НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Миронюк Віктор Валентинович

УДК 630*53[477-25]

ОСОБЛИВОСТІ ПОВНОДЕРЕВНОСТІ ТА РОЗМІРНО-ЯКІСНА СТРУКТУРА ДЕРЕВ ЗАБУДОВАНОЇ ЧАСТИНИ М. КИЄВА

06.03.02 – лісовпорядкування та лісова таксація

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук

Київ – 2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному аграрному університеті Кабінету Міністрів України

Науковий керівник – | доктор сільськогосподарських наук,
професор, членкор УААН

Строчинський Анатолій Адольфович,

Національний аграрний університет, завідувач кафедри лісової таксації та лісовпорядкування

Офіційні опоненти: | доктор сільськогосподарських наук, професор

Юхновський Василь Юрійович, Національний аграрний університет, директор НДІ лісівництва
та декоративного садівництва

кандидат сільськогосподарських наук

Швець Михайло Іванович, Українське державне проектне лісовпорядне виробниче об’єднання „Укрдержліспроект”, провідний інженер Української лісовпорядної експедиції

Провідна установа – | Український ордена „Знак пошани” науково-дослідний інститут лісового господарства та агролісомеліорації імені Г.М. Висоцького Державного комітету лісового господарства України, Національної академії наук України, лабораторія моніторингу і сертифікації лісів, м. Харків

Захист відбудеться „19”  червня 2007 року о 1200 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д .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, м. Київ-41, вул. Героїв Оборони, 13, навчальний корпус 4, к. 28

Автореферат розісланий „16” травня 2007 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Лащенко А.Г.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Протягом останнього часу розроблено надійну нормативну базу, яка широко використовується для матеріальної оцінки деревини у виробничій діяльності лісогосподарських підприємств. Однак серед існуючих нормативів практично відсутні сортиментні таблиці для таксації деревного запасу, який вирубується під час проведення реконструктивних рубок у зелених насадженнях забудованої частини міст. Тривалий практичний досвід використання чинних сортиментних таблиць для попереднього обліку деревини в зелених насадженнях міста Києва свідчить, що в окремих випадках між розрахунковими і фактичними обсягами деревини може виникати суттєва різниця. Такі розбіжності пояснюються особливостями умов міського середовища, які суттєво впливають на таксаційні показники дерев у процесі їхнього росту. Ця обставина ускладнює матеріальну оцінку заготовленої деревини та опрацювання проектно-кошторисної документації на виконання робіт із реконструкції об’єктів зеленого господарства міста.

У зв’язку із зазначеним, досить актуальним є дослідження фактичних біометричних параметрів дерев зелених насаджень міста Києва, встановлення особливостей розмірно-якісної структури їхнього об’єму та розроблення системи відповідного лісооблікового нормативно-інформаційного забезпечення.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Обраний напрям досліджень тісно пов’язаний з тематикою наукових розробок кафедри лісової таксації та лісовпорядкування НАУ, яка виконувалася в рамках наукової госпдоговірної теми „Розробити нормативи об’єму та сортиментної структури дерев забудованої частини м. Києва” і держбюджетної теми „Розробити уніфіковане методичне та нормативно-інформаційне забезпечення системи комплексного обліку лісосировинних ресурсів України” (номер державної реєстрації 0103U005907).

Мета та задачі досліджень. Метою дисертаційної роботи є встановлення особливостей біометричних параметрів і розмірно-якісної структури дерев забудованої частини міста Києва та розроблення відповідних лісотаксаційних нормативів для матеріальної оцінки запасу дерев міських зелених насаджень.

Відповідно до зазначеної мети були поставлені такі завдання дисертаційних досліджень:

- встановити загальну характеристику насаджень системи зеленого господарства міста Києва;

- вивчити особливості повнодеревності стовбурів дерев забудованої частини міста та встановити параметри відповідних математичних моделей;

- вивчити просторово-параметричні особливості дерев в умовах міського середовища та розробити математичні моделі об’єму гілок крони;

- обґрунтувати параметри математичних моделей об’єму та розмірно-якісної структури дерев міських зелених насаджень;

- розробити сортиментні таблиці для дерев, які виросли в умовах забудованої частини міста.

Об’єкт дослідження – закономірності взаємозв’язку біометричних параметрів дерев в умовах забудованої частини міст.

Предмет дослідження – морфометричні параметри, форма та повнодеревність стовбурів, розмірно-якісна структура об’єму дерев зелених насаджень міста Києва.

Методи дослідження. Методологічною основою проведених досліджень слугували сучасні методи наукового пізнання, орієнтовані на широке застосування комп’ютерних технологій. У процесі досліджень збір та обробка вихідної інформації виконувалися за допомогою методів лісової таксації, а також принципів системного підходу. Для встановлення наявності та ступеня тісноти зв’язку між таксаційними показниками використовувалися методи математичної статистики, зокрема множинний кореляційний і регресійний аналізи та математичне моделювання. Порівняння та узагальнення одержаних результатів здійснювалося логіко-аналітичним методом та за допомогою наукової абстракції.

Наукова новизна одержаних результатів. Основні теоретичні положення дисертаційних досліджень, які визначають новизну наукових результатів, полягають у наступному:

- вперше обґрунтовано параметри математичних моделей повнодеревності стовбурів дерев тополі італійської (Populus italica L.), тополі білої (Populus alba L.), акації білої (Robinia pseudoacacia L.), кленів ясенелистого (Acer negundo L.) та сріблястого (Acer saccharinum L.) забудованої частини міста Києва й опрацьовано таблиці для визначення їхнього об’єму залежно від діаметра та висоти;

- вперше встановлено розмірно-якісну структуру дерев зелених насаджень міста Києва та розроблено відповідні математичні моделі в аналітичному і табличному виглядах;

- розроблено сортиментні таблиці для матеріальної оцінки об’єму дерев, які вирубуються під час реконструктивних рубок в об’єктах зеленого господарства міста;

- удосконалено нормативно-інформаційне забезпечення системи матеріальної оцінки об’єму дерев забудованої частини міст, яке на відміну від наявного враховує особливості їх морфометричних характеристик;

- набули подальшого розвитку лісотаксаційні дослідження особливостей основних просторово-параметричних та біометричних характеристик дерев, які виросли в умовах урбанізованого середовища.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані у дисертаційній роботі наукові результати, положення та висновки є важливими для вирішення низки практичних завдань, пов’язаних із реконструкцією міських зелених насаджень, зокрема забезпечують об’єктивну попередню матеріальну оцінку деревини, заготовлену під час виконання реконструктивних робіт в умовах забудованої частини м. Києва. Розроблені “Нормативи об’єму та сортиментної структури дерев забудованої частини міст” (К.: НАУ, 2006), затверджені НТР Держкомлісгоспу України від 22 грудня 2006 року, можуть використовуватись для оцінки деревного запасу, який вирубується під час реконструкції зелених насаджень інших міст та населених пунктів України.

Практичне застосування результатів дисертаційної роботи здійснено в системі підрозділів ККО “Київзеленбуд”, про що свідчать відповідні акти щодо їхнього впровадження (від 9 та 14 лютого 2007 р.).

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є завершеною науковою працею, в якій розв’язано важливе практичне питання – розроблено сортиментні таблиці для дерев міських зелених насаджень. Усі сформульовані в ній наукові положення та висновки належать особисто дисертанту і є його науковим доробком. Автором сформовано масив вихідної дослідної інформації, зібраної в місцях безпосереднього виконання робіт із реконструкції зелених насаджень, виконано математичну та статистичну обробку отриманих даних, побудовано відповідні математичні моделі, визначено основні закономірності та здійснено теоретичне узагальнення результатів досліджень.

Апробація результатів дисертації. Основні теоретичні положення, результати досліджень та висновки роботи доповідалися на міжнародних науково-технічних конференціях “Сучасні проблеми сталого розвитку лісового комплексу України: освіта, наука, виробництво” (м. Київ, 13-15 жовтня 2005 р.) і “Сучасне садово-паркове господарство та ландшафтне будівництво в Україні” (м. Київ, 14-15 вересня 2006 р.), конференції науково-педагогічних працівників, наукових співробітників і аспірантів Навчально-наукового інституту лісового і садово-паркового господарства НАУ (м. Київ, 13-14 квітня 2006 р.).

Публікації. За результатами дисертаційних досліджень опубліковано 4 статті у наукових збірниках, які входять до переліку фахових видань ВАК України, та 1 тези доповіді у збірнику матеріалів конференції.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел (274 найменувань, у тому числі 27 іноземною мовою), трьох додатків і викладена на 195 сторінках комп’ютерного тексту. Основний текст проілюстровано 32 рисунками та24 таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Розділ 1. Загальна характеристика об’єктів зеленого господарства міста Києва. У розділі висвітлено фізико-географічні особливості регіону досліджень, зокрема описано рельєф, ґрунтові та кліматичні умови території. Використовуючи матеріали інвентаризації, наведено загальну характеристику зелених насаджень міста Києва, проаналізовано їхній стан і видовий склад. Відзначено екологічні та лісівничі особливості дерев тополі італійської, тополі білої, акації білої, кленів ясенелистого та сріблястого.

Територіальне розташування Києва на межі двох природно-кліматичних зон України – Полісся (північна частина) та Лісостепу (південні території) зумовлює існування різноманітних форм рослинних угруповань. Частина зелених насаджень міста являє собою залишки природних лісових масивів, однак більшість із них є штучними.

Загальна площа зелених насаджень м. Києва становить 56,5 тис. га, понад 60% якої припадає на міські ліси. Близько 22,3 тис. га міських насаджень ростуть у межах міської забудови, з них 11,6 тис. га (52,2%) --– це насадження обмеженого користування. Площа насаджень загального користування та спеціального призначення в зеленому господарстві столиці приблизно однакова і відповідно становить 5,5 (24,7%) і 5,2 тис. га (23,1%). Аналіз породного складу озеленених територій, зосереджених у межах міської забудови, свідчить, що він дуже різноманітний і представлений переважно швидкорослими листяними деревними породами.

Сучасний стан об’єктів зеленого господарства міста Києва потребує проведення комплексу заходів, спрямованих на поліпшення їхнього естетичного вигляду та посилення екологічних функцій. До основних причин, які викликають необхідність проведення реконструктивних рубань у міських зелених насадженнях, слід віднести:

- втрата насадженнями своїх корисних функцій внаслідок старіння;

- незадовільний санітарний стан об’єктів зеленого господарства міста;

- потреба проведення поточної реконструкції зелених насаджень і заміни пошкоджених та хворих дерев.

У ході досліджень виявилося, що під час виконання зазначених робіт найбільше вирубується дерев тополі італійської, тополі білої, акації білої, кленів ясенелистого та сріблястого. У зв’язку з цим, аби забезпечити достовірну матеріальну оцінку заготовленого об’єму деревини, доцільно розробити відповідні лісооблікові нормативи.

Розділ 2. Методичні основи досліджень та характеристика дослідних даних. Викладено особливості методики виконання польових досліджень і розроблення сортиментних таблиць. Описано методику збору та обробки первинної дослідної інформації, наведено загальну характеристику та виконано статистичний аналіз емпіричних даних, які використовувались для вирішення поставлених у роботі завдань.

Відзначено, що під час реконструкції міських зелених насаджень виникає необхідність таксації сукупності дерев, відібраних із територіально віддалених місць. У межах таких сукупностей не спостерігається закономірних співвідношень висот і діаметрів, характерних для лісостанів, а тому визначати розряд висот для зазначеного об’єкта таксації некоректно. Зважаючи на це, більш обґрунтованим є розроблення безрозрядних сортиментних таблиць, входами до яких слугують діаметр і висота сукупності окремих дерев. Переваги такої форми подання нормативів під час вибіркової таксації неодноразово підтверджувалися висновками вчених, зокрема Ф.П. Моисеенко та В.Ф. Багинского (1973), И.А. Гагошидзе (1979), А.В. Богачева (1987).

Польові дослідження виконувались у зелених насадженнях Києва, які ростуть на території міської забудови, під час проведення безпосередніх робіт з їхньої реконструкції. Збір первинної дослідної інформації здійснювався за класичною лісотаксаційною методикою, скоригованою з урахуванням особливостей рубання дерев в умовах забудованої частини міста. У ході досліджень значна увага приділялася точному вимірюванню біометричних показників стовбурів і гілок крони облікових та модельних дерев, необхідних для розрахунку їхнього об’єму.

Основною передумовою одержання достовірних результатів досліджень є організація достатньої за обсягом вибірки, яка репрезентативно характеризує досліджуваний об’єкт. У зв’язку з цим, під час збору первинної інформації облікові дерева відбиралися пропорційно площі окремих насаджень у зеленому господарстві міста (табл. 1).

Таблиця 1

Розподіл дослідної інформації за категоріями зелених насаджень

Деревна порода | Кількість облікових дерев за категоріями зелених насаджень, шт. | Усього

загального користування | обмеженого користування | спеціального призначення

Тополя італійська | 24 | 34 | 14 | 72

Тополя біла | 21 | 55 | 11 | 87

Акація біла | 31 | 43 | 12 | 86

Клен ясенелистий | 8 | 28 | 9 | 45

Клен сріблястий | 14 | 15 | 8 | 37

Разом | 98 | 175 | 54 | 327

Дані цієї таблиці свідчать, що більша частина дослідного матеріалу була зібрана в насадженнях обмеженого користування (насадження внутріквартальних і прибудинкових зон). Інші дві категорії озеленених територій представлені меншою мірою, що в цілому відповідає фактичному розподілу площі зелених насаджень міста Києва за їхнім функціональним призначенням.

Таксаційна обробка дослідних даних здійснювалась на персональному комп’ютері з використанням пакета спеціального прикладного програмного забезпечення, зокрема програми ПЕРТА, розробленої співробітниками кафедри лісової таксації та лісовпорядкування НАУ. Статистичний аналіз вихідної інформації виконувався в середовищі Statistica 6.0 та MS Excel.

Перед початком безпосереднього моделювання зв’язків між основними таксаційними показниками дерев було виконано статистичний аналіз дослідних матеріалів на предмет їхньої однорідності та обґрунтовано виділення окремих об’єктів дослідження. При цьому перевірялися дві статистичні гіпотези:

· щодо значущості різниці між середніми значеннями та дисперсіями видових чисел стовбурів дерев, які представляють різні категорії зелених насаджень;

· про існування значущих відмінностей між видовими числами дерев кленів ясенелистого та сріблястого.

Використовуючи F-критерій Фішера та t-критерій Стьюдента в межах фактичного дослідного матеріалу на 5%-му рівні значущості спростовано обидві статистичні гіпотези. Ця обставина дозволила у подальших розрахунках не враховувати наявний поділ зелених насаджень за функціональним призначенням, а весь обсяг дослідних даних для кленів ясенелистого та сріблястого об’єднати в один масив (далі в тексті – дерев клена).

Розділ 3. Математичне моделювання повнодеревності та об’єму дерев. За літературними джерелами висвітлено основні методичні підходи до моделювання об’єму дерев. Відзначено особливості повнодеревності стовбурів дерев в умовах забудованої частини міста Києва та встановлено параметри відповідних математичних моделей. Виявлено значущу (на 5%-му рівні) залежність відсотка об’єму крони дерев залежно від діаметра. Використовуючи опрацьовані аналітичні залежності, розроблено таблиці для визначення об’єму стовбурів дерев міських зелених насаджень і виконано їхнє порівняння з наявними аналогами для дерев лісових насаджень.

Під час моделювання об’єму стовбурів дерев найбільшу увагу було приділено вивченню видових чисел. Ґрунтовні висновки про закономірності зміни показників повнодеревності стовбурів залежно від інших морфометричних параметрів дерев були зроблені в роботах А.А. Кулешиса (1972, 1976, 1985, 1989), И. Григалюнаса, А. Гарбинчуса (1974), И. Кенставичюса  (1976), А.А. Строчинского, А.З. Швиденка (1977), А. Нильсона, Ю. Тамма (1980), Д.В. Михнюка (1983, 1984), Г.Б. Кофмана (1985), С.Н. Кашпора (1987), Є.І. Цурика (1990, 1991), М.П. Горошка, М.М. Короля). У зазначених роботах звертається увага на практичні переваги використання саме цих показників для моделювання об’єму дерев. На основі аналізу дослідних матеріалів виявилося, що мінливість видових чисел для різних деревних порід коливається в межах від 8,5 до 17,8%.

У процесі досліджень встановлено, що стовбур дерев кленів ясенелистого та сріблястого завтовшки понад 24 см складається з кількох скелетних гілок, частка яких у загальному об’ємі дерева досить значна. За такої умови визначити центральну вісь стовбура, а отже і встановити його повнодеревність практично неможливо. У зв’язку з цим, для моделювання їхнього об’єму використовувались видові числа дерев (fд). Для інших деревних порід вивчалися закономірності зміни показників повнодеревності стовбурів дерев (f).

Розроблення математичних моделей видових чисел стовбурів дерев (f) здійснено на основі вивчення їхніх кореляційних зв’язків із діаметром (d) та висотою (h), як параметрами, що найлегше визначаються в натурі (табл. 2).

Таблиця 2

Результати кореляційного аналізу зв’язків між таксаційними
показниками облікових дерев

Деревна порода | Коефіцієнти кореляції

парні | множинні | часткові

rdh | rdf | rhf | Rf.dh | Rd.hf | Rh.df | Rdh.f | Rhf.d | Rdf.h

Тополя італійська | 0,820 | -0,718 | -0,655 | 0,728 | 0,826 | 0,854 | 0,665 | -0,166 | -0,418

Тополя біла | 0,810 | -0,705 | -0,676 | 0,727 | 0,838 | 0,823 | 0,638 | -0,252 | -0,364

Акація біла | 0,877 | -0,764 | -0,741 | 0,778 | 0,894 | 0,884 | 0,718 | -0,228 | -0,354

Клен | 0,780 | 0,726 | 0,605 | 0,729 | 0,843 | 0,782 | 0,622 | 0,090 | 0,510

За аналізом статистик парних взаємозв’язків, видові числа стовбурів дерев корелюють як з висотами, так і з діаметрами дерев на висоті 1,3 м. Значення множинних коефіцієнтів кореляції, які виражають зв’язок видових чисел одночасно з висотою та діаметром дерев, для всіх деревних порід перевищують значення коефіцієнтів парної кореляції. На основі цього можна припустити, що видові числа одночасно залежать від обох використаних факторів. У свою чергу, порівняння часткових коефіцієнтів кореляції для тополі італійської та клена свідчать, що більша частина зазначеного взаємозв’язку зумовлена впливом діаметра на показники повнодеревності, аніж висоти дерев.

Із використанням сучасного прикладного програмного забезпечення було обґрунтовано математичні моделі видових чисел стовбурів дерев міських зелених насаджень:

тополя італійська

; (1)

тополя біла

; (2)

акація біла

. (3)

Перевірка адекватності розроблених математичних моделей експериментальним даним здійснювалась за допомогою F-критерію Фішера на 5%-му рівні значущості, а також на підставі графічного та статистичного аналізу залишків. Доведено, що регресійні рівняння характеризуються високою точністю. При цьому значення середньоквадратичної помилки не перевищують допустимих в лісовій таксації меж і відповідно становлять: тополя італійська – 3,5%, тополя біла – 2,5%, акація біла – 3,4%.

Проведене моделювання свідчить, що видові числа стовбурів тополі італійської можуть однозначно визначатись тільки діаметром, оскільки використання з цією метою висоти, яка виключається на 5%-му рівні значущості, суттєво не відображається на середньоквадратичній помилці рівняння. Для двох інших деревних порід, представлених у аналізі, оптимальними виявилися багатофакторні математичні моделі видових чисел деревних стовбурів, які, за висловлюванням А.А. Кулешиса (1985), краще відображають основні закономірності зміни їхньої форми та повнодеревності.

Для моделювання об’єму крони дерев вивчалась залежність відсотка крони (Ркр) від діаметра дерева. З точки зору простоти, точності та адекватності оптимальним виявилося степеневе рівняння, яке широко використовується в лісовій таксації для вирішення подібних практичних задач:

, (4)

де a0 , а1 , а2 – параметри рівняння;

d – діаметр дерева на висоті 1,3 м, см.

Значення параметрів рівняння (4) для трьох деревних порід наведені в табл. 3.

Таблиця 3

Параметри регресійних рівнянь відсотка об’єму крони

Деревна порода | a0 | а1 | а2

Тополя італійська | 10,27 | 6,02110-3 | 2,4658

Тополя біла | 4,43 | 0,1554 | 1,3798

Акація біла | 1,00 | 0,0253 | 1,8596

Графічну ілюстрацію розроблених математичних моделей відсотка об’єму крони представлено на рис. 1. За цим рисунком, у кроні дерев міських зелених насаджень зосереджується значна частка загального об’єму деревини, який може слугувати важливим джерелом дров’яної деревини. Зазначимо, що відсоток об’єму крони дерев акації білої об’єкта досліджень завтовшки 32 см і більше понад як утричі перевищує значення відповідного показника, змодельованого у чинних нормативах об’єму. Порівняно з тополею білою та акацією, відсоток крони тополі італійської дещо менший (як правило, в межах 30%), що пояснюється її біологічними особливостями, зокрема, будовою крони.

Рис. 1. Залежність відсотка об’єму крони дерев міських зелених насаджень від діаметра

Під час моделювання взаємозв’язку видових чисел дерев клена (fд) виявлено статистично значущу залежність цих показників лише з діаметром (d), що підтверджує обґрунтованість результатів кореляційного аналізу (див. табл. 2):

(5)

На основі графічного аналізу математичної моделі (5) можна констатувати про зростання видових чисел дерев клена залежно від їхнього діаметра, що певною мірою суперечить класичним уявленням про закономірності зміни показників повнодеревності стовбурів. Утім, така тенденція пояснюється особливостями росту дерев в умовах міської забудови. Зокрема, у дерев завтовшки понад 32 см формується потужна крона, де зосереджуються великі запаси деревини. При цьому об’єм дерева збільшується головним чином за рахунок об’єму крони, а не приросту за діаметром і висотою. Оскільки саме ці показники використовуються для розрахунку видових чисел, то їхні значення будуть більшими для тих дерев, у яких більша крона, тобто зростатимуть зі збільшенням абсолютних розмірів дерев.

Для визначення кількісних характеристик об’єму стовбура та крони дерев клена їх загальний об’єм було поділено на дві основні частини – стовбура (Vст), який обмежувався за висотою початком розгалуженням гілок, та крони (Vкр). У подальшому середні групові значення об’ємів деревини, виражених у відносних величинах (Рст і Ркр відповідно) від загального об’єму дерева, аналітично вирівнювались за допомогою методів регресійного аналізу. Передував цьому детальний аналіз кореляційних зв’язків відсотка об’єму стовбура (Рст) із іншими морфометричними параметрами дерев: діаметром (d), висотою дереваh) та висотою стовбура до розгалуження гілокhp) (табл. 4).

Таблиця 4

Значення коефіцієнтів кореляції між таксаційними показниками дерев клена

Таксаційні показники | Коефіцієнти кореляції

парні | множинні | часткові

x | y | z | rxy | rxz | ryz | Rz.xy | Rx.yz | Ry.xz | Rxy.z | Ryz.x | Rxz.y

d | h | Pст | 0,780 | -0,772 | -0,601 | 0,772 | 0,867 | 0,780 | 0,622 | 0,003 | -0,606

d | hp | Pст | 0,035 | -0,772 | 0,370 | 0,868 | 0,846 | 0,625 | 0,543 | 0,625 | -0,845

На основі аналізу парних і множинних коефіцієнтів кореляції можна зробити висновок, що відсоток об’єму стовбура дерев клена залежить від усіх використаних факторів. Проте, порівняння часткових коефіцієнтів кореляції свідчить, що за умови елімінування діаметра зв’язок між висотою та відсотком стовбура практично відсутній. Якщо замість загальної висоти дерева використовувати показник hp, спостерігається протилежна тенденція -–-у порівнянні з парною кореляцією тіснота зв’язку зростає. Ця обставина об’єктивно вказує на те, що висота стовбура до розгалуження гілок більшою мірою впливає на відсоток його об’єму, аніж загальна висота дерева. Тому в подальшому вивчався зв’язок між трьома величинами: Рст , d і hp.

За результатами багатоваріантного пошуку були одержані такі рівняння:

; (6)

. (7)

Залежність відсотка стовбура від його висоти та діаметра в графічному вигляді наведено на рис. 2. Графічний аналіз моделі (6) свідчить, що досліджуваний показник може досягати значних величин. Найбільші його значення спостерігається у дерев з великою протяжністю стовбура, діаметр яких менше 28-32 см. У дерев із більшим діаметром відсоток стовбура, як правило, не перевищує 50%, оскільки значна частка загального об’єму деревини зосереджується у кроні. Таким чином, аби забезпечити достовірну оцінку об’єму дерев клена, які виросли на території міської забудови, в нормативах обов’язково потрібно враховувати висоту стовбура до розгалуження гілок.

Рис. 2. Графічна ілюстрація математичної моделі відсотка об’єму стовбура дерев клена

На основі опрацьованих математичних моделей були розроблені об’ємні таблиці для дерев забудованої частини міст залежно від їхньої висоти та діаметра на висоті 1,3 м. При цьому додатковим входом у нормативах для клена використано величину hp.

Результати порівняння модельних значень видових чисел стовбурів дерев в умовах забудованої частини міста із відповідними показниками дерев, які сформувались у лісовому середовищі, свідчить про значну різницю між ними (табл. 5). Зокрема стовбури дерев зелених насаджень характеризуються меншою повнодеревністю, що добре узгоджується з висновками деяких вчених, зокрема Р.Г. Синельщикова (1992). Зазначену особливість можна пояснити закономірностями росту дерев, а також впливом просторово-параметричних характеристик дерев на збіжистість стовбурів. У цілому для всіх деревних порід відхилення носять систематичний характер і зростають із збільшенням діаметра, а найбільші розходження між значеннями видових чисел характерні для акації білої.

У ході досліджень було встановлено також істотну різницю між об’ємами дерев об’єкта досліджень та лісових насаджень. Хоча величина систематичної помилки для більшості деревних порід є невеликою (тополя італійська – +0,4%; тополя біла – +12,4%; акація – -3,6%; клен – +3,1%), разом із тим, окремі відхилення виявились значними за абсолютною величиною і змінюють свій знак на протилежний зі збільшенням розмірів дерев. Зокрема, нормативи систематично занижують загальний об’єм дерев тополі білої та клена, які досягли діаметра 28-32 см. При цьому можна констатувати, що втрата об’єму за рахунок меншої повнодеревності стовбурів дерев у місті сповна компенсується розвитком потужної крони, де зосереджуються значні запаси деревини.

Таблиця 5

Точність визначення видових чисел дерев забудованої частини
міст за різними нормативами

Деревна порода,
порівнюваний норматив | Систематична помилка, % | Середньо-квадратична помилка, %

Тополя італійська, “Сортиментные таблицы для осокоря” (1955) | 11,8 | 2,2

Тополя італійська, “Сортиментные и товарные таблицы для лесов Казахстана” (1987) | 6,5 | 3,3

Тополя біла, “Объемные таблицы стволов тополя белого” (Порицкий Г.А., 1978) | 3,2 | 2,2

Тополя біла, “Таблицы объёмов стволов и выхода сортиментов” (Редько Г.И., 1966) | -1,9 | 3,4

Тополя біла, “Сортиментные и товарные таблицы для лесов Казахстана” (1987) | 5,4 | 6,3

Акація біла, “Сортиментные таблицы для таксации леса на корню” (1984) | 15,7 | 12,3

Акація біла, “Таблиці для таксації білоакацієвих насаджень УССР” (Давидов М.В., 1962) | 2,4 | 10,8

Розділ 4. Нормативи розмірно-якісної структури дерев забудованої частини міст. У розділі висвітлено сучасні підходи до моделювання сортиментної структури стовбурової деревини та опрацювання відповідного нормативного забезпечення. На локальному дослідному матеріалі розроблено математичні моделі розмірно-якісної структури деревних стовбурів, які покладено в основу нових безрозрядних сортиментних таблиць для дерев забудованої частини міст. Здійснено оцінку та порівняльний аналіз опрацьованих нормативів з існуючими аналогами, що використовуються в практичній діяльності лісогосподарських підприємств.

Опрацювання методів таксації сортиментної структури деревини і розроблення відповідних нормативно-довідкових даних – один із найбільш теоретично обґрунтованих напрямів лісотаксаційних досліджень. Значний внесок у вивчення цього питання зробили Н.В. Третьяков (1937), П.В. Горский  (1961,1962), Н.И. Курзин  (1969), А.Г. Мошкалев (1969, 1980),
Н.П. Анучин  (1970, 1981), Ф.П. Моисеенко (1972, 1973), М.Л. Морозов  (1978), К.Е. Никитин (1973, 1975, 1978), П.М. Верхунов (1980), Е.И. Цурик (1991), И.И. Гусев, С.В. Коптев (1991),
В.Ф. Багинский (1994) та ін.

Закономірності розподілу загального об’єму стовбурів на ділову деревину, дрова і відходи, а також поділ ділової деревини на грубу, середню та дрібну вивчались у відносних величинах за методикою, розробленою кафедрою лісової таксації та лісовпорядкування НАУ, і реалізованою в чинних сортиментних таблицях (К.: Урожай, 1984; К.: УСХА, 1993). У результаті проведених кореляційного та регресійного аналізів виявлено статистично значущу залежність відповідних показників розмірно-якісної структури деревини залежно від діаметра. Для опису шуканих залежностей оптимальними виявились рівняння двох типів:

; (8)

, (9)

де P – відсоток відповідної розмірно-якісної категорії деревини, %;

а0 , а1 , а2 – параметри рівняння.

Параметри та інші важливі характеристики одержаних математичних моделей наведено в табл. 6.

Таблиця 6

Характеристика рівнянь апроксимації показників сортиментної
структури стовбурів дерев міських зелених насаджень

Деревна порода | Відсоток

категорії

деревини | Тип рівнян-ня | Область визначення рівняння | Параметри рівняння

а0 | а1 | а2

Тополя італійська | Рділ | 8 | 12 d 72 см | 112,1 | -209,9 | -0,4706

Рвдх | 8 | 12 d 72 см | 43,61 | -6,918 | 0,3540

Ргрб

(0 при d < 28 см;

100 при d 64 см) | 9 | 28 d<64 см | 123,1 | -1097 | -17,52

Рдрб

(100 при d 12 см;

0 при d >32 см) | 9 | 12<d 32 см | -11,94 | 267,7 | -11,55

Тополя біла | Рділ | 8 | 8 d 80 см | 206,2 | -195,8 | -0,0909

Рвдх | 8 | 8 d 80 см | -7,92 | 33,87 | -0,1235

Ргрб

(0 при d < 28 см;

100 при d 60 см) | 9 | 28 d<60 см | 115,7 | -620,1 | -20,59

Рдрб

(100 при d 12 см;

0 при d >32 см) | 9 | 12<d 32 см | -17,97 | 460,0 | -8,050

Акація біла | Рділ | 8 | 8 d 64 см | -81,26 | 67,74 | 0,1403

Рвдх | 8 | 8 d 64 см | 13,29 | -0,0156 | 1,178

Ргрб

(0 при d < 28 см;

100 при d 44 см) | 9 | 28 d<44 см | 144,1 | -1228 | -16,13

Рдрб

(100 при d 12 см;

0 при d > 24 см) | 9 | 12<d 24 см | -25,80 | 441,8 | -8,486

Клен | Рділ | 9 | 8 d 80 см | 91,52 | -903,3 | 16,84

Рвдх | 9 | 8 d 80 см | 4,34 | 301,2 | 21,42

Ргрб

(0 при d < 28 см;

100 при d 44 см) | 9 | 28 d<44 см | 138,7 | -1094 | -15,40

Рдрб

(100 при d 12 см;

0 при d > 20 см) | 9 | 12<d 20 см | -27,88 | 402,0 | -8,856

Для визначення відсотків дров та середньої деревини використовувались наступні співвідношення:

; (10)

, (11)

де Рділ , Рвдх , Рдрв , Ргрб , Рсрд , Рдрб – відсотки ділової деревини, відходів, дров від загального об’єму стовбура та грубої, середньої й дрібної деревини від об’єму ділової відповідно.

На завершальному етапі опрацювання математичних моделей об’єму та розмірно-якісної структури деревини виконано формалізацію одержаних результатів у вигляді сортиментних таблиць. За змістом вони узгоджені з чинними нормативами об’єму, однак за формою відносяться до категорії безрозрядних. Входами до нових сортиментних таблиць є деревна порода, діаметр на висоті 1,3 м та висота сукупності окремих дерев. Витяг із сортиментних таблиць для тополі білої наведено в табл. 7.

Таблиця 7

Нормативи об’єму та сортиментної структури дерев тополі білої

Діа-метр, см | Висота, м | Об’єм стовбура в корі, м3 | Об’єм ділових стовбурів, м3 | Об’єм крони, м3

ділова деревина | дрова | від-ходи

груба | середня | дрібна | разом

32 | 14 | 0,421 | 0,164 | 0,100 | 0,003 | 0,267 | 0,094 | 0,060 | 0,097

15 | 0,449 | 0,174 | 0,106 | 0,004 | 0,284 | 0,101 | 0,064 | 0,103

16 | 0,479 | 0,186 | 0,113 | 0,004 | 0,303 | 0,108 | 0,068 | 0,110

17 | 0,509 | 0,198 | 0,120 | 0,004 | 0,322 | 0,115 | 0,072 | 0,117

18 | 0,542 | 0,210 | 0,129 | 0,004 | 0,343 | 0,122 | 0,077 | 0,125

19 | 0,577 | 0,224 | 0,136 | 0,005 | 0,365 | 0,130 | 0,082 | 0,133

20 | 0,614 | 0,239 | 0,145 | 0,005 | 0,389 | 0,138 | 0,087 | 0,141

21 | 0,655 | 0,255 | 0,155 | 0,005 | 0,415 | 0,147 | 0,093 | 0,151

22 | 0,698 | 0,271 | 0,166 | 0,005 | 0,442 | 0,157 | 0,099 | 0,160

23 | 0,744 | 0,289 | 0,176 | 0,006 | 0,471 | 0,168 | 0,105 | 0,171

24 | 0,795 | 0,309 | 0,188 | 0,006 | 0,503 | 0,179 | 0,113 | 0,183

Варто наголосити на тому, що додатковим входом у сортиментні таблиці для клена є висота стовбура до початку розгалуження гілок (hр), яка використовувалась одним з аргументів у відповідних математичних моделях. Хоча для переважної більшості дерев клена довжина ділової частини стовбура, як правило, не перевищує 6,5 м і тому за унормованими вимогами ці дерева не можуть бути віднесені до категорії ділових, фактичну оцінку їхньої сортиментної структури треба здійснювати з урахуванням загальних вимог чинних стандартів щодо розмірів та якості ділової деревини.

Результати порівняльного аналізу опрацьованих сортиментних таблиць із аналогами, які використовуються у виробничій діяльності лісогосподарських підприємств, свідчать про значну різницю між ними. У зв’язку з цим використання чинних нормативів для таксації об’єму деревини, яка вирубується під час реконструкції міських зелених насаджень, неминуче призводить до значних помилок.

Такі розбіжності пояснюються існуванням суттєвих відмінностей між просторово-параметричними характеристиками дерев об’єкта досліджень і лісостанів. У більшості випадків фактичне співвідношення між висотою та діаметром дерев не відповідає змодельованому у наявних нормативах. Зокрема виявлено, що дерева на відкритому просторі при сталих значеннях діаметра на висоті 1,3 м досягають меншої висоти порівняно з лісовим середовищем.

У свою чергу, ці особливості впливають на розмірно-якісну структуру стовбурової деревини (рис. 3). Наведений рисунок переконливо доводить, що розмірно-якісна структура стовбурів дерев міських зелених насаджень значно гірша порівняно із змодельованою для дерев лісостанів. До факторів, які безпосередньо погіршують якісні показники деревини в умовах міської забудови, слід віднести передусім кривизну та практично відсутнє очищення стовбура від гілок, а також зменшення протяжності його ділової частини. Визначене на локальному дослідному матеріалі значення цього показника для окремих деревних порід становить: тополя італійська – 60%; тополя біла – 35%; акація біла – 15% від загальної висоти дерева.

Рис. 3. Залежність відсотка ділової деревини стовбурів дерев від діаметра

За такої умови мають місце розходження не тільки у виході ділової деревини в цілому, а також між окремими її розмірними категоріями. Зокрема для більшості деревних порід дрібна деревина зникає для стовбурів завтовшки понад 32 см. Зрозуміло, що використання чинних сортиментних таблиць для зазначеного об’єкта таксації безпідставне.

ВИСНОВКИ

Виконані дослідження були спрямовані на розроблення нової нормативної бази для таксації запасу дерев забудованої частини міст. За результатами роботи можна стверджувати, що помилки у визначенні кількісних та якісних параметрів деревини, яка заготовлюється під час реконструкції об’єктів зеленого господарства м. Києва, пояснюються біологічними та морфологічними особливостями деревних порід та впливом на таксаційні характеристики дерев умов їхнього росту в межах міської забудови. Основні висновки дисертаційних досліджень полягають у наступному.

1. На основі проведеного статистичного аналізу дослідного матеріалу доведено відсутність різниці між середніми значеннями та дисперсіями видових чисел стовбурів дерев, які виросли у складі різних функціональних категорій зелених насаджень. Порівняння обчислених та критичних значень статистичних критеріїв (t-критерію Стьюдента та F-критерію Фішера) дозволило на 5%-му рівні значущості відхилити нульову гіпотезу про існування різниці між видовими числами дерев кленів ясенелистого та сріблястого. Завдяки цій обставині для кожної деревної породи було розроблено єдину математичну модель повнодеревності, об’єму крони і розмірно-якісної структури стовбурової деревини.

2. За результатами кореляційного та регресійного аналізів емпіричних даних встановлено, що в математичній моделі видових чисел стовбурів дерев тополі італійської аргументом може слугувати тільки діаметр. Для тополі білої та акації білої з точки зору адекватності оптимальними виявилися багатофакторні залежності показників повнодеревності, залежними змінними в яких є діаметр та висота дерев.

3. Морфометричні параметри дерев клена в умовах міського середовища мають певну специфіку. Зокрема, у дерев завтовшки понад 24 см стовбур складається з кількох скелетних гілок, що не дозволяє визначати його повнодеревність. У ході пошуку математичної моделі об’єму дерев клена виявлено значущу залежність видових чисел дерев від діаметра. Для визначення кількісних характеристик об’єму стовбура та крони використано залежність відсотка об’єму стовбура від його висоти, яка обмежується початком розгалуження гілок, і діаметра на висоті 1,3 м. При цьому, загальна висота дерева виключається із регресійного рівняння на 5%-му рівні значущості.

4. Об’єм крони дерев в умовах забудованої частини міста значно перевищує аналогічний показник дерев, що виросли у класичному лісовому середовищі. Одержана аналітична залежність відсотка об’єму крони свідчить, що він залежить від діаметра дерева і може досягати значних величин (50-70%).

5. Значення видових чисел стовбурів дерев, що виросли в умовах міста, значно менші (до 12%) порівняно з відповідними показниками дерев масивних лісових насаджень. Найбільші розбіжності характерні для акації білої, причому вони зростають із збільшенням абсолютних розмірів дерев.

6. У цілому загальний об’єм дерев об’єкта дослідження перевищує аналогічний показник дерев, які виросли в лісі, хоча для дерев завтовшки до 28-32 см він дещо менший. Це пояснюється тим, що із збільшенням розмірів дерев у їхній кроні зосереджуються значні запаси деревини.

7. У ході проведеного кореляційно-регресійного аналізу виявлено значущу на 5%-му рівні залежність показників розмірно-якісної структури стовбурової деревини залежно від діаметра.

8. Розмірно-якісна структура об’єму стовбурів дерев забудованої частини міст гірша порівняно з відповідними показниками дерев, що сформувались у лісовому середовищі. При цьому, значні розходження спостерігаються як між якісними категоріями деревини (ділова, дрова, відходи), так і в межах окремих розмірних категорій ділової деревини (груба, середня, дрібна).

9. Для попередньої оцінки деревного запасу, який вирубується під час реконструкції об’єктів зеленого господарства міст, доцільно використовувати безрозрядні сортиментні таблиці. Входами до розроблених нормативів об’єму та розмірно-якісної структури деревини є деревна порода, діаметр і висота сукупностей окремих дерев. Аби забезпечити достовірну оцінку об’єму дерев клена, в сортиментних таблицях доцільно використовувати додатковий параметр – висоту стовбура до розгалуження гілок.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Миронюк В.В. Повнодеревність стовбурів тополі пірамідальної в умовах забудованої частини м. Києва // Аграрна наука і освіта. – 2006. – Т. , №1-2. – С. 82-86.

2. Миронюк В.В. Нормативи об’єму та сортиментної структури дерев клена в умовах забудованої частини Києва // Аграрна наука і освіта. – 2006. – Т. , №3-4. – С. 108-113.

3. Миронюк В.В. Особливості основних морфометричних параметрів дерев