ВОЗРАСТНАЯ ДИНАМИКА ВЕРХНИХ И СРЕДНИХ ВЫСОТ СОСНОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЛЕСОТАКСАЦИОННОГО РАЙОНА

 

Хлюстов В.К. (РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, г. Москва, РФ)

Хлюстов Д.В. (РОСЛЕСИНФОРГ, г. Москва, РФ)

 

Some models of age’s dynamics and correlations of average and maximum forest stand height on the basis of correlation between tree’s heights with their diameters, average heights, average diameters and structure of diameters in forest stand were obtained.

 

Внедрение выборочной формы ведения хозяйства с интенсивно проводимыми рубками в средневозрастных, приспевающих и спелых древостоях требует разработки лесоводственно-таксационных нормативов и моделей лесопользования, включающих не среднюю, а верхнюю высоту. Поэтому актуальными следует считать статистически достоверные параметры средних высот из 100-150 наиболее крупных деревьев в древостое (Анучин, 2004).

Методически верное решение этой задачи базировалось на достоверной динамике строения древостоев по диаметру.

Итак, принимая во внимание достоверное определение 100-150 самых высоких деревьев в классах толщины  от наиболее крупного класса,  были произведены расчеты верхних высот для каждого возраста по формуле Лоррея

^Н_L^=∑(g_i^*h_i^)/G

где g_i – площадь сечения деревьев ряда распределения по классам толщины самых крупных деревьев (до 100-150 шт./га), м²;

h_i – высота деревьев из графика высот, соответствующая диаметру деревьев середины соответствующего класса толщины деревьев, м;

G – площадь сечения 100-150 самых крупных деревьев на 1 га, м², 

 

Моделирование взаимосвязи высот и диаметров деревьев

Условное выделение разрядов высот построено на закономерностях соотношения высот и диаметров различных по величине деревьев древостоя. Однако используемые сортиментные таблицы служат в основном для материальной оценки деревьев в приспевающих, спелых и перестойных древостоях. Основанием принадлежности древостоя к тому или иному разряду высот служит график высот или средний диаметр и средняя высота.

Графики высот для конкретного древостоя отражают не застывшее постоянное соотношение высот и диаметров деревьев, а динамическое, изменяющееся с возрастом соотношение. В разных условиях местообитания это соотношение также меняется с возрастом и зависит от темпа прироста по диаметру и высоте деревьев. Увязать эти соотношения с возрастной динамикой средних высот и диаметров позволяют статистические методы моделирования. При этом следует соблюсти обязательные условия построения линий регрессии, а именно:

1)      иметь в моделях графиков высот компонент начального роста, равный 1,3 м;

2)      иметь в графиках высот пересечение средней высоты со средним диаметром древостоя.

Соблюдение этих требований обеспечивает построение графиков высот в возрастной динамике древостоя.

Итак, статистическое моделирование соотношения высот и диаметров деревьев с учетом расхождения по разрядам высот позволило получить регрессию вида:

h_i =1,3+(H-1,3)_*exp(-1,605287lnD+0,129216ln²D+0,013442ln³D-0,00085ln⁴D+1,605287lnd_i-0,129216ln²d_i-0,013442ln³d_i+0,00085ln⁴d_i)       (1)

R²=1,0; t_р> t₀₅ =2,0

Показатель детерминации имитационных построений (R²=1,0), значимость численных коэффициентов (tp>t₀₅=2,0) указывает на достаточно высокую точность моделей графиков высот  во всем диапазоне продуктивности  древостоев. Графическая интерпретация теоретических построений графиков высот указывает на различное соотношение этих показателей в разных условиях местообитания. В качестве примера показаны изменения высот в динамике для древостоев со средней высотой в 100-летнем возрасте, равной 31 м (рис. 1).

Рисунок 1- Взаимосвязь высоты и диаметров деревьев в сосновых древостоях различного возраста при Н100=31 м

 

По моделям строения древостоев по диаметру и графикам высот в разных возрастах и уровнях продуктивности были получены значения верхних высот. Эти данные позволили построить модель взаимосвязи верхней высоты с возрастом и средней высотой древостоя, которые напрямую связаны с уровнями продуктивности древостоев.

 Для сосновых древостоев модель верхней высоты представлена регрессией вида:

Н_верх=exp(1,852398lnH-0,471996ln²H+0,090869ln³H-0,005731ln⁴H- 0,191108lnA+0,1333959ln²A-0,036724ln³A+0,003181ln⁴A)          (2)                                 

R²=0,9999;  t_р> t₀₅=2,0

где Н_верх – верхняя высота деревьев, м;

H – средняя высота деревьев, м;

А – возраст, лет.

Высокий показатель детерминации (R²=0,999), значимость численных коэффициентов (t_p> t₀₅=2,0) указывают на высокую надежность полученных результатов моделирования.

Графическая интерпретация расхождения верхних и средних высот по возрастам в сосновых древостоях представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Возрастная динамика верхней и средней высот сосновых древостоев при различной средней высоте древостоев в 100-летнем возрасте

 

Расхождение параметров средних и верхних высот, естественно, связано с возрастом древостоев и типом условий местообитания. Чем жестче  условия, тем больше дифференциация деревьев по высоте. К возрасту спелости в высокопродуктивных древостоях, произрастающих в лучших условиях местообитания средние и верхние высоты становятся очень близкими. В худших условиях сильная дифференциация сохраняется в течение всего периода роста древостоя. Конкретный вид модели представлен регрессией (3).

Н_верх=exp(1,852398lnH-0,471996ln²H+0,090869ln³H-0,005731ln⁴H-0,191108lnA+0,133959ln²A-0,036724ln³A+0,003181ln⁴A)              (3)  

R²=0,9999;  t_р> t₀₅=2,0

 

Рисунок 3 - Взаимосвязь верхней и средней высоты сосновых древостоев разного возраста

 

Рисунок 3 взаимосвязи верхней и средней высот древостоев разного возраста свидетельствуют о ясно выраженных закономерных отклонениях верхней высоты от прямой редукции, представленной диагональю прямоугольника. При этом наибольшее отклонение верхней высоты наблюдается в молодняках и средневозрастных древостоях

Изложенная методика выявления возрастной динамики верхних высот древостоев позволяет дополнить существующие таблицы хода роста показателем уровня продуктивности насаждений, который не зависит от воздействия выборочных рубок при низовом типе разреживаний.