Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

ОБЪЕМНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТВОЛОВОЙ ДРЕВЕСИНЫ ЧЕРЕМУХИ МААКА

Полещук А.В. 1 Гриднев А.Н. 1
1 ФГБУН «Горнотаежная станция им. В.Л. Комарова» ДВО РАН
В настоящее времени в литературных источниках нет сведений об объемных характеристиках стволовой древесины черемухи Маака. Отсутствие нормативно-справочных материалов вносит определенные трудности при расчете запаса на единицу площади, особенно в лесопарковых зонах городов и поселков, где разрешена вырубка только сухостойных деревьев. Решение данного вопроса является актуальным особенно при организации рационального природопользования, воспроизводства и сохранения биоразнообразия в естественных и искусственных фитоценозах. Основной целью работы было составление нормативно-справочных материалов для ресурсной оценки запасов стволовой древесины черемухи Маака. Основное внимание в процессе исследований уделяли вопросам лесоводственного и лесотаксационного характера. При этом применяли методы маршрутных обследований с закладкой пробных площадей, на которых выполняли весь комплекс лесоводственных и таксационных работ. Экспериментальный материал представлен в количестве 65 учетных деревьев. В основу расчета шкалы разрядов высот положена обобщающая кривая связи высот и диаметров стволов всей совокупности обмеренных деревьев. Данная кривая рассчитывалась как среднеарифметическая замеров высот по всем ступеням толщины. В результате обработки модельных деревьев разработана шкала для определения разрядов высот древостоев. Определена доля коры в процентном выражении. Выявлено, что существенной разницы по выходу коры между разрядами высот нет, и они относятся к одной генеральной совокупности. Составлены объемные таблицы для стволов черемухи Маака. Установлено, что точность определения запаса находится в допустимых пределах ±13 %. Использование регрессионных уравнений позволяет значительно повысить производительность расчетных работ. Таблицы объемов для трёх разрядов высот могут использоваться в лесоустроительных работах и быть рекомендованы для применения научным сотрудникам и работникам лесного хозяйства при определении ресурсного потенциала и объемных характеристик деревьев черемухи Маака в естественных и культурных фитоценозах.
черемуха Маака
разряды высот
объемные таблицы
1. А.с. 1698635 (СССР). Дендрометр / А.Н. Гриднев. – Опубл. в Б.И., 1991, № 46. – 4 с.
2. Горский П.В. Руководство для составления таблиц / П.В. Горский. – М.: Гослесбумиздат, 1962. – 95 с.
3. Гриднев А.Н. О совершенствовании измерительной техники в лесоводственно-таксационных исследованиях // Перспективы и методы повышения эффективности многоцелевого лесопользования на Дальнем Востоке: материалы регион. конф., Хабаровск, февраль 2004 г. – Хабаровск: ДальНИИЛХ, 2004. – С. 84–87.
4. Гриднев А.Н. Объемные таблицы для линейных насаждений ильма приземистого // Биологические исследования на Горнотаежной станции: сборник научных трудов. – Владивосток: ГТС ДВО РАН, 2008. – Вып. 11. – С. 117–127.
5. Гриднев А.Н. Объемные таблицы пихты цельнолистной в Приморском крае // Лесное хозяйство. – 2010. – № 4. – С. 41–42.
6. Гусев И.И. Методика построения шкалы разрядов высот // Лесной журнал. – 1971. – № 6. – С.137–138 (Известия высших учебных заведений).
7. Деревья и кустарники СССР. – М.; Л.: Изд-во АН СССР,1954. – Т. 3. – С. 758–774.
8. Полещук В.А. Объемные таблицы маакии амурской в Приморском крае / В.А. Полещук, А.Н. Гриднев // Лесное хозяйство. – 2011. – № 2. – С. 42–43.
9. Свалов С.Н. Применение статистических методов в лесоводстве // Итоги науки и техники (Серия Лесоведение и лесоводство). – М.: ВИНИТИ, 1985. – Т.4. – 164 с.
10. Усенко Н.В. Деревья, кустарники и лианы Дальнего Востока: справочная книга; под. общ. редакц. С.Д. Шлотгауэр. – 3-е изд. перер. и допол. – Хабаровск: Изд. дом «Приамурские ведомости», 2010. – С. 133–134.

Черемуха Маака (Padus maackii (Rupr.) Kom.) распространена в Приморском и Хабаровском краях, в юго-восточных районах Амурской области. Вниз по Амуру доходит до Мариинска (Булавы), а на запад – до Буреинских гор. Растет одиночно и группами в долинах лесных горных рек и ручьев, преимущественно в их среднем и верхнем течении, часто у каменистых россыпей и скал. В горы поднимается до 800 м над ур. м. [10].

Черемуха Маака привлекает внимание лесоводов как вид, обладающий очень красивой древесиной розовато-коричневого цвета, мягкой, очень легкой, пригодной для производства фанеры и различных поделок. Древесина черемухи с ядром и заболонью состоит из сосудов, волокнистых трахеид, тяжевой и лучевой паренхимы. Ядро красновато-бурое или темно-красное, равномерно окрашенное или в полосах и пятнах более светлых или темных оттенков. Годичные кольца и лучи заметные, просветы сосудов плохо различимы. Граница годичного кольца выражена отчетливо в виде полоски сплюснутых элементов (волокнистых трахеид, паренхимы и сосудов) в 1–3 слоя. Древесина рассеяннососудистая, с некоторой тенденцией к кольцесосудистости [7].

Данный вид широко используется в озеленении не только в ареале естественного произрастания, но и далеко за его пределами. Черемуха зимостойкая, светолюбивая, быстрорастущая, почти не повреждается насекомыми. Декоративна, особенно в аллейных посадках из-за хорошей очищаемости от сучьев, ровных прямых стволов с коричнево-красноватой или золотисто-бурой, блестящей корой. Ветви коричневые, молодые побеги опушенные. Дерево изящно выглядит круглый год, особенно весной во время цветения и осенью – при созревании плодов. Цветки белые, собранные в кисти длиной около 5 см, плоды – черные костянки. В лесу деревья черемухи, как правило, небольших размеров едва достигают 15–17 м высоты при диаметре на высоте груди 28–32 см, на открытых пространства диаметр существенно возрастает, до 40–45 см.

В литературных источниках имеется достаточно сведений о дальневосточных видах рода Padus Mill. Тем не менее до настоящего времени нет данных, касающихся объемных характеристик стволовой древесины черемухи Маака. Отсутствие нормативно-справочных материалов вносит определенные трудности при расчете запаса на единицу площади, особенно в лесопарковых зонах городов и поселков, где разрешена вырубка только сухостойных деревьев. На наш взгляд, решение данного вопроса является своевременным и актуальным при организации рационального природопользования, воспроизводства и сохранения биоразнообразия в естественных и искусственных биогеоценозах Дальнего Востока.

Таким образом, при подготовке данного сообщения основной целью, которую ставили перед собой, было составление нормативно-справочных материалов для ресурсной оценки запасов стволовой древесины черемухи Маака.

Материалы и методы исследования

Полевые работы проводили в Хасанском, Уссурийском, Анучинском и Чугуевском районах Приморского края. В работе были использованы литературные данные и полевые исследования, проведенные нами в 2010–2016 гг. Основное внимание в процессе исследований уделяли вопросам лесоводственного и лесотаксационного характера. При этом применяли методы маршрутных обследований с закладкой пробных площадей (ПП), на которых выполняли весь комплекс лесоводственных и таксационных работ.

В качестве методической основы для построения объемных таблиц нами использовано руководство П.В. Горского [2] с дополнениями и изменениями, вытекающими из особенностей исследуемых древостоев [4, 5, 8]. Экспериментальный материал представлен в количестве 65 шт. учетных деревьев, из них 10 деревьев были срублены на анализ хода роста, 30 растущих деревьев были обмерены с помощью дендрометра «Такс-1» [1, 3], у остальных измеряли диаметр на высоте груди (Dвг) и высота дерева (Н).

Опытные данные группированы по 2-сантиметровым ступеням толщины с учетом степени варьирования формы древесных стволов. Спиленные модельные деревья были раскряжеваны на одно- или двухметровые отрубки в зависимости от длины ствола. На каждом отрубке обмерены диаметры в поперечном сечении в коре и без нее с точностью до 0,1 см. Общая длина ствола определена с точностью до 0,1 м. При обмере учетных деревьев дендрометром «Такс-1» длина секции произвольная, количество замеров (от 6 до 12) зависело от степени сбежистости ствола и его высоты.

Объем ствола дерева зависит от размеров (высоты и диаметра) и от формы ствола. На форму ствола дерева в лесу оказывают влияние многочисленные факторы как внутренней, так и внешней среды, учесть которые в полной мере – задача довольно трудная, а порой и невозможная. Основным показателем, характеризующим форму ствола, является сбег, тесно связанный с полнодревесностью. Для характеристики полнодревесности стволов применены старые видовые числа, которые представляют собой отношение объема ствола к объему цилиндра, построенного по диаметру на высоте груди и имеющего со стволом общую высоту.

Результаты исследования и их обсуждение

В лесах Приморского края черемуха Маака отмечена нами в кленово-лещинных кедровниках с липой и дубом (К-VI), кленово-лещинно-грабовых кедровниках с липой и пихтой цельнолистной (К-VI гр), разнокустарниковых кедровниках с жёлтой берёзой (К-IV), кустарниково-разнотравных кедровниках с ильмом и ясенем (К-VII), в чернопихтарнике кленово-кедровом (Ч-V), в желтоберезовых смешанных лесах (БЖ-У1), Отдельные молодые экземпляры черемухи Маака встречаются в различных типах дубовых лесов. Таксационная характеристика некоторых типов леса приведена в табл. 1.

Камеральная обработка исходного материала начиналась с установления разрядов высот по соотношению диаметров на высоте груди с высотой стволов. В основу расчета шкалы разрядов высот положена обобщающая кривая связи высот и диаметров стволов всей совокупности обмеренных деревьев. Данная кривая рассчитывалась, как среднеарифметическая замеров высот по всем ступеням толщины. Далее эти данные подверглись регрессионному анализу. По нашим данным, обобщающая кривая высот для стволов черемухи Маака выражается логарифмическим уравнением вида

y = a + blgx + clg2x, (1)

где y – обобщающая высота (Ноб), м; а, b, c – постоянные члены уравнения; lg – десятичный логарифм; x – аргумент уравнения, диаметр деревьев на высоте груди (Dвг), см.

В транскрипции для математической информатики уравнение обобщающей кривой для черемухи Маака имеет следующие параметры:

Ноб = –14,681 + 29,79331•log10(Dвг) – – 6,03537•(log10(Dвг))2, (2)

где Ноб – высота, м; Dвг – диаметр на высоте груди (ступени толщины), см.

Уравнение рассчитано в интервале диаметров 6–36 см. Мера связи характеризуется корреляционным отношением h = 0,563 ± 0,19, при этом стандартная ошибка уравнения составила ±3,8 м. Исходя из пределов высот, охватив всю зону рассеивания, была установлена шкала высот, включающая 3 разряда (табл. 2). Интервалы между смежными разрядами высот по модулю колебались от 0,9 м для низших ступеней толщины и до 1,6 м – для высших.

Пределы высот (Нmax и Hmin) по разрядам были выравнены аналитически, в результате регрессионного анализа получены уравнения показательно-степенной функции с экспонентой следующего вида:

y = aebx + с, (3)

где y – пределы высот (Нmax и Hmin), м; а, b, с – постоянные члены уравнения; е – натуральное число; x – аргумент уравнения, диаметр деревьев на высоте груди (Dвг), см.

Таблица 1

Участие черемухи Маака в различных типах леса

Номер пробной площади

Географическое положение

Ярус

Состав древостоя

Возраст, лет

Число стволов

Полнота

Сумма площадей сечения, м2

Средний диаметр, см

Средняя высота, м

Бонитет

Запас, м3/га

Акатниково-сиреневый ясеневник

1

Средняя часть поймы

р. Ивнячка, положение ровное, 120 м над ур. моря

1

6Я3Бм1Ма + + Лп,И, Бх, ед.Чм

50

354

0,6

15,96

24,0

15,0

II

118

Кустарниково-разнотравный кедровник с ильмом и ясенем (К-VII)

2

Предпойменная терраса средней части бассейна р. Неженки

1

2

3К3Пц2И1Я

1Лп + Ор,Бх

4Кл2Кмн2П

1Ма,ед Чм

160–200

80–100

Итого:

120

340

460

0,5

0,3

0,8

13,9

15,3

29,1

36,0

24,0

22,0

17,0

III

137,5

125,8

263,3

Кленово-лещинно-грабовый кедровник с липой и пихтой цельнолистной (К-VI гр)

3

Верхняя часть ключа Артиллерийского, северо-восточный склон 1–2°, 178 м над ур. м. N – 43° 12′ Н – 131° 20′

1

2

3К2Пц2Лп1Д

1Бм 1Чм ед.Я

3Г2К2Пц2Лп

1Км + Ч,ед.Я

100–130

70

Итого:

163

72

235

0,3

0,2

0,5

9,47

3,72

13,2

32

12

20

10

III

138

17,5

155,5

Примечание. Бх – бархат амурский (Phelodendron amurense Pupr.); Бм – береза маньчжурская (Betula manshurica Regel), Г – граб сердцелистный (Carpinus cordata Blume L); Д – дуб монгольский (Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb.), Ид – ильм долинный (Ulmus japonica Rehd. Sarg.); К – кедр корейский (Pinus koraiensis Siebold et Zucc); Км – клен мелколистный (Acer, mono Maxim) Лп – липа амурская (Tilia amurensis Rupr.); Ма – маакия амурская (Maackia amurensis Rupr.et Maxim.); Пц – пихта цельнолистная (A. holophylla (Troutv) Maxim.); Чм – черемуха Маака (P. maackii Rupr.Kom.); Ч – черемуха Максимовича (P. maximowiczii (Rupr.) Sokolov); Я – ясень маньчжурский (Fraxinus mandshurica Rupr.).

Таблица 2

Шкала для определения разрядов высот древостоев черемухи Маака

Ступени толщины, см

Разряды высот

I

II

III

Нmax, м

Нmin, м

Нmax, м

Нmin, м

Нmax, м

Нmin, м

6

6,5

5,5

5,4

4,5

4,4

3,5

8

9,0

7,8

7,7

6,6

6,5

5,4

10

10,9

9,6

9,5

8,3

8,2

7,0

12

12,4

11,1

11,0

9,7

9,6

8,3

14

13,6

12,2

12,1

10,8

10,7

9,4

16

14,6

13,2

13,1

11,8

11,7

10,4

18

15,4

14,0

13,9

12,6

12,5

11,2

20

16,1

14,7

14,6

13,2

13,1

11,8

22

16,7

15,2

15,1

13,8

13,7

12,4

24

17,2

15,7

15,6

14,3

14,2

12,9

26

17,6

16,2

16,1

14,7

14,6

13,4

28

18,0

16,5

16,4

15,1

15,0

13,7

30

18,3

16,9

16,8

15,5

15,4

14,1

32

18,6

17,2

17,1

15,8

15,7

14,4

34

18,9

17,4

17,3

16,0

15,9

14,7

36

19,1

17,7

17,6

16,3

16,2

14,9

Таблица 3

Параметры уравнения (3) для предельных значений шкалы разрядов высот по черемухе Маака

Разряды высот

Пределы толщины, см

Показатели высот

Ошибка уравнения

Константы уравнения

a

b

I

6–36

Нmax*

±0,14

23,75184

–7,80163

Hmin*

±0,14

22,35651

–8,44521

II

6–36

Нmax**

±0,14

22,35651

–8,44521

Hmin

±0,21

21,07831

–9,30356

III

6–36

Нmax**

±0,21

21,07831

–9,30356

Hmin*

±0,35

20,01535

–10,5183

Примечание: Нmax – верхний предел высоты в разряде, м;

Hmin – нижний предел высоты в разряде, м;

* – в уравнение (3) свободный член с = 0; ** – в уравнение (3) свободный член с = –0,1.

Параметры уравнений для разрядов высот, характеризующие пределы высот Нmax и Hmin, приведены в табл. 3.

Наши исследования показали, что индексы корреляции по С.Н. Свалову [8] для уравнений, приведенных в табл. 2, отличаются незначительно (от 0,995 до 0,997), что говорит о сравнительно высокой степени близости эмпирических данных к аналитическим.

Вторым этапом камеральных работ являлось определение объемных характеристик учетных деревьев. Объем учетных деревьев определялся в коре у сваленных стволов по сложной формуле Губера, а у обмеренных с помощью дендрометра – по сложной формуле средних сечений.

Полученные в результате расчетов объемы стволов по ступеням толщины были выравнены аналитически для каждого разряда высот. Регрессионный анализ показал, что лучшие параметры сглаживания имела показательно-степенная функция с экспонентой:

Poleshchuk01.wmf (4)

где y – объемы стволов (v), м3; а, b, c – постоянные члены уравнения; е – натуральное число; x – аргумент уравнения, диаметр деревьев на высоте груди (Dвг), см.

Таблица 4

Параметры уравнения (4) зависимости объема стволов черемухи Маака от диаметра по разрядам высот

Разряды высот

Пределы толщины

Константы уравнения

a

b

c

I

6–36

0,000136

2,589833

–0,01586

II

6–36

0,0000734

2,849241

–0,03056

III

6–36

0,0000422

3,044232

–0,04019

Параметры уравнений, характеризующие объемы стволов по ступеням толщины в пределах разрядов высот, приведены в табл. 4.

Индексы корреляции для уравнений, приведенных в табл. 2, отличаются незначительно (от 0,995 до 0,998), что говорит о сравнительно высокой степени близости эмпирических данных к аналитическим.

Кроме объема стволов черемухи Маака нами была определена доля коры в процентном выражении. Процент коры, полученный как разность объемов в коре и без коры, отнесенная к объему ствола в коре. В результате дисперсионного анализа установлено, что существенной разницы по выходу коры между разрядами высот нет и они относятся к одной генеральной совокупности. Данный вывод с вероятностью 0,95 базируется на фактических показателях критерия Стьюдента (tф), которые для большинства ступеней толщины оказались меньше их стандартного значения (tst).

В результате регрессионного анализа для характеристики доли коры была подобрана гиперболическая функция, имеющая следующий вид:

y = a + b/x, (5)

где y – доля коры от объема ствола в коре (v), %; а, b – постоянные члены уравнения; x – аргумент уравнения, ступени толщины (Dвг), см.

В интерпретации математической информатики данное уравнение (5) для черемухи Маака имеет следующие параметры:

Рк = 4,713458 + 159,2251/Dвг, (6)

где Рк – процент коры, %; Dвг – ступени толщины, см.

Сходность вычисленных по уравнениям величин процентного содержания коры с экспериментальными значениями оказалась достаточно близкой к единице (индекс корреляции равен 0,988).

Аппроксимированные данные объемов стволов по уравнениям (табл. 4) и данные по доле коры, рассчитанные по формулам (4)–(6), сведены в табл. 5.

Таблица 5

Объемы стволов черемухи Маака по разрядам высот

Ступени толщины, см

Разряды высот

Доля коры, %

I

II

III

объемы стволов, м3

6

0,0128

0,0101

0,0077

31

8

0,0261

0,0215

0,0172

25

10

0,0451

0,0382

0,0312

21

12

0,0701

0,0604

0,0502

18

14

0,1012

0,0882

0,0741

16

16

0,1385

0,1214

0,1026

15

18

0,1821

0,1597

0,1355

14

20

0,2317

0,2028

0,1724

13

22

0,2873

0,2504

0,2126

12

24

0,3487

0,3018

0,2557

11

26

0,4156

0,3566

0,3010

11

28

0,4879

0,4143

0,3481

10

30

0,5651

0,4744

0,3963

10

32

0,6471

0,5364

0,4450

10

34

0,7334

0,5997

0,4939

9

36

0,8239

0,6640

0,5424

9

Заключение

Составленные объемные таблицы для стволов черемухи Маака подверглись проверке, которая показала, что точность определения запаса находится в допустимых пределах. Так, ошибка в определении запаса составила ±13 %; при проверке за эталон брался запас, определенный по модельным деревьям. Использование регрессионных уравнений позволит значительно повысить производительность расчетных работ при оценке древесных ресурсов насаждений с участием черемухи Маака. Таблицы объемов для трёх разрядов высот могут использоваться в лесоустроительных работах и быть рекомендованы для применения научным сотрудникам и работникам лесного хозяйства при определении ресурсного потенциала и объемных характеристик деревьев черемухи Маака в естественных и культурных фитоценозах.


Библиографическая ссылка

Полещук А.В., Гриднев А.Н. ОБЪЕМНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТВОЛОВОЙ ДРЕВЕСИНЫ ЧЕРЕМУХИ МААКА // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 12-2. – С. 319-324;
URL: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36307 (дата обращения: 17.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074