Как найти средний объем дерева

Классификация деревьев в насаждении по классам роста предложена еще в XIX в. немецким лесоводом Г. Крафтом.

Эта классификация делит все деревья на пять классов роста (по Крафту — господства). Основной полог леса образуют деревья II класса роста (до 40% по числу и до 70% по запасу древесины); их кроны развиты нормально. Деревья I класса роста несколько выше основного полога леса, их кроны мощные и суковатые и занимают до одной трети протяженности всего ствола; количество таких деревьев около 5%. Деревья III класса несколько ниже основного полога, кроны их более узкие, чем у деревьев II класса, но полностью входят в основной — верхний полог леса. Деревья IV класса имеют очень узкую (IVa) или однобокую (IV6) крону и по высоте ниже деревьев III класса. Деревья V класса целиком находятся под основным пологом леса, их кроны сильно изрежены, они могут быть еще живыми (Va) или отмершими (V6).

Эту классификацию следует рассматривать как своеобразный одиночный кадр киноленты, отображающий процесс изреживания леса. Если один и тот же участок полога леса снимать на киноленту по одному кадру в месяц в течение ряда лет, а затем пропустить эту ленту с обычной для кино скоростью, то можно было бы увидеть, как происходит по мере роста переход отдельных деревьев из II класса в III, из III класса в IV, из IV класса в V. Не исключена некоторая передвижка и в другом направлении из IV класса в III, из III класса во II, как это было установлено Г. Р. Эйтингеном на постоянных пробных площадях в лесной даче Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева. В последние годы сделаны попытки разработки новых классификаций деревьев. Однако они не имеют достаточных преимуществ по сравнению с рассмотренной и не нашли широкого применения.

Также ознакомьтесь с понятием бонитет.

Показатели среднего и текущего прироста лесного насаждения являются его важнейшими таксационными показателями, поскольку они прекрасно иллюстрируют состояние лесного насаждения, его обеспеченность влагой и прочие факторы.

По мере роста дерева его объем с каждым годом увеличивается. Если объем дерева разделить на его возраст, то получим величину среднего годичного прироста дерева. Текущий прирост является показателем средней быстроты роста дерева в последний период (берут обычно 5 лет). Для его определения нужно знать объем дерева в настоящее время и 5 лет назад. Разница в объеме, деленная на 5, даст представление о текущем годичном приросте дерева. Текущий прирост определяют на срубленных деревьях специальным анализом. Срубленное дерево размечают на двухметровые отрезки и на их середине выпиливают кружок ствола, т. е. на расстоянии от основания ствола 1 м, 3 м, 5 м и т. д. На каждом кружке от периферии отсчитывают пять колец древесины и измеряют диаметры: настоящий и 5 лет назад. По этим данным можно вычислить объем каждого двухметрового отрезка (как объем цилиндра) в настоящее время и 5 лет назад и таким образом узнать объем дерева, а по разнице между ними — текущий прирост дерева.

Прирост насаждения определяется труднее. В насаждении по мере роста деревьев общий запас древесины увеличивается. Однако здесь наблюдается и обратный процесс. Часть деревьев с возрастом отмирает, образуя отпад. Поэтому запас древесины увеличивается, пока величина отпада меньше прироста оставшихся живых деревьев. Так происходит обычно довольно длительное время. Однако наступает время, когда величина отпада станет превышать текущий прирост живых деревьев. Тогда насаждение начнет разрушаться.

Средний прирост насаждения определяется делением запаса древесины живых деревьев (в данный момент) и запаса отмерших деревьев на возраст насаждения. Данные об отпаде могут быть получены только на постоянных пробных площадях, на которых периодически производится учет деревьев. Это имеет место при проведении научных работ. В практике же средний прирост определяется делением наличного запаса насаждения на его возраст.

Текущий прирост насаждения можно определить методом постоянных пробных площадей или методом модельных деревьев. Модельным называется дерево, являющееся средним по вычисленным диаметру и высоте для данного насаждения. Если по этим размерам отыскать в насаждении дерево и срубить его, то на нем можно определить текущий прирост, а зная его — и прирост всего насаждения. Обычно рубят три приблизительно средних дерева, так как дерево, соответствующее вычисленным размерам, подыскать трудно.

При глазомерной таксации лесных насаждений могут быть использованы таблицы хода роста нормальных лесных насаждений. Такие таблицы составлены на основании специального анализа пробных площадей, заложенных в наиболее полных естественных насаждениях разных возрастов и бонитетов для каждой древесной породы лесообразователя. Таблицы могут служить своеобразным эталоном при таксации конкретных насаждений.

Общий объем древесины на 1 га леса называется запасом насаждения. Этот запас состоит из объемов стволов отдельных деревьев. Дерево представляет собой довольно сложную фигуру типа параболоида. Для определения объема растущего дерева пользуются понятием видовое число. Оно равно отношению объема дерева к объему цилиндра, имеющего равновеликие диаметр (на высоте 1,3 м) и высоту:

f  = V_д /V_ц

 Из этой формулы получим, что объем дерева равен произведению объема цилиндра на видовое число, т. е. V=f • g • h, где g — площадь сечения дерева на высоте 1,3 м; h — высота дерева.

Видовые числа у разных древесных пород различные, а в пределах породы зависят еще и от высоты деревьев: они колеблются от 0,356 до 0,592. Чем меньше высота дерева и меньше изменение диаметра с высотой, тем больше видовое число.

Запас насаждения (М) будет равен объему среднего дерева, умноженному на число деревьев на 1 га (N), т. е.

 M = f  •  g • h • N

В практике при глазомерной таксации лесных насаждений пользуются стандартной таблицей запасов и сумм площадей сечения для насаждений с полнотой 1,0. Эта таблица составлена на основании обобщения большого материала таксации пробных площадей, проведенной точными методами.

Для определения средней высоты деревьев строят график высот. Для его построения измеряют высоты у двух-трех деревьев каждой ступени толщины, результаты в виде точек наносят на график и по ним от руки проводят плавную кривую с таким расчетом, чтобы по обе стороны кривой примерно было равное число точек. На линии, где нанесены ступени толщины, находят точку, соответствующую среднему диаметру насаждения, и из нее восстанавливают перпендикуляр до пересечения с графиком высот. Точка пересечения будет соответствовать средней высоте насаждения. Следовательно, здесь принимается, что дерево со средним диаметром имеет среднюю высоту для данного насаждения.

При глазомерной таксации среднюю высоту находят проще. Определив средний диаметр насаждения, мерной вилкой находят в насаждении 2 — 3 дерева, диаметры которых близки к среднему. У этих деревьев измеряют высоты и из них выводят среднюю. Для измерения высоты дерева применяют высотомеры различной конструкции.

В последнее время широко используются фотометрические методы определения высот насаждений (фотографии с метровкой анализируют на компьютере). Особенно хорошо этот метод подходит для определения средних высот лесных полос.

Этот показатель является значимым таксационным признаком лесных насаждений.

Для характеристики размеров деревьев, составляющих насаждение, определяется средний диаметр их совокупности. При точной таксации закладывают пробную площадь из расчета, чтобы на ней было не менее 200 деревьев. У всех деревьев мерной вилкой измеряют диаметр ствола на высоте 1,3 м (средняя высота на уровне груди человека). Результаты измерения заносят в пересчетную ведомость. Для удобства вычислений сразу же распределяют деревья по ступеням толщины. Условно приняты следующие размеры ступеней толщины: до 16 см через 2 см, свыше 16 см через 4 см. На основании результатов пересчета вычисляют сумму площадей сечения всех деревьев, находят среднюю площадь сечения и затем средний диаметр.

В нормальном, т. е. не затронутом хозяйственной деятельностью человека, насаждении распределение деревьев по толщине подчиняется определенной закономерности.

Согласно исследованиям А. В. Тюрина, если средний диаметр приравнять к 1,0, а ступени толщины выразить в десятых долях среднего диаметра, то распределение деревьев по таким естественным ступеням будет следующим (при величине Дср менее 25):

Распределение деревьев по естественным ступеням толщины

Согласно данным таблицы, самое тонкое дерево имеет толщину, равную 0,4 от среднего, а самое толстое — в 2 раза толще среднего.

Приведенные закономерности можно использовать при глазомерной таксации лесных насаждений. Самые толстые деревья на глаз легко отличаются от других. Измерив диаметр такого дерева и разделив его на 2, получим величину среднего диаметра данной совокупности деревьев.

Бонитет — показатель продуктивности леса. Он в общей форме отражает скорость роста насаждения и может, следовательно, служить также показателем соответствия условий местопроизрастания потребностям данной древесной породы.

Бонитет определяют по возрасту и высоте насаждения. Высота насаждения — один из главных показателей его продуктивности, она легко поддается измерению, поэтому используется для нахождения бонитета. Бонитет определяют по таблицам, составленным в 1911 г. М. М. Орловым.

Для примера пользования таблицей бонитетов допустим, что таксируем сосновое насаждение в возрасте 55 лет, средняя высота деревьев в нем оказалась равной II м. По таблице 9 в строчке III класса возраста для семенных насаждений высота 11 м находится в колонке IV класса бонитета. Второй пример: таксируем порослевое дубовое насаждение в возрасте 27 лет, его высота 14 м; в строчке III класса возраста для порослевых насаждений высота 14 м соответствует I классу бонитета. Это основной, самый значимый лесоводственно-таксационный признак.

Возраст насаждения определяется по возрасту составляющих его деревьев в доминирующем ярусе.

Возраст дерева определяется подсчетом годичных колец древесины на срезе пня у шейки корня и выражается в годах. Возраст дерева можно определить с помощью приростного бура: по радиусу высверливают столбик древесины и на нем подсчитывают число годичных слоев. Возраст сосны можно установить подсчетом числа мутовок. Возраст лесного насаждения выражается классом возраста, под которым понимается промежуток времени, когда лес хозяйственно однороден. Этот промежуток имеет три масштаба: 20 лет — для насаждений средней быстроты роста (хвойные и семенные дубово-ясеневые); 10 лет — для порослевых дубово-ясеневых и семенных насаждений быстрого роста (осиновые, березовые) и 5 лет — для кустарников. Классы возраста обозначаются римскими цифрами. К I классу относятся насаждения, возраст деревьев которых находится в пределах от 1 до 20 лет для хвойных и семенных твердолиственных и от 1 до 10 лет для порослевых и мягколиственных; ко II классу соответственно от 21 до 40 лет и от 11 до 20 лет и т. д.

Возраст является важным таксационным признаком леса, поскольку является важным показателем лесорастительных условий территории, а также правильного ухода. Обычно выделяют следующие группы насаждений по возрасту: I—II — молодняки; III — средневозрастные; IV — приспевающие; V — спелые; VI, VII и выше — перестойные.

Происхождение является довольно значимым таксационным признаком лесного насаждения.

Различают семенное и вегетативное происхождение насаждений. Дерево, выросшее из семени, считается семенным, а выросшее из поросли, образовавшейся из спящей или придаточной почки на пне срубленного дерева, а также от корневого отпрыска и отводка — вегетативным. Среди вегетативного способа возобновления наиболее распространены порослевой (дуб и др.) и корне-отпрысковый (осина и др.). Все хвойные насаждения семенного происхождения. Лиственные насаждения могут быть семенными (в том числе искусственно созданные), вегетативными и смешанного происхождения, т. е. состоящими из семенных и вегетативных деревьев. Семенные деревья и насаждения по сравнению с порослевыми более долговечны и высокорослы, они имеют лучшее качество древесины. Поэтому при таксации лесного участка этому признаку уделяют значительное внимание.

Это важный таксационный признак леса.

Под густотой понимается число деревьев на 1 га. С возрастом густота насаждений уменьшается вследствие отмирания отдельных деревьев. Этот процесс естественного изреживания леса будет рассмотрен в следующей главе. Здесь надо подчеркнуть, что, несмотря на уменьшение густоты, полнота насаждений может оставаться без изменения, поскольку рост и увеличение размеров оставшихся деревьев продолжаются.

Как правило, старовозрастные древостои обладают обладают очень невысокими значениями густоты, полнота же подобных насаждений значительно выше, чем в молодняках. В определенных случаях при чрезмерной густоте лесных насаждений, они подвергаются рубкам ухода, поскольку высокая конкуренция между отдельными деревьями за влагу, которая является важнейшим фактором роста и развития, приводит к общему снижению бонитета насаждения и, соответственно, ухудшению качества товарной древесины или снижению функциональности (в случае защитных лесных насаждений).

Этот таксационный признак означает степень использования лесом занятого пространства и выражается в десятых долях единицы для каждого яруса отдельно. За нормальную принимается полнота естественного леса, малозатронутого хозяйственной деятельностью человека. Эту полноту обозначают 1,0. Она характеризуется степенью сомкнутости крон деревьев или суммой площадей сечения стволов деревьев на 1 га. Имеются специальные таблицы хода роста насаждений, в которых указывается для разных пород и условий местопроизрастания и возраста нормальная сумма площадей сечений стволов. При точной таксации леса полнота определяется по отношению суммы площадей сечения стволов таксируемого насаждения к сумме, указанной в нижеприведенной таблице, а при глазомерной — по степени сомкнутости крон деревьев. Полным насаждением считается такое, когда просветы между кронами деревьев будут меньше средних размеров кроны, т. е. в эти просветы мысленно нельзя дополнительно поместить дерево.

Различают высокополнотные насаждения с полнотой 0,9—1,0; среднеполнотные— 0,6—0,8; низкополнотные — 0,4—0,6 и редины с полнотой 0,3 и ниже.

Стандартная таблица сумм площадей сечения стволов на высоте 1,3 (м) и запасов древесины на 1 га (м3) в насаждениях при полноте 1,0