ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2007, № 3, с. 71-74
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 630*52
ОБЪЕМ КОРЫ СОСНОВЫХ СТВОЛОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
© 2007 г. А. В. Богачев
Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства 141200 Пушкино, Московская обл., Институтская ул., 15 Поступила в редакцию 08.02.2006 г.
Сосна, кора, крона, возраст, высота, диаметр, видовое число.
Обычно объем коры включают в объем отходов, которые находят как разность между общим объемом ствола и объемом ликвида [7, 9]. Это не совсем правильно, так как при таком подходе все неувязки включаются в отходы, а с другой стороны, процент отходов является не постоянным технико-экономическим показателем. Процент припусков, объем вершинок и пней, процент дровяной древесины зависят от экономических и технических условий. При таком положении дел весьма проблематично найти функцию величины процента отходов в зависимости от таксационных показателей древостоев. В данном исследовании в качестве аргументов для определения процента объема коры использованы: диаметр на высоте груди в коре (Ок), высота ствола (Нс), относительное протяжение кроны ствола (Ьс), его видовое число (^с), расстояние от земли до начала кроны (Нк) и возраст (А). Естественно, возникает вопрос, почему в качестве аргумента взято видовое число, ведь на растущем дереве его определить невозможно. Это связано с тем, что данная работа задумана как дополнение к математической модели объема стволов сосны, опубликованной нами ранее [3]. Там для среднего видового числа сосновых насаждений в центральной ступени толщины предложено уравнение:
Fн = 0.70167 - 0.005845D - 0.006054Н -- 0.1373L + 0.000178А + 0.0001603DH,
(1)
где D - среднеквадратический диаметр древостоя; Н -средняя высота древостоя, определенная по графику высот через D; L - среднее относительное протяжение кроны в центральной ступени толщины. Я2 = 0.801; F = 71.2; т = ±0.0126.
Видовые числа уравнению:
-й ступени толщины находят по
К = Fн + ББк1
(2)
Коэффициент В ющим образом:
уравнении (2) определяют следу-
(3)
В = 0.00052 - 0.17859L/A0'5 + 0.01923^15 + + 0.002289D/A0'7 - 0.000005НА0 7
В этом случае Я2 = 0.371, F = 13.8, т = ±0.00085.
Таким образом, видовое число в г-й ступени толщины определяют не только с учетом Dк, Н, L и А, но и с учетом положения дерева в пологе насаждения (через уравнения (2) и (3), которое существенно влияет на полнодревесность ствола. Упомянутая модель объема стволов сосны позволяет определять объемы стволов в коре. Зная процент коры можно перейти к объему древесины без коры.
В качестве исходного материала использованы 234 модельных деревьев из картотеки ВНИИЛМ, представляющих разные регионы страны (от Мурманской обл. до Алтайского края и Республики Бурятии).
Таблица 1. Уравнение процента объема коры (Рку) для стволов сосны в зависимости от диаметра в коре, высоты, расстояния от поверхности земли до кроны, видового числа и возраста
Переменная Коэффициент Стандартная ошибка Критерий Т Доверительная вероятность
Константа 121.57 8.7861 13.8365 0.0000
1/Дк 168.7 8.92649 18.8973 0.0000
1/^ -25.0 2.09962 -11.8995 0.0000
А05Нс 0.01146 0.00229041 5.00385 0.0000
фк - Н) А0 01 0.1329 0.0146209 9.08785 0.0000
Нк -0.248 0.0305633 -8.11162 0.0000
Fc -137.36 9.35391 -14.685 0.0000
Нк/А16 -45.93 19.5795 -2.34567 0.0199
Таблица 2. Процент объема коры от общего объема ствола сосны в центральной ступени толщины в зависимости от диаметра, высоты, относительного протяжения кроны и возраста по уравнению, заданному в табл. 1
Относительное протяжение кроны
D H
0.25 0.37 0.5 0.67 0.25 0.37 0.5 0.67
25 лет 50 лет
8 8 17.1 18.6 20.2 22.0 18.3 19.7 21.0 22.7
12 16.4 18.1 19.8 21.9 18.3 19.7 21.1 22.8
15 15.8 17.6 19.4 21.6 18.2 19.6 21.1 22.9
60 лет 120 лет
20 13 9.8 11.0 12.1 13.3 10.7 11.8 12.8 14.0
20 8.6 9.9 11.1 12.5 10.0 11.2 12.3 13.5
27 7.2 8.6 10.0 11.4 9.1 10.3 11.5 12.8
100 лет 160 лет
36 20 9.2 10.1 10.8 11.4 10.1 10.9 11.6 12.2
28 7.4 8.5 9.5 10.5 8.6 9.6 10.6 11.5
35 5.8 7.1 8.3 9.6 7.3 8.5 9.7 10.9
120 лет 200 лет
52 23 9.9 10.5 10.8 10.9 11.0 11.5 11.9 11.9
30 8.4 9.7 10.2 10.9 9.8 10.7 11.5 12.2
38 6.5 7.7 9.2 10.6 8.2 9.6 10.9 12.2
150 лет 250 лет
80 27 11.8 12.0 11.9 11.3 13.1 13.4 13.3 12.7
33 11.2 12.1 12.9 13.6 12.8 13.7 14.5 15.1
39 9.5 11.1 12.6 14.2 11.4 12.9 14.4 16.0
Таблица 3. Сравнение данных о процентах коры стволов сосны по уравнению, заданному в табл. 1, с данными о процентах коры, вычисленных по таблицам A.A. Крюденера
Dk Hc A р 1 ку P 1 кт Регион, № страницы в источнике
17.8 19.2 0.276 77 0.462 11.2 11.1 Ю-90
17.8 25.6 0.277 77 0.445 9.9 9.7 С-10
22.2 25.6 0.168 77 0.509 6.0 5.6 Ю-32
26.7 27.7 0.256 137 0.458 8.5 8.9 Ю-34
31.1 27.7 0.282 107 0.462 7.8 7.8 Ю-124
35.6 32.0 0.288 137 0.438 7.8 7.4 С-60
40.0 29.9 0.311 137 0.447 8.4 8.6 Ю-143
44.4 36.3 0.353 137 0.426 8.0 8.5 С-70
44.4 36.3 0.314 137 0.438 7.6 8.1 Ю-72
53.3 29.9 0.428 137 0.418 10.3 8.9 C-139
53.3 38.4 0.351 137 0.430 8.2 7.8 Ю-77
66.7 38.4 0.416 137 0.416 10.0 10.5 Ю-77
Примечание. Ю - сосна из южной части Европейской России, С - сосна из северной части Европейской России.
ОБЪЕМ КОРЫ СОСНОВЫХ стволов
73
Критериями отбора моделей служили качество обмера (отсутствие округлений измеряемых величин) и охват сочетаний указанных аргументов. Для получения параметров уравнения множественной связи использовалась программа множественной регрессии. Коэффициенты нелинейных переменных находили последовательными приближениями по методу "артиллерийской вилки". Коэффициенты уравнения представлены в табл. 1.
Точность уравнения, указанного в табл. 1, характеризуется следующими показателями: Я2 = 0.823, F = 156, т = ±0.9%, при числе стволов равном 233.
В табл. 2 дана табуляция вышеприведенного уравнения для разных сочетаний аргументов, при этом видовое число вычисляли по уравнению (1), а среднее относительное протяжение крон принято равном 0.37. Это значение получено нами в 1968 г. при работе по учету лесного фонда статистическим методом в Ки-ренском лесхозе Иркутской обл. на основе обмера 720 стволов сосны, отобранных на круговых площадках (28 площадок, расположенных по границам квадрата 1400 х 1400 м, через 200 м, расстояния между центрами квадратов - 15 км). Возраст в таблице для каждого сочетания Н и D взят на двух уровнях с учетом его реального соотношения с высотой.
С увеличением диаметра процент объема коры уменьшается, что в первую очередь связано с тем, что толщина коры не увеличивается прямо пропорционально диаметру ствола. Влияние относительного протяжения кроны и видового числа связано с размерами кроны. Чем крона мощнее, тем больше ассимилятов она производит, и тем больше луба необходимо для их транспортировки. С увеличением видового числа процент объема коры уменьшается. С одной стороны это связано с тем, что большее видовое число соответствует меньшему относительному протяжению кроны [2], с другой стороны, согласно Н.Е. Заеву [4], у древесных растений в каждой мутовке соблюдается равенство:
=
8о + 8 1 + 82 + 8з + - 8п К
(4)
Таблица 4. Сравнение данных о прогнозе процентов коры стволов сосны по уравнению, указанному в табл. 2, с данными о процентах коры, вычисленных по таблицам А.Д. Товстолеса
где G0 - площадь сечения ствола на расстоянии равном полтора диаметра ствола ниже мутовки; g0 - площадь сечения ствола на расстоянии равном полтора диаметра ствола ниже следующей верхней мутовки; gn - площадь сечения ветвей на расстоянии равном полтора диаметра ствола ниже следующей верхней мутовки ветви.
По данным Н.Е. Заева, коэффициент К является константой, но по результатам наших исследований, его величина зависит от угла прикрепления ветвей к стволу. При горизонтальном или повислом креплении ветвей его величина равна 1.0, а при угле 35° он увеличивается до 1.25. В любом случае, чем тоньше ветви, тем сбег ствола меньше. Поэтому стволы с большим видовым числом имеют более тонкие ветви, как следствие этого меньшую их длину и общий размер кроны.
Увеличение возраста повышает процент объема коры, что, по-видимому, связано с нарастанием грубой корки в нижней части ствола. С увеличением высоты ствола процент объема коры уменьшается. Казалось бы влияние высоты должно быть обратным, так как при равном относительном протяжении кроны у более высоких деревьев протяжение кроны больше. Но в ле-
D Н Ь А F р * ку р * кт
16 24 0.37 80 0.483 11.2 13.0
16 22 0.37 80 0.500 11.1 12.7
16 20 0.37 80 0.460 12.5 12.4
16 18 0.37 80 0.467 12.8 13.6
16 16 0.37 80 0.504 12.2 13.0
16 15 0.37 80 0.487 12.9 12.2
16 12 0.37 80 0.543 11.2 13.0
16 10 0.37 80 0.562 10.5 12.6
28 33 0.37 100 0.456 7.6 11.9
28 30 0.37 100 0.454 8.1 12.0
28 27 0.37 100 0.440 8.8 12.4
28 25 0.37 100 0.436 9.2 12.5
28 22 0.37 100 0.464 9.4 12.3
28 20 0.37 100 0.474 9.6 12.3
28 16 0.37 100 0.509 9.2 12.2
28 13 0.37 100 0.540 8.4 12.6
40 36 0.37 120 0.444 7.6 11.9
40 33 0.37 120 0.439 8.2 8.6
40 30 0.37 120 0.430 8.7 11.7
40 27 0.37 120 0.436 9.2 11.5
40 25 0.37 120 0.436 9.6 11.7
40 22 0.37 120 0.470 9.6 10.8
40 19 0.37 120 0.477 10.0 12.3
60 39 0.37 150 0.428 9.7 10.6
60 34 0.37 150 0.447 10.4 10.8
60 31 0.37 150 0.431 10.9 11.1
60 28 0.37 150 0.433 11.4 11.1
60 26 0.37 150 0.431 11.7 11.0
60 23 0.37 150 0.463 11.8 11.7
80 39 0.37 150 0.427 12.2 9.9
80 35 0.37 150 0.425 12.8 10.6
80 32 0.37 150 0.418 13.3 10.8
80 29 0.37 150 0.419 13.7 10.1
сотаксационной литературе широко известна зависимость диаметра ствола от его высоты и ширины кроны (Ю) [1, 10]:
Dк = а + ЬНЮ.
(5)
Следовательно, при равных диаметрах стволов, чем выше дерево, тем уже его крона. Общая площадь вертикального сечения кроны также должна быть меньше у более высоких деревьев, исходя из того, что равные диаметры уравновешивают равные опрокидывающие моменты, которые складываются как произведение удельного давления силы ветра на площадь продольного сечения кроны и расстояния от поверхности земли до центра приложения с
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.