Національний аграрний університет

Свинчук Віктор Адамович

УДК 630*52.56:582.475 (477.8)

Особливості таксаційної будови, сортиментна і

товарна структура штучних соснових лісостанів

Західного та Центрального Полісся України

06.03.02 – лісовпорядкування та лісова таксація

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Київ – 2006

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному аграрному університеті Кабінету Міністрів України

Науковий керівник – | доктор сільськогосподарських наук, професор, член-кореспондент УААН

Строчинський Анатолій Адольфович,

Національний аграрний університет, завідувач кафедри лісової таксації та лісовпорядкування

Офіційні опоненти: |

доктор сільськогосподарських наук, професор

Юхновський Василь Юрійович,

Національний аграрний університет, завідувач кафедри лісової меліорації

кандидат сільськогосподарських наук

Полякова Любов Володимирівна,

Науково-інформаційний центр лісоуправління Державного комітету лісового господарства України, старший науковий співробітник

Провідна установа – |

Національний лісотехнічний університет України, кафедра лісової таксації та лісовпорядкування, Міністерство освіти і науки України, м. Львів

Захист відбудеться “16” лютого 2006 року о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.09 у Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ – 41, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус 3, ауд. 65

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці НАУ за адресою: 03041, вул. Героїв оборони, 13, навчальний корпус 4, ауд. 41

Автореферат розісланий “12” січня 2006 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Кравець П.В.

загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Вирішення проблеми збереження, раціонального використання та відтворення лісових ресурсів як важливої складової довкілля неможливе без їхнього всебічного вивчення та оцінки. Для забезпечення цих потреб лісотаксаційною наукою і практикою за останні десятиріччя створено систему відповідних нормативів, зокрема, для таксації запасу стовбурової деревини насаджень різних деревних порід. Слід зазначити, що в основу чинних нормативів покладено дослідний матеріал, який було зібрано, як правило, у природних за походженням насадженнях.

Результати виконаних останнім часом досліджень таксаційної будови, сортиментної та товарної структури штучних лісостанів свідчать про певні особливості, характерні для них, які не відповідають нормативним закономірностям, змодельованим у чинних сортиментних і товарних таблицях. Особливої актуальності це положення набуває для штучних соснових насаджень, частка яких з кожним роком збільшується і за даними лісовпорядкування вже становить понад половину загальної площі соснових лісів регіону дослідження. Враховуючи, що в сучасних умовах до точності оцінки лісових ресурсів ставляться високі вимоги, нагальним є встановлення реальних біометричних параметрів стовбурів, кількісних та якісних характеристик запасу штучних соснових лісостанів та розроблення системи відповідного нормативно-довідкового забезпечення.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною науково-дослідної роботи кафедри лісової таксації та лісовпорядкування НАУ, тема № 110/6 – ф „Розробити уніфіковане методичне та нормативно-інформаційне забезпечення системи комплексного обліку лісосировинних ресурсів України” (№ державної реєстрації 0103U005907).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є встановлення біометричних характеристик форми і повнодеревності стовбурів, закономірностей таксаційної будови штучних соснових лісостанів та розроблення відповідних нормативів їхньої розмірно-якісної структури для потреб лісовпорядкування і лісогосподарського виробництва.

Задачі досліджень:

- встановити інтегральну лісівничо-таксаційну характеристику штучних соснових лісостанів реґіону дослідження;

- встановити особливості форми та повнодеревності стовбурів та обґрунтувати параметри відповідних математичних моделей;

- вивчити особливості співвідношення між діаметрами та висотами стовбурів у штучних насадженнях і розробити розрядну шкалу висот;

- встановити параметри математичних моделей розмірно-якісної структури стовбурів;

- розробити таблиці сортиментної структури запасу молодняків та середньовікових лісостанів;

- виявити закономірності таксаційної будови штучних соснових лісостанів за діаметром;

- розробити нормативи для оцінки сортиментної і товарної структури запасу пристигаючих та стиглих лісостанів.

Об’єкт дослідження – закономірності розподілу і взаємозв’язку біометричних параметрів дерев у штучних лісостанах.

Предмет дослідження – особливості таксаційної будови, сортиментної і товарної структури штучних соснових лісостанів Західного та Центрального Полісся України.

Методи дослідження. Методика досліджень базується на використанні сучасних методів збору та обробки лісотаксаційної інформації, орієнтованих на застосування комп’ютерних технологій. У процесі досліджень аналіз та узагальнення наукових результатів здійснювалися методами математичної статистики, зокрема, з використанням множинного кореляційного та регресійного аналізів і методів багатомірного математичного моделювання з дотриманням основних принципів системного підходу.

Збір дослідного матеріалу здійснювався за методикою, розробленою кафедрою лісової таксації та лісовпорядкування НАУ. Для оцінки адекватності математичних моделей використано стандартні статистичні методи. Порівняння одержаних результатів здійснювалося також графічним та аналітичним способами.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

- вперше:

· для штучних соснових лісостанів Західного і Центрального Полісся України розроблено математичні моделі форми і повнодеревності стовбурів;

· опрацьовано таблиці для визначення об’єму стовбурів сосни залежно від їхнього діаметра та висоти;

· обґрунтовано параметри математичних моделей розмірно-якісної структури стовбурів у пристигаючих і стиглих штучних соснових лісостанах та розроблено сортиментні таблиці для матеріальної оцінки їхнього запасу;

· встановлено закономірності таксаційної будови пристигаючих і стиглих штучних соснових лісостанів та отримано узагальнені ряди розподілу дерев за ступенями товщини залежно від величини середнього діаметра і відсотка ділових дерев;

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

- удосконалено на основі узагальнення повидільної бази даних інтегральну лісівничо-таксаційну характеристику штучних соснових лісостанів Західного та Центрального Полісся України;

- одержали подальшого розвитку дослідження закономірностей розподілу і взаємозв’язку біометричних параметрів дерев у соснових лісостанах на основі системного аналізу інформаційного масиву даних таксації тимчасових пробних площ та іншої первинної інформації.

Практичне значення одержаних результатів. Для використання у практиці лісовпорядкування та лісогосподарських підприємств пропонуються:

1. Таблиці та математичні моделі об’єму стовбурів сосни.

2. Математичні моделі видового числа стовбурів.

3. Таблиці та математичні моделі розподілу об’єму стовбурів за розмірно-якісними категоріями у пристигаючих і стиглих штучних соснових лісостанах.

4. Сортиментні таблиці для матеріальної оцінки пристигаючих і стиглих штучних соснових лісостанів.

5. Таблиці розподілу кількості стовбурів за ступенями товщини залежно від величини середнього діаметра і відсотка ділових дерев.

6. Таблиці товарної структури пристигаючих і стиглих штучних соснових лісостанів.

Крім того, в результаті виконаних досліджень отримано довідкову інформацію про стан та лісівничо-таксаційну характеристику штучних соснових лісостанів Західного і Центрального Полісся України.

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

Особистий внесок здобувача. Дисертація є завершеною науковою працею здобувача. Автором створена база науково-дослідних даних, виконана їхня статистична обробка та аналіз, розроблені відповідні математичні моделі й сформульовані основні закономірності та висновки. З цією метою використано пакет прикладних програм кафедри лісової таксації та лісовпорядкування НАУ, СУБД „Microsoft Access”, а також статистичні та графічні засоби MS Excel. Автором закладено 4 тимчасових пробних площі із рубкою 49 модельних дерев, а також 10 тимчасових пробних площ без рубки модельних дерев. Основну частину дослідного матеріалу (85 пробних площ) відібрано із бази науково-дослідних даних кафедри лісової таксації та лісовпорядкування НАУ. Крім того, у роботі використано матеріали відведення насаджень у рубку головного користування (12 лісосік) із бази даних ВО „Укрдержліспроект”.

Апробація результатів дисертації. Основні теоретичні положення та результати дисертації доповідалися та отримали позитивний відгук на наукових конференціях викладачів та аспірантів ННІ лісового та садово-паркового господарства НАУ в 2004 і 2005 роках, міжнародних науково-практичних конференціях “Актуальні проблеми виробництва та якості продукції в аграрному секторі України” (м. Київ, 2005 р.) і “Сучасні проблеми сталого розвитку лісового комплексу України: освіта, наука, виробництво” (м. Київ, 2005 р.), міжнародному науково-практичному семінарі “Охорона і захист лісу в Україні: сучасний стан, проблеми та перспективи” (м. Київ, 2005 р.) та систематично на засіданнях кафедри лісової таксації та лісовпорядкування НАУ впродовж 2003-2005 рр.

Публікації. За темою дисертаційних досліджень опубліковано 4 статті у наукових фахових виданнях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 186 сторінках друкованого тексту і складається зі вступу, 5 розділів, висновків та пропозицій, списку використаних джерел (296 найменувань, в тому числі 18 іноземних) і 6 додатків на 24 сторінках. Текст містить 33 рисунки і 26 таблиць.

основний зміст роботи

Розділ 1. Коротка фізико-географічна характеристика регіону дослідження. За літературними джерелами наведено загальну фізико-географічну характеристику, описано рельєф, грунтово-гідрологічні та кліматичні умови регіону дослідження. Відзначено еколого-біологічні та лісівничі особливості сосни звичайної.

Використовуючи спеціалізовану базу даних „Управління лісовими ресурсами” ВО „Укрдержліспроект”, станом на 01.01.2004 року встановлено лісівничо-таксаційну характеристику і поширення штучних соснових лісостанів в Західному та Центральному Поліссі України. Відзначено їхні таксаційні особливості порівняно із природними деревостанами.

Загальна площа соснових насаджень у регіоні дослідження становить близько 960 тис. га, з них 520 тис. га (54 %) – це штучні лісостани. Серед них переважають молодняки і середньовікові насадження (87 %) Іа-ІІ класів бонітету (83 %) із повнотою 0,7-0,8 (84 %). Переважна їхня більшість (75 %) зростає в умовах свіжих і вологих суборів та свіжих борів, тобто у відповідних цій деревній породі лісорослинних умовах. Найвищою продуктивністю характеризуються лісостани Х класу віку – у середньому 383 м3•га-1. Далі, зі збільшенням віку, як і в природних за походженням насадженнях, існує тенденція зменшення середнього запасу. Це пов’язано, головним чином, із нижчою повнотою цих насаджень порівняно із пристигаючими.

Найбільшою середньою зміною запасу на 1 га характеризуються середньовікові і пристигаючі насадження. У віці 51-60 років цей показник найвищий і становить близько 5,4 м3•га-1.

Штучні соснові лісостани, порівняно із природними, мають деякі таксаційні особливості (табл. 1).

Таблиця 1

Середні таксаційні показники соснових лісостанів

(за результатами обробки бази даних)

Походження | Вік, років | Клас бонітету | Повнота | Стовбуровий запас,

м3·га-1 | Середня зміна запасу, м3·га-1 | середній | стиглих та перестійних насаджень | Штучне | 42 | І,5 | 0,75 | 209 | 369 | 4,7 | Природне | 68 | І,9 | 0,69 | 266 | 277 | 4,0 |

Варто відзначити також меншу частку (2,9 %) низькоповнотних (0,3-0,4) стиглих і перестійних штучних лісостанів, порівняно із природними (6,1 %). Зазначена обставина частково пояснює різницю запасу на 1 га стиглих та перестійних насаджень на користь культур. Утім, головним чинником тут є вища продуктивність штучних лісостанів. Про це свідчить також середня зміна запасу на 1 га, яка у природних насадженнях не перевищує 4,8 м3 (51-60 років) і в середньому становить 4,0 м3. У штучних, як видно із табл. 1, цей показник дорівнює 4,7 м3·га-1.

Розділ 2. Методика збору, характеристика та первинна обробка вихідної дослідної інформації. Подано особливості методики досліджень та розроблення лісотаксаційних нормативів. Описано методики збору та первинної обробки дослідних даних. Наведено характеристику вихідної дослідної інформації.

Збір дослідного матеріалу проводився за методикою, яка передбачає наступну його обробку на персональному комп’ютері за розробленою на кафедрі лісової таксації та лісовпорядкування НАУ програмою ПЕРТА (Швиденко А.З., Юдицький Я.А.). Основою первинної дослідної інформації є результати перелікової таксації деревостанів на тимчасових пробних площах із рубкою облікових і модельних дерев, які було закладено у модальних штучних соснових лісостанах Західного та Центрального Полісся України. Крім того, використано результати перелікової таксації на тимчасових пробних площах без рубки модельних дерев і лісосіках головного користування.

Пробні площі закладалися згідно із загальноприйнятими в лісовій таксації методиками, зокрема, ОСТ 56-69-83 “Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки”.

Таблиця 2

Розподіл кількості пробних площ за класами

віку і бонітету

Класи віку | Класи бонітету | Разом

Ic | Ib | Ia | I | II | III

I | - | - | - | 3 | 1 | - | 4

II | - | - | 3 | 7 | 3 | - | 13

III | 1 | - | 10 | 13 | 3 | 1 | 28

IV | - | - | 3 | 4 | 3 | 1 | 11

V | - | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 7

VI | - | 1 | 3 | 1 | - | - | 5

VII | - | 2 | 1 | 5 | - | - | 8

VIII | - | - | 5 | 5 | - | 1 | 11

IX | - | - | 2 | - | - | - | 2

Разом | 1 | 5 | 29 | 39 | 11 | 4 | 89

Розподіл кількості пробних площ, на яких було зрубано 816 модельних та облікових дерев, за віком та продуктивністю наведено в табл. . З неї видно, що дослідний матеріал представлений всіма віковими групами, за винятком перестійних лісостанів, які практично відсутні у реґіоні дослідження. Більшість пробних площ було закладено у чистих одновікових високо- та середньоповнотних лісостанах Ia-ІІ класів бонітету, в умовах свіжих і вологих борів і суборів.

Розділ 3. Нормативи об’єму стовбурів. Наведено результати вивчення показників форми та повнодеревності стовбурів у дослідних лісостанах. Встановлено особливості геометрії поздовжнього перерізу деревного стовбура у штучних за походженням насадженнях порівняно із природними. Розроблено нові таблиці об’єму залежно від висоти та діаметра стовбурів на висоті грудей.

Під час вивчення форми і повнодеревності стовбурів об’єкта дослідження найбільшу увагу було приділено аналізу старого видового числа та другого коефіцієнта форми. Виявилося, що мінливість показника повнодеревності для всього масиву модельних і облікових дерев становить 15,6нормального видового числа – 10,4У молодняках мінливість старого і нормального видових чисел становить відповідно 17,2та 11,1середньовікових лісостанах – 10,0та 9,2пристигаючих і стиглих – 7,5та 6,5Другий коефіцієнт форми характеризується меншою мінливістю, яка для всіх стовбурів становить 8,2

Використовуючи сучасні комп’ютерні технології для всього масиву модельних і облікових дерев було встановлено значення коефіцієнтів кореляції між основними біометричними параметрами стовбурів (табл. 3).

Таблиця 3

Значення парних коефіцієнтів кореляції між

основними об’ємоутворювальними

показниками стовбурів

Показники | Коефіцієнти кореляції, %

d | h | fc | fн | q2 | q0.5

d | 100 | 92 | -64 | 1 | -47 | -3

h | 100 | -68 | 6 | -49 | 0

fc | 100 | 5 | 67 | 1

fн | 100 | 56 | 87

q2 | 100 | 67

q0.5 | 100 | Із табл. 3 видно, що показник повнодеревності найтісніше корелює з висотою, другим коефіцієнтом форми та діаметром стовбурів. Відповідно групування значень старого видового числа було виконано за певними ступенями діаметра та висоти стовбурів. Його результати засвідчили, що для стовбурів у межах діаметрів 4-24 см зі збільшенням висоти спостерігається зменшення видового числа, а для стовбурів завтовшки 28 см і більше, навпаки – збільшення. Використовуючи статистичні F- і t-критерії, на 5%-му рівні значущості

доведено відсутність різниці між дисперсіями та середніми емпіричними значеннями видового числа стовбурів у межах зіставних діаметрів та висот у деревостанах різних вікових груп. Ця обставина дозволила отримати єдину математичну модель показника повнодеревності:

, (1)

де fc – старе видове число;

d – діаметр на висоті грудей, см;

h – висота стовбура, м.

Поведінку цієї моделі у порівнянні з дослідними даними ілюструє рис. 1.

Порівняння отриманих за формулою (1) значень показника повнодеревності стовбурів із чинними нормативами, які було розроблено для таксації стовбурів завтовшки до 32 см у штучних за походженням молодняках і середньовікових насадженнях, засвідчило незначну різницю між ними (±2-3). Оскільки у чинних нормативах відсутні значення видового числа стовбурів товщиною понад 32 см, опрацьовані таблиці було доповнено даними, зібраними у пристигаючих і стиглих лісостанах.

Зіставлення значень видового числа стовбурів, отриманих за формулою (1), з аналогічним показником для природних соснових деревостанів показником для природних соснових деревостанів свідчить про різницю між ними, яка є статистично значущою і становить 3-6Отримані результати підтверджують висновки багатьох авторів про більшу повнодеревність стовбурів у штучних соснових лісостанах та свідчать про необхідність застосування для їхньої таксації окремих нормативів.

На основі класичного у лісовій таксації співвідношення (V=ghf) було розроблено нові об’ємні таблиці, витяг із яких наведено у табл. 4.

Таблиця 4

Об'єм стовбурів сосни у корі залежно від висоти та діаметра на висоті грудей

Діаметр, см | Висота, м | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 | 26 | 28 | 30 | 12 | 0,0622 | 0,0733 | 0,0843 | 0,0953 | 0,106 | 0,117 | 0,128 | - | - | - | - | 16 | 0,105 | 0,124 | 0,144 | 0,164 | 0,183 | 0,203 | 0,222 | 0,242 | 0,262 | - | - | 20 | - | 0,186 | 0,216 | 0,247 | 0,277 | 0,308 | 0,339 | 0,369 | 0,400 | 0,430 | 0,461 | 24 | - | 0,254 | 0,298 | 0,342 | 0,387 | 0,431 | 0,475 | 0,519 | 0,563 | 0,607 | 0,651 | 28 | - | - | 0,388 | 0,448 | 0,508 | 0,568 | 0,628 | 0,688 | 0,748 | 0,808 | 0,868 | 32 | - | - | 0,484 | 0,563 | 0,641 | 0,720 | 0,798 | 0,876 | 0,955 | 1,03 | 1,11 | 36 | - | - | - | 0,683 | 0,782 | 0,882 | 0,981 | 1,08 | 1,18 | 1,28 | 1,38 | 40 | - | - | - | 0,808 | 0,930 | 1,05 | 1,17 | 1,30 | 1,42 | 1,54 | 1,66 |

Порівняння розроблених нормативів об’єму стовбурів із об’ємними таблицями, складеними для природних соснових деревостанів, засвідчило, що об’єми стовбурів завтовшки до 40 см у насадженнях штучного походження систематично на 3-6 % більші, ніж у природного.

Розділ 4. Математичні моделі сортиментної структури штучних соснових лісостанів. Наведено класифікацію та методи розробки сортиментних таблиць. 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. Здійснено оцінку точності чинних нормативів під час таксації запасу і сортиментної структури штучних соснових лісостанів. Розроблено нові сортиментні таблиці.

Значний внесок у вивчення сортиментної структури деревостанів різних деревних порід та опрацювання методів розробки відповідних нормативів зробили Анучин М.П. (1970, 1978, 1981) Третьяков М.В. (1934, 1940), Горський П.В. (1934, 1962), Логутов Д.П., МойсеєнкоФ.П. (1959), Товстоліс Д.І. (1931), Захаров В.К. (1931, 1956), Мошкальов О.Г. (1974, 1982), Нікітін К.Є. (1966, 1972, 1984, 1987), Швиденко А.З. (1972, 1981, 1984), Верхунов П.М. (1984), Багінський В.Ф. (1973, 1985), Богачов А.В. (1978), Гусєв І.І. (1978), Тябера А.П. (1980), СтрочинськийА.А. (1975, 1984, 1987, 1993, 2004), КашпорС.М. (1984, 1987, 1993, 2004), ГірсО.А. (1987, 1993, 2004), Цурик Є.І. (1991) та інші.

Традиційними входами до чинних сортиментних таблиць є деревна порода, розряд висот і діаметр. Одним із найбільш важливих і принципових у методичному відношенні питань є встановлення співвідношення між діаметрами та висотами стовбурів, оскільки точність сортиментних таблиць значною мірою залежить від побудованої на основі зазначеного співвідношення розрядної шкали висот.

Співвідношення діаметрів і висот дерев у штучних соснових лісостанах вивчалося за методикою, розробленою кафедрою лісової таксації та лісовпорядкування НАУ (1972) і реалізованою у чинних нормативах (1984, 1993).

Згідно з прийнятою методикою побудови розрядної шкали, фактичне співвідношення діаметрів і висот стовбурів аналізувалося у відносних величинах, оскільки це дозволяє узагальнювати дослідні дані широкого вікового діапазону, з різних лісорослинних умов і суттєво спрощує процес пошуку адекватної математичної моделі відносних висот:

, (2)

де – відносне значення висоти i-го ступеня товщини k-ї пробної

площі;

– абсолютна висота і-го ступеня товщини k-ї пробної площі, м;

– висота базового ступеня товщини, м.

З метою уніфікації нормативів із чинними сортиментними таблицями для молодняків і середньовікових насаджень за базовий ступінь товщини було прийнято 16 см, пристигаючих і стиглих – 24 см.

Статистичний аналіз відносних висот засвідчив їхню однорідність у межах кожного ступеня товщини (табл. 5), що дозволило отримати єдину математичну модель відносної висоти у межах вищезазначених вікових груп деревостанів. В аналітичному вигляді вона характеризується наступним співвідношенням:

молодняки і середньовікові лісостани

(3)

пристигаючі та стиглі лісостани

(4)

Таблиця 5

Середні значення та мінливість відносних висот

дерев у штучних соснових лісостанах

Діаметр, смВікова категорія лісостанівмолодняки і середньовіковіпристигаючі та стиглі, % | , % | 40,6226,2 | -- | 80,8145,8 | -- | 120,9263,9 | 0,7996,0 | 161,000,0 | 0,8785,5 | 201,052,4 | 0,9432,6

241,104,3 | 1,000,0 | 281,165,8 | 1,052,2 | 321,225,9 | 1,083,6 | 361,246,3 | 1,114,5 | 401,256,4 | 1,13 | 5,6 | 44-- | 1,15 | 5,8 | 48-- | 1,166,0 |

Порівняння фактичних даних із вирівняними за формулами (3) і (4) засвідчило майже повну їхню відповідність. Різниця, як правило, не перевищує для молодняків і середньовікових лісостанів ±2пристигаючих і стиглих – ±1

З метою уніфікації нормативів матеріальної оцінки лісосік висоти базових ступенів товщини, нумерація розрядів та інтервал між ними узгоджено із чинними сортиментними таблицями.

Порівняння розробленої шкали висот для пристигаючих і стиглих лісостанів із відповідною шкалою чинних нормативів засвідчило суттєву різницю між ними. Для окремих ступенів товщини різниця у висотах перевищує 

Встановлення закономірностей розподілу загального об’єму стовбурів на ділову, дров’яну деревину та відходи і поділу ділової деревини на грубу середню та дрібну здійснено методами кореляційного і регресійного аналізу. Виявилося, що відсотки виходу грубої, середньої і дрібної ділової деревини, дров та відходів не залежать від розряду висот. Відповідно математичні моделі розроблено залежно від діаметра на висоті грудей.

На основі дослідних даних було встановлено параметри математичних моделей розмірно-якісної структури стовбурів сосни у дослідних лісостанах. Для пристигаючих і стиглих лісостанів моделі мають вигляд:

(5)

(6)

, (7)

(8)

(9)

(10)

де Рділ , Рвідх , Рдров , Ргр , Рсер , Рдр – відсотки ділової, відходів, дров від об’єму стовбура та грубої, середньої, дрібної деревини від об’єму ділової відповідно.

Порівняння отриманих за формулами (5-10) даних із аналогічними для природних соснових насаджень свідчить про особливості розмірно-якісної структури стовбурів об’єкта дослідження. У стовбурів завтовшки 24-40 см вихід ділової деревини в штучних лісостанах на 2-3 % більший, порівняно із природними. Варто також відзначити 3-8-відсоткове перебільшення частки грубої ділової деревини у стовбурів діаметром до 48 см.

Вищезазначені особливості біометричних параметрів стовбурів у штучних соснових лісостанах обґрунтовують доцільність розроблення нових нормативів для таксації їхнього запасу та сортиментної структури. Сортиментні таблиці опрацьовано за формою і змістом, придатними для безпосереднього використання у практиці лісового господарства. Витяг із них наведено у табл. .

Таблиця 6

Сортиментна структура пристигаючих і стиглих штучних соснових лісостанів

І розряду висот

Діаметр, см | Висота, м | Об'єм стовбурів у корі, м3 | Об'єм ділових стовбурів, м3 | Об'єм дров'яних стовбурів, м3

ділова деревина | дрова | відходи

груба | середня | дрібна | разом

12 | 19,9 | 0,117 | - | - | 0,082 | 0,082 | 0,014 | 0,021 | 0,117

16 | 22,2 | 0,225 | - | 0,014 | 0,157 | 0,171 | 0,020 | 0,034 | 0,225

20 | 24,0 | 0,369 | - | 0,193 | 0,106 | 0,299 | 0,022 | 0,048 | 0,369

24 | 25,2 | 0,545 | - | 0,387 | 0,075 | 0,462 | 0,019 | 0,064 | 0,545

28 | 26,3 | 0,757 | 0,052 | 0,552 | 0,056 | 0,660 | 0,014 | 0,083 | 0,757

32 | 27,1 | 0,999 | 0,386 | 0,451 | 0,042 | 0,879 | 0,010 | 0,110 | 0,999

36 | 27,8 | 1,27 | 0,72 | 0,36 | 0,03 | 1,11 | 0,02 | 0,14 | 1,27

40 | 28,4 | 1,57 | 1,06 | 0,28 | 0,02 | 1,36 | 0,04 | 0,17 | 1,57

44 | 28,9 | 1,89 | 1,39 | 0,23 | - | 1,62 | 0,06 | 0,21 | 1,89

48 | 29,3 | 2,23 | 1,73 | 0,16 | - | 1,89 | 0,09 | 0,25 | 2,23

52 | 29,7 | 2,60 | 2,07 | 0,10 | - | 2,17 | 0,14 | 0,29 | 2,60

Результати перевірки сортиментних таблиць засвідчили більшу точність розроблених нормативів. Визначення за ними запасу для окремих пробних площ, які випадковим чином було відібрано із бази науково-дослідних даних кафедри лісової таксації та лісовпорядкування НАУ, супроводжується відхиленнями, які не перевищують ±6,5Застосування ж чинних нормативів призводить до розходжень ±7-15У цілому чинні нормативи систематично занижують загальний запас пристигаючих і стиглих насаджень на 4запас ділової деревини – на 5

Порівняння сортиментних таблиць, розроблених для молодняків і середньовікових деревостанів, із чинними (1993), свідчить про незначну різницю між ними. У більшості випадків відхилення між об’ємами стовбурів у цілому або окремими розмірно-якісними категоріями не перевищує 3%. Це пояснюється тією обставиною, що в основу зазначених нормативів покладено дослідний матеріал, який було зібрано переважно у штучних лісостанах.

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), КашпорС.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 (82може 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 14-40і в середньому становить 22,5Виявилося, 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 4-7причому 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 (80може 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 3-6стовбурів 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

Середній діаметр, см | Відсоток ділових дерев | Ділова деревина | Дрова | Відходи

груба | середня | дрібна | разом

16 | 95 | - | 34 | 43 | 77 | 9 | 14

85 | - | 34 | 40 | 74 | 13 | 13

75 | - | 33 | 37 | 70 | 18 | 12

65 | - | 31 | 33 | 64 | 25 | 11

20 | 95 | 3 | 51 | 27 | 81 | 7 | 12

85 | 3 | 49 | 24 | 76 | 12 | 12

75 | 3 | 47 | 21 | 71 | 18 | 11

65 | 2 | 45 | 18 | 65 | 25 | 10

24 | 95 | 12 | 56 | 15 | 83 | 6 | 11

85 | 12 | 53 | 13 | 78 | 11 | 11

75 | 11 | 50 | 11 | 72 | 18 | 10

65 | 10 | 46 | 9 | 65 | 26 | 9

28 | 95 | 26 | 50 | 8 | 84 | 5 | 11

85 | 26 | 46 | 7 | 79 | 11 | 10

75 | 24 | 42 | 6 | 72 | 19 | 9

65 | 23 | 38 | 4 | 65 | 27 | 8

32 | 95 | 41 | 38 | 5 | 84 | 5 | 11

85 | 40 | 35 | 4 | 79 | 11 | 10

75 | 38 | 31 | 3 | 72 | 19 | 9

65 | 36 | 26 | 3 | 65 | 27 | 8

36 | 95 | 54 | 27 | 3 | 84 | 5 | 11

85 | 52 | 24 | 2 | 78 | 12 | 10

75 | 49 | 20 | 2 | 71 | 20 | 9

65 | 45 | 17 | 2 | 64 | 28 | 8

40 | 95 | 64 | 18 | 1 | 83 | 6 | 11

85 | 60 | 16 | 1 | 77 | 13 | 10

75 | 56 | 13 | 1 | 70 | 21 | 9

65 | 51 | 11 | 1 | 63 | 29 | 8

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 3-6завищують 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 2різницю 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 ±8Для штучних соснових лісостанів, які мають 85ділових 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 54від 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 3-6більшими.

4. Закономірності та моделі співвідношення між діаметрами та висотами стовбурів в пристигаючих і стиглих