подсчитывают число слоев и для определения их толщины используют миллиметровые деления, нанесенные на внешней стороне пластинки. Для взятия глубоких проб применяют возрастной бурав, которым можно извлекать цилиндрики длиной до 20 см, что позволяет, помимо измерения прироста, устанавливать возраст деревьев, имеющих диаметры до 40 см. Приростные бурава изготовляют из высококачественной стали, при использовании нужно следить, чтобы конец бурава был хорошо заточен. Наибольшее значение имеет определение периодического текущего прироста по диаметру. Для этого настоящем или срубленном дереве при помощи приростного бурава высверливают по двум концам диаметра цилиндрики древесины, отсчитывают на них п слоев и измеряют ширину годичных колец (рис. 93), получая величины прироста по двум радиусами Прирост по диаметру составит Отсюда можно установить диаметр дерева п лет назад, т. е. n d a n a Z D d − = − Для более точных исследований берут цилиндрики по концам четырех радиусов, в этом случае 4 3 Во всех случаях прирост диаметров измеряют без коры. Периодический текущий прирост по площади сечения при диаметрах в данный момент и п лет назад d представляет собой разность площадей сечений указанных диаметров, те Рис. 90. Схема определения прироста по диаметру ствола за n лет Годичный текущий прирост по площади сечения устанавливают таким же способом. Средний прирост по перечисленным таксационным показателям равен Таксация прироста древесного ствола Определение текущего прироста по объему срубленного дерева. Наибольшее производственное значение имеет определение периодического текущего прироста дерева по объему. В соответствии с общей схемой абсолютная величина периодического прироста по объему равна разности абсолютных величин объемов стволов в данный момент и п лет назад, те. объему той древесины, на которую увеличился объем ствола. n a a n v v v Z − − = Прирост по объему ствола срубленных деревьев определяют при помощи приближенных и точных методов. В первом случае объемы стволов вычисляют с использованием простых формул, во втором случае при помощи секционных, а также метода анализов хода роста деревьев. Рассмотрим сначала приближенные методы, из которых простейшим является способ определения объемов срубленных деревьев по простой формуле срединного сечения. Техника применения этого способа показана на рис. Рис. 91. Определение объемного прироста дерева по простой формуле срединного сечения Последовательность измерений) измеряют общую длину ствола L; 2) измеряют прирост по длине залет) устанавливают длину ствола п лет назад) измеряют диаметр ствола на, а затем площадь сечения γ; 5) таким же путем определяют на середине по величине d 1 ствола п лет назад в этой точке, применяя равенство n d Z D d − = По результатам измерений периодический текущий прирост зап лет составит Профессор А. В. Тюрин предложил определять объемный прирост на срубленном стволе по способу боковой поверхности ствола S, вычисленной по диаметру d на половине высоты ствола При этом дополнительно устанавливают при помощи приростного буравчика среднюю ширину п годичных слоев. Длина окружности при диаметре на высоте выразится через πd. Боковая поверхность параболоида, к форме которого приравнивается древесный ствол, будет равна S = πdL. Годичный текущий прирост по объему CLi dLi Si v = = = ∆ π , где С – длина окружности на высоте 2 L Для наглядности величину Δ v по методу можно представить в виде доски длиной L, шириной πd = C и толщиной i. Уточнить результаты объемного прироста срубленного ствола можно посредством разделения его на секции (три-четыре) одинаковой длины ивы- числения прироста по каждой секции. Суммируя полученные результаты, получим периодический текущий прирост за исследуемый период. Определение текущего объемного прироста у срубленного ствола по секционным формулам. Для определения объема стволов в данный момент и п лет назад используют секционные формулы, особенно секционную формулу срединного сечения. \ Рис. 92. Определение объемного текущего прироста ствола по секционной формуле срединного сечения При этом длина секции l одного ствола принимается одинаковой, она зависит от длины ствола. Для крупных стволов обычном. По мере уменьшения длины ствола секции могут иметь длину 0,5 им, а молодняк дом. Общее число секций желательно иметь не менее 10, что позволит использовать для обработки материалов методы математической статистики. Порядок измерений (рис. 95) следующий. Измеряют общую длину ствола L и устанавливают прирост по длине залет, равный Высота ствола n лет назад L 1 = L – размечается от комля к вершине на секции одинаковой длины l, за исключением последней секции, длина которой может быть больше или меньше l. Посередине каждой секции измеряют диаметры в данный момент и приросты по диаметру залети по ним вычисляют площади сечений, соответствующие данному моменту, g 1 , g 2 , g 3 , и и для периода n лет назад γ 1 , γ 2 , γ 3 , …, γ m–1 и Применяя секционную формулу срединного сечения, будем иметь объемы стволов: в данный момент ( ) верш 1 3 2 п лет назад 3 2 Разность приведенных величин v – v n = и составит текущий прирост по объему зап лет, те) ( ) верш v g l g l Z m m n v + − ′ + ∑ − ∑ = Измерение диаметров стволов без коры производится по двум взаимно перпендикулярным направлениям (в миллиметрах, затем берется среднее значение. Для определения диаметров стволов п лет назад посередине секций прирост по диаметру измеряют по двум взаимно перпендикулярным радиу- сам. Принимая ширину п годичных слоев как среднюю из приведенных измерений t и игнорируя разницу между l и l, вычисляем объемный прирост по формуле ( ) верш 2 Для уточнения величины прироста по формуле берут средние диаметры для данного момента и п лет назад, те, так как расчеты по диаметру в данный момент приводят к некоторому преувеличению прироста. Для определения текущего прироста срубленных деревьев могут быть использованы теоретические особенности нормальных видовых чисел f n , те где G 0,1 и g 0,1 – площади сечения на 0,1L соответственно теперь и п лет назад L и L 1 – длина ствола соответственно теперь и п лет назад. Величина может быть взята из литературных источников или получена при разработке данных моделей на пробных площадях. Варьирование незначительно коэффициент v = 5 – 8%. С учетом индивидуальной формы стволов может быть получено по уравнениям. Определение текущего объемного прироста растущего дерева. Для определения текущего прироста растущего дерева используется способ видовых чисел. Из объема растущего дерева v вычитают объем его n лет назад, выраженный через формулу объема ствола растущего дерева, те Разность этих объемов и дает объемный прирост gHf v Z a n v − = Для старых деревьев с незначительными изменениями высоты и видовых чисел можно принять, что f в данный момент и п лет назад одинаково и может быть вычислено по формуле v = gHf, т. е. gH v f = или g v Hf = Площадь сечения g дерева п лет назад получаем по диаметру дерева лет назад, вычитая из него прирост в данный момент залет, те Приравнивая f = и оставляя без изменения высоту дерева, получаем искомый прирост по объему растущего дерева: gHf v Z a n v − = , где и f – соответственно современный объем и видовое число g и Н тоже бывшие п лет назад Если для определения объемного прироста растущих деревьев необходимо взять много моделей, то, как показали исследования профессора В. К. Захарова, в этих условиях целесообразно брать величину f из таблиц видовых чисел по высотам для соответствующей породы, а высоты h для периода п лет назад – из таблиц хода роста данной породы или по уравнениям связи даиметров, высот и видовых чисел. Соотношение между текущими средним приростами. В различные периоды жизни дерева величина текущего и среднего приростов по своей абсолютной величине различна, но эти изменения находятся в определенной зависимости. В первый годы жизни дерева объемный прирост незначителен. С увеличением возраста текущий и средний приросты возрастают, достигая максимальной величины в разное время, после чего величина их уменьшается (рис. Возьмем два момента времени с промежутком один года лети а +1 лет. Выражая объем ствола через произведение среднего прироста z v на возраста, имеем Рис. 93. График соотношений между текущими средним приростами стволов в насаждении Разность приведенных выражений дает годичный текущий прирост по объему 1 1 1 Преобразуя это равенство, получим 1 1 Это равенство характеризует соотношения между текущими средним приростами по объему, оно может иметь три значения в зависимости от знака правой части формулы – плюса или минуса, отвечающие трем периодам роста дерева Первый период, когда z a+1 > z a , те. средний прирост с увеличением возраста возрастает, в этом случаете. текущий прирост также повышается и по своей абсолютной величине больше соответствующего среднего прироста. Второй периода ат. е, несмотря на повышение возраста, средний прирост остался без изменения. В этом случае и текущий прирост равен своему среднему приросту. Этот момент характеризует кульминацию среднего прироста, затем величина его начинает уменьшаться. Третий период z a+1 < z a , те. приданных условиях, несмотря на повышение возраста, текущий прирост также падает и по своей абсолютной величине меньше соответствующего среднего прироста. Приведенные соотношения между текущими средним приростами наглядно показаны на графике (рис. 96), где по оси абсцисс отложены возрасты деревьев, а по оси ординат – абсолютные значения Δ v и Пересечение кривых Δ v и соответствует возрасту количественной спелости деревьев и древостоев, что имеет большое значение в практике лесоустройства Таксация прироста древостоя Определение процента объемного прироста деревьев. Абсолютный текущий прирост отдельных деревьев представляет собой незначительную величину и не позволяет судить о росте дерева, а в отношении двух или нескольких деревьев затрудняет сопоставление сравнительной эффективности прироста. Ввиду сказанного, в лесной таксации широко применяется определение величины абсолютного прироста по объему в относительных показателях, те. в процентах. По одной и той же абсолютной величине объемного прироста процент его может быть вычислен разными способами, а именно: а) способ простых процентов 100 ⋅ = − n a n v v v Z p ; б) способ сложных процентов 1 : 100 − = − n n a a v v v p ; в) способ Пресслера n a a n a a v v v v v n p − − + − ⋅ = 200 Непосредственно определить относительную величину текущего прироста или его процента, как отмечает профессор ГМ. Турский, невозможно, так как величина характеризует состояние элемента для определенного момента времени, а текущий прирост дает характеристику для определенного периода времени, и сравнивать величины, не отнесенные к одному моменту времени, нельзя Если имеется истинный годичный прирост v a – v a-1 , то, разумеется, можно говорить о томна сколько процентов изменилась в течение данного года изучаемая величина. В этом случае 1 1 ⋅ − a v v Z даст величину текущего прироста в данном году. Имея дело с периодическим текущим приростом, предполагают, что изучаемая величина изменяется по закону простых процентов и что этот процент изменения для малого промежутка времени п есть величина постоянная, что в действительности не наблюдается. Несмотря на это, используемый способ простых процентов определяется из пропорции n a n a a v v n v v p − − − = : 100 : , откуда 100 Получаемый процент справедлив только для одного года, если предполагать, что наращение идет по закону простых процентов однако это не отвечает природе древесного прироста и не может служить мерой роста. Если предположить, что на протяжении п лет изменение прироста происходит по закону процентов, то для определения процента объемного прироста более уместно было бы применять правила сложных процентов. В действительности, наращение по закону сложных процентов не происходит, так как сам процент на протяжении периода п лет оказывается различным, чего не должно быть по методу сложных процентов. В результате сказанного в практике лесной таксации для определения процента прироста преимущественно используется способ Пресслера. П. Пресслер предложил использовать метод простых процентов текущего прироста, но при этом следует предполагать, что наращение происходит не на начальную величину v a - n , а на среднюю арифметическую величину между начальными и конечными значениями элемента, те. на величину. Тогда процент прироста определится из пропорции 100 : 2 : p v v n v v n a a n a a = + − − − , откуда n a a n a a v v v v n p − − + − ⋅ = 200 Эта формула имеет применение в лесной таксации и смежных дисциплинах и дает величины, близкие к истинному относительному приросту, так как можно допустить, что в середине периода величина годичного прироста 2 n a a n v v v Z − + = и что исследуемый элемент в середине периода п лет имел среднеарифметическое значение, т. е. 2 n a a v v − + Таким образом, здесь сравнивается текущий прирост и основной элемент, отнесенные как бык одному моменту времени, что согласуется с теорией процентов. Основой существующих методов являются соотношения между процентами приростов по объему, площади сечения и диаметру дерева, те. Р ; p g ; Из формулы объема ствола v = ghf следует, что формирование объемного прироста происходит путем прироста перечисленных компонентов объема, те. Особое значение при этом придается приросту по диаметру благодаря легкости измерения его настоящем дереве прирост по высоте и форме hf или остается вне расчета или учитывается по индивидуальной его величине. Поэтому особое значение приобретает соотношение p v : p g : Если диаметр d за известный период увеличивается до величины то, обозначая процент прироста по d через p d , получим пропорцию ( ) d P D d + = 100 : 100 : или, выражая диаметры через соответствующие площади сечений g и, будем иметь ( ) g P G g + = 100 : 100 : Если возведем в квадрат члены пропорции и умножим первую его часть на, то получим 2 2 2 100 : 100 или Отсюда 100 100 100 100 или Так как величина p 2 d : 100 по сравнению с первым членом 2р d незна- чительна, то, оставляя ее вне расчета, получим = те. процент прироста по площади сечения равняется удвоенному проценту прироста по диаметру, отвечающему этой площади сечения, а следовательно Рассмотренный случай имеет место при отсутствии прироста по высоте и видовому числу, а следовательно, и по видовой высоте Разберем второй случай. Предполагая изменение приростов по диаметру, высоте и видовому числу, можно написать p g + p h + p f = p g + так как p g = то = 2p d + Этот случай имеет наибольшую встречаемость в исследованиях при- роста. Рассмотрим третий случай, когда дерево, помимо прироста по диаметру, имеет прирост пои, причем прирост по видовой высоте Hf пропорционален приросту по площади сечения. В данном случае объемы стволов будут относиться уже как кубы диаметров, те Применяя прием, использованный для первого случая, получим отношения Преобразовав данное выражение, как ив первом случае, без двух последних чисел будем иметь p v =3p d , т. е. процент прироста по объему древесного ствола равняется при некотором допущении тройному проценту прироста по диаметру на высоте 1,3 м. Вполне понятно, что между рассмотренными двумя последними случаями будем иметь целый ряд промежуточных значений прироста, поэтому профессор ГМ. Турский предложил для всех случаев производить расчет прироста по формуле общего вида d v p p 3 = Для определения коэффициента k профессор ГМ. Турский предложил исходить из показательного уравнения, характеризующего энергию роста по высоте, k D d H h = В этом уравнении k характеризует зависимость между ростом в высоту и по диаметру и может служить критерием роста древесного ствола. Если = 0, тот. е h = H, что наблюдается при отсутствии прироста в вы- соту. Если k = 1, то h : H = d : D, что наблюдается приросте в высоту, пропорциональном росту по d; такой рост называют нормальным, характеризующим идеальное развитие ствола с сохранением подобия формы. В случае превышения прироста по высоте по отношению прироста по значение k > 1. Логарифмируя выражение, получим значение величины k ( ) D d k H h lg lg lg откуда lg lg Значение k изменяется практически в пределах от 0 до 1,3. По мнению проф. ГМ. Турского, величина k довольно хорошо определяется глазомерно. |