Строение древостоев. Ранги, Редукционные числа, относительные ступени толщины

 

 

Строением древостоя называется закономерное распределение его таксационных показателей внутри древостоя: высоты, площадей сечения, видовых чисел, коэффициентов формы, объёмов деревьев.

В настоящее время в понятие строение входит также показатели изменчивости таксационных признаков и их взаимосвязи. Таким образом, трудами большого количества ученых: Ф.П. Моисеенко, К.Е. Никитина, В.В. Антанайтиса, П.М. Верхунова, Н.Н. Свалова, Н.П. Анучина, В.К. Захарова, А.З. Швиденко, О.А. Атрощенко, В.Ф. Багинского сформулировано общее понятие о строении древостоев. Строение древостоев – это закономерное распределение деревьев в древостое по основным таксационным показателям, их изменчивость и взаимосвязи.

При изучении закономерностей строения насаждения необходимо иметь в виду, что эти закономерности в полной мере выявляются на множестве деревьев, т.е. они носят статистический характер. Для исследования строения необходимо брать большие совокупности деревьев, которые можно разделить на 12±3 разрядов (ступеней толщины), чтобы получить статистически достоверные результаты.

Изучение строения древостоев началось со второй половины XIX века в Германии и Австрии. В конце XIX – начале XX века учение о строении насаждений успешно развито русскими таксаторами, среди которых наибольший вклад внес профессор А.В. Тюрин. С его именем связано новое направление в изучении строения древостоев, позволившее проводить обобщение строения древостоев разных пород и уровней производительности.

Впервые закономерности строения в конце прошлого и начале нынешнего века установили зарубежные и отечественные ученые: В.Вейзе, Л. Феке-те, А. Шиффель, А.В.Тюрин, Н.В.Третьяков, А.И. Тарашкевич, Ф.П. Моисе-енко, В.К.Захаров. Эти закономерности сводятся к следующему:

- в одновозрастных чистых насаждениях, созданных путем посева и посадки и имевших до смыкания крон деревьев одинаковый уход, распределение деревьев по толщине характеризуется симметричной, одновершинной линией, называемой кривой нормального распределения. В этом случае влияние многочисленных факторов, задерживающих рост деревьев или способствующих ему, взаимно уравновешиваются;

- чистые одновозрастные насаждения после смыкания крон деревьев сохраняют до высокого возраста, а иногда и всю жизнь одновершинное распределение, в основе которого лежит кривая нормального распределения. Однако довольно часто у кривых распределения появляется асимметрия. Она есть следствие конкуренции между деревьями. Более крупные деревья, занимающие в насаждении лучшее положение, имеют все преимущества для успешного роста. Поэтому с увеличением возраста правая ветвь кривой распределения, где сосредоточены крупные деревья, становится длиннее. Левая ветвь, изображающая отстающие в росте деревья, оказывается более короткой из-за отпада ослабленных деревьев или в результате их вырубки в порядке ухода за лесом. В результате одновершинная, асимметричная кривая характеризует молодое насаждение или пройденное рубками ухода;

- по мере увеличения возраста древостоя растет размах ряда распределения деревьев по толщине. Из-за уменьшения числа деревьев кривая становится более плоской. С увеличением возраста насаждения характер распределения деревьев изменяется в зависимости от древесной породы и темпов естественного изреживания;

- в результате конкуренции между деревьями они разделяются на классы роста и развития и в конечном итоге образуют главный и подчиненный полог, главную и подчиненную части древостоев. В этом случае в кривой распределения деревьев может появиться двухвершинность, т.е. кривая будет характеризовать отдельно нижний и верхний полог. Двухвершинность распределения может наблюдаться у разновозрастных древостоев. Распределение деревьев по таксационным показателям в смешанных насаждениях, состоящих из светолюбивых и теневыносливых древесных пород, если выводится обобщенная кривая, не учитывающая влияние породы, также будет двухвершинным.

Распределение деревьев в древостое по диаметру является важнейшим элементом при изучении строения насаждений. Знание закономерностей распределение деревьев по толщине упрощает расчёт выхода сортиментов, особенно для чистых одновозрастных древостоев. Строение древостоев в целом характеризует лесоводственную структуру насаждения.

Первые закономерности распределения деревьев по диаметру установлены в конце Х1Х века. Австрийский ученый профессор В. Вейзе пришел к выводу, что число деревьев меньше среднего диаметра составляет в насаждении 57,5 % от их общего числа, а больше – 42,5 %.

Таким образом, среднее по толщине дерево делит все имеющиеся в древостое деревья на две неравные части. Закономерность, обнаруженная В. Вейзе, подтверждена позднейшими исследованиями, причем установлено, что она наблюдается у всех древесных пород. Эта закономерность, определяющая место среднего дерева, имеет теоретическое и практическое значение, так как облегчает нахождение среднего диаметра.

Более широко обобщил распределение деревьев в насаждениях по диаметру австрийский лесовод А. Шиффель, который выразил диаметры не в абсолютных числах, а в долях средних диаметров древостоев (R_D). Такие относительные значения диаметров в лесной таксации названы редукционными числами по диаметру. Таким образом, редукционное число по диаметру (R_D) – есть частное от деления диаметра того или иного дерева на диаметр среднего дерева. Замена абсолютных значений диаметров относительными величинами позволяет в насаждениях разных средних диаметров сравнивать толщину деревьев, растущих в одинаковых условиях.

Все деревья, составляющие древостой, Шиффель распределил в последовательный ряд по возрастанию диаметров (рисунок 4). Этот ряд он разделил на десять частей. Для деревьев, оказавшихся на границе каждого из десяти отрезков, были найдены диаметры, выраженные в долях среднего диаметра, и в итоге составлена таблица редукционных чисел (таблица 1).

 

 

Рисунок 4 – Схема распределения деревьев по размерам и их месту в насаждении (по А. Шиффелю)

 

Диаметры деревьев, находящихся в древостое в одинаковых условиях, составляют определенную долю от среднего диаметра, иными словами, имеют одинаковые редукционные числа. Отклонения от этого правила наблюдаются лишь у насаждений со средним диаметром менее 20 см. Поэтому при выделении средних величин первые два ряда цифр не были приняты во внимание.

Таким образом, наличие у древостоев общности в распределении деревьев по толщине, высоте и форме стволов принято называть закономерностями в строении насаждений.

 

Таблица 1 – Редукционные числа по диаметру для еловых насаждений

 

Средний диаметр, см	Диаметры в долях среднего диаметра, отграниченные от низшей ступени на число процентов от общего числа деревьев
	0,540	0,710	0,770	0,810	0,850	0,910	0,970	1,07	1,15	1,28	1,95
	0,547	0,700	0,766	0,827	0,871	0,933	0,983	1,07	1,17	1,28	1,77
	0,550	0,695	0,770	0,830	0,885	0,940	1,005	1,07	1,17	1,29	1,67
	0,552	0,692	0,772	0,832	0,892	0,948	1,010	1,08	1,17	1,28	1,61
	0,553	0,690	0,771	0,838	0,893	0,953	1,010	1,08	1,17	1,28	1,57
	0,555	0,689	0,771	0,838	0,897	0,958	1.010	1,08	1,17	1,28	1,52
	0,555	0,687	0,772	0,840	0,900	0,960	1,020	1,08	1,17	1,28	1,51
	0,557	0,687	0,771	0,842	0,902	0,962	1,020	1,08	1,17	1,28	1,59
	0,556	0,686	0,774	0,842	0,900	0,964	1,020	1,09	1,17	1,28	1,45
Средние	0,555	0,689	0,771	0,837	0,895	0,955	1,010	1,08	1,17	1,281	1,55
Вычисленные по формуле	0,555	0,680	0,771	0,841	0,898	0,948	1,006	1,078	1,173	1,302	1,475

 

А.В. Тюрин для выявления закономерностей в строении насаждении распределял деревья по ступеням толщины, выраженным в десятых долях среднего диаметра древостоя (таблица 2). Такие ступени, являющиеся общими для всех древостоев и не зависящим от конкретных диаметров, он назвал естественными ступенями толщины. В настоящее время их ещё называют относительными ступенями толщины.

Замена ступеней, выраженных в сантиметрах, относительными значениями дала возможность сравнивать и выявлять общий характер перечетов деревьев в древостоях различных средних диаметров. А.В. Тюрин пришел к выводу, что распределение деревьев по естественным ступеням толщины не зависит ни от породы, ни от бонитета, ни от полноты насаждений. В некоторой степени оно зависит от возраста древостоя, и в большой мере – от характера рубок ухода.

 

Таблица 2 – Распределение деревьев в насаждении по естественным ступеням толщины (по А. В. Тюрину)

 

Естественные ступени толщины в долях среднего диаметра	Число деревьев в ступени, % от их общего числа в насаждении	Естественные ступени толщины в долях среднего диаметра	Число деревьев в ступени, % от их общего числа в насаждении
0,5	0,7	1,2	8,9
0,6	3,5	1,3	6,3
0,7	9,5	1.4	3,3
0,8	16,1	1,5	1,5
0,9	18,4	1,6	0,5
1,0	18,1	1,7	0,1
1,1	13,1	—	—

 

Полученное А.В. Тюриным распределение деревьев по естественным ступеням толщины является обобщенным вариационным рядом, характеризующим изменчивость толщины деревьев в древостоях и степень заселенности отдельных ступеней, составляющих определенную долю от среднего диаметра. Средние диаметры деревьев в различных насаждениях могут быть разными. Однако в строении их наблюдаются общие черты, выражающиеся в том, что в ступенях толщины, составляющих одинаковые доли от среднего диаметра, число деревьев (в процентах) оказывается близким.

Изучение распределения деревьев по естественным ступеням толщины имеет значительное преимущество против учета по абсолютным величинам. Оно является общим для всех насаждений, от него можно перейти к ступеням, измеряемым в любых мерах с помощью графического или аналитического способа [1].

 

Багинский, В.Ф. Таксация леса. / Учебное пособие для студентов высших учебных заведений по специальностям «Лесное хозяйство» / В.Ф. Багинский. – Гомель: ГГУ им Ф. Скорины, 2012. – 551 c.