МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛЕСОВЫРАЩИВАНИЯ

№6,

Биологические науки

Авдеев Юрий Михайлович (Кандидат сельскохозяйственных наук)

Ключевые слова: МОДЕЛЬ; ЛЕСОВЫРАЩИВАНИЕ; MODEL; SHORT TERM PLANTATION.

Аннотация: В статье приводятся данные по макростроению древесины сосны обыкновенной в лесных культурах. Выявлены статистические модели, характеризующие влияние параметров деревьев на показатели макростроения древесины. Результаты исследований следует учитывать при целевом лесовыращивании лесных культур.

Формирование деревьев на различных этапах возрастного развития древостоя является важным процессом, когда образуется древесное сообщество [1-3] и заполняется кроновое пространство фитоценозов [4], складываются взаимосвязи и влияние особей деревьев друг на друга [2,5,6].

В последние время при изучении различных закономерностей, связных с природопользованием [7-12], в том числе и процессов формирования древесных стволов применяется математическое моделирование [13-16]. Математическое моделирование позволяет проверить справедливость гипотез о механизмах, управляющих ростом деревьев в древостое, и использовать их для решения практических задач по оптимизации и созданию целевых насаждений.

Как показывает опыт стран, где интенсивно создаются лесные культуры и осуществляется уход за древостоями, создание моделей на основе знаний о закономерностях роста деревьев позволяет значительно повысить эффективность природопользования [17-21] и экономическую эффективность [22-24].

Общеизвестно, что размерные параметры древесного ствола формируются в процессе онтогенеза дерева во взаимной сопряжённости, и не могут не оказывать влияния на внутренние структурные показатели древесины в стволе.

С целью нахождения влияния параметров древесных стволов на показатели макроструктуры древесины в лесных культурах сосны обыкновенной на территории Вологодской области нами проведён однофакторный дисперсионный анализ, который показал следующее (табл. 1-15).

Диаметр является одной из важнейших характеристик фитоценотической ситуации в ценозе. Между соседними и близко стоящими деревьями возникает конкуренция за ресурсы среды. Чем выше плотность древостоя, тем жестче конкуренция. Это неизбежно должно отрицательно сказаться на диаметре деревьев.

Таблица 1 — Однофакторный дисперсионный анализ влияния диаметра на высоте 1,3 м на процент поздней древесины.

источник вариации SS df MS F F критическое η
между группами 118,07 1 118,07 5,27 4,01 0,083
внутри группы 1299,07 58 22,40
итого 1417,15 59  

Доля влияния диаметра дерева на высоте 1,3 м, на процент поздней древесины составляет 8,3%, т.е. в 8,3 случаев из 100 это влияние обусловлено именно этим показателем на процент поздней древесины. Диаметр ствола на высоте 1,3 м не играет значительной роли в формировании поздней древесины в данных лесных культурах сосны.

Таблица 2 — Однофакторный дисперсионный анализ влияния диаметра на высоте 1,3 м на ширину годичных слоев

источник вариации SS df MS F F критическое η
между группами 8574,60 1 8574,60 719,13 4,01 0,92
внутри группы 691,57 58 11,92
итого 9266,17 59  

Диаметр дерева оказывает значительное воздействие на макроструктуру годичного слоя (92%) в отличие от показателя содержания поздней древесины (8,3%). Поэтому в ходе образования годичного кольца сильное воздействие обусловлено толщиной дерева по диаметру на высоте 1,3 м.

Таблица 3 — Однофакторный дисперсионный анализ влияния диаметра на высоте 1,3 м на количество слоев в см

источник вариации SS df MS F F критическое η
между группами 6168,57 1 6168,57 504,8 4,01 0,90
внутри группы 708,74 58 12,22
итого 6877,30 59  

Доля влияния диаметра дерева на высоте 1,3 м составляет 90%, т.е. в 90 случае из 100 это влияние обусловлено именно этим показателем на количество слоев в см. Как и предыдущий показатель (ширина годичного кольца) количество слоев в 1 см формируется во многом в зависимости от диаметра дерева.

Высота, так же, как и диаметр, служит эколого-фитоценотической характеристикой ценозов. В загушенных древостоях средняя высота является индикатором конкуренции между соседними деревьями за воду и питательные вещества и, главным образом, за свет.

Таблица 4 — Однофакторный дисперсионный анализ влияния высоты дерева на процент поздней древесины

источник вариации SS df MS F F критическое η
между группами 15,20 1 15,20 1,01 4,01 0,017
внутри группы 872,27 58 15,04
итого 887,47 59  

Проанализировав данные таблицы 4 влияние высоты дерева на процент поздней древесины составляет 1,7 %, т.е. высота в данном случае влияет очень слабо на процент поздней древесины.

Таблица 5. — Однофакторный дисперсионный анализ влияния высоты дерева на среднюю ширину годичного слоя

источник вариации SS df MS F F критическое η
между группами 7332,78 1 7332,78 1606,36 4,01 0,96
внутри группы 264,76 58 4,56
итого 7597,54 59  

Таблица 6 — Однофакторный дисперсионный анализ влияния высоты дерева на количество годичных слоев в см.

источник вариации SS df MS F F критическое η
между группами 5122,66 1 5122,66 1053,85 4,01 0,95
внутри группы 281,93 58 4,86
итого 5404,59 59  

Изменение ширины и количества годичных слоев происходит под воздействием высоты деревьев, на что указывает полученные показатели силы влияния, которые равны 0,96 и 0,95 соответственно.

Одним из продукционных показателей, характеризующих положение дерева в фитоценозе, является протяженность кроны. Этот параметр в значительной мере отражает конкурентные взаимодействия между деревьями особями за свет.

Таблица 7 — Однофакторный дисперсионный анализ влияния протяжённости живой кроны на процент поздней древесины

источник вариации SS df MS F F критическое η
между группами 307,81 1 307,81 22,71 4,01 0,28
внутри группы 786,26 58 13,56
итого 1094,07 59  

Протяженность живой кроны по стволу дерева не оказывает существенного влияния на образование поздней древесины, о чем свидетельствует показатель силы влияния, имеющий числовое значение 0,28.

Таблица 8 — Однофакторный дисперсионный анализ влияния протяжённости живой кроны на среднюю ширину годичного слоя

источник вариации SS df MS F F критическое η
между группами 4120,13 1 4120,13 1336,91 40,1 0,96
внутри группы 178,75 58 3,08
итого 4298,88 59  

Таблица 9 — Однофакторный дисперсионный анализ влияния протяжённости живой кроны на количество слоев в см

источник вариации SS df MS F F критическое η
между группами 2512,95 1 2512,95 743,94 4,01 0,93
внутри группы 195,92 58 3,38
итого 2708,87 59  

Необходимо отметить, что в процессе формирования годичных колец по ширине и количеству важным фактором служит показатель протяженности живой крон по стволу дерева. Данные однофакторного дисперсионного анализа позволили выявить долю влияния 93,96% соответственно.

Фотосинтетический аппарат дерева (крона), как известно, обладает способностью разрастаться так и постепенно отмирать. Поэтому, показатели, характеризующие процесс отмирания ветвей кроны дерева также следует учитывать. Один из таких показателей – протяжённость зоны ствола без сучьев.

Таблица 10 — Однофакторный дисперсионный анализ влияния протяжённости зоны без сучьев на процент поздней древесины

источник вариации SS df MS F F критическое η
между группами 39511,27 1 39511,27 58,39 4,01 0,5
внутри группы 39248,59 58 676,70
итого 78759,86 59  

Очищаемость нижней комлевой части ствола дерева, представленная показателем бессучковой зоны в 50 случаях из 100 влияет на процентное содержание поздней древесины.

Таблица 11 — Однофакторный дисперсионный анализ влияния протяжённости зоны без сучьев на среднюю ширину годичного слоя

источник вариации SS df MS F F критическое η
между группами 78684,33 1 78684,33 118 4,01 0,67
внутри группы 38641,08 58 666,22
итого 117325,42 59  

Таблица 12 — Однофакторный дисперсионный анализ влияния протяжённости зоны без сучьев на количество слоев в см.

источник вариации SS df MS F F критическое η
между группами 70994,72 1 70994,72 106,52 4,01 0,65
внутри группы 38658,26 58 666,52
итого 109652,98 59  

Несколько выше показатель силы влияния бессучковой зоны выявлен на ширину годичного слоя и количество слоев в см 67 % и 65 % соответственно.

Крона, как известно, является стержневым фактором в формировании стволовой древесины, поэтому в данном анализе также следует учесть размер кроны в её поперечнике (диаметр кроны).

Таблица 13 — Однофакторный дисперсионный анализ влияния диаметра кроны процент поздней древесины

источник вариации SS df MS F F критическое η
между группами 1174096,8 1 1174096,8 294,7 4,01 0,84
внутри группы 231081,97 58 3984,17
итого 1405178,73 59  

По сравнению с другими исследованными показателями диаметр кроны оказывает наибольшее влияние на процент поздней древесины в 84 случаях из 100 т.е. 84%.

Таблица 14 — Однофакторный дисперсионный анализ влияния диаметра кроны на среднюю ширину годичного слоя

источник вариации SS df MS F F критическое η
между группами 1357901,5 1 1357901,5 341,7 4,01 0,85
внутри группы 230474,51 58 3973,7
итого 1588376,0 59  

Таблица 15 — Однофакторный дисперсионный анализ влияния диаметра кроны на количество годичных слоев в см

источник вариации SS df MS F F критическое η
между группами 1325333,71 1 1325333,7 333,5 4,01 0,85
внутри группы 230491,63 58 3974,0
итого 1555825,34 59  

Однофакторный дисперсионный анализ показал, что диаметр крон имеет сильную (85%) долю воздействия на среднюю ширину годичного слоя и на количество слое в 1см.

Итак, необходимо отметить, что среди исследованных факторов, оказывающих воздействие на макроструктуру древесины в исследованных культурах сосны, наибольшая роль принадлежит диаметру живой кроны, протяжённости живой кроны и протяжённости зоны без сучьев. Влияние диаметра и высоты деревьев проявляется довольно слабо.

Результаты исследований следует учитывать при целевом лесовыращивании культурфитоценозов на качество древесины.

Список литературы

  1. Дубовицкая О.Ю., Цой М.Ф., Павленкова Г.А., Масалова Л.И., Фирсов А.Н. Сохранение генофонда и основные итоги интродукции растений дендрария ВНИИСПК//Современное садоводство. 2015. № 2 (14). С. 111-122
  2. Хромова Т.М., Емельянова О.Ю., Цой М.Ф.Экологическая оценка состояния древесных растений декоративной группы возделываемых биотопов городов Орловской области//Плодоводство и ягодоводство России. 2016. Т. XXXXVI. С. 409-412
  3. Емельянова О.Ю., Цой М. Ф. Оценка состояния и сохранения генофонда растений семейства березовые (Betulaceae C.A.Agardh) дендрария ВНИИСПК//Современное садоводство. 2015. № 4.С. 86-96
  4. Князев С.Д., Левгерова Н.С., Цой М.Ф. Итоги научной деятельности ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт селекции плодовых культур» за 2015 г//Плодоводство и ягодоводство России. 2016. Т. XXXXIV. С. 32-41
  5. Дубовицкая О.Ю., Цой М.Ф., Павленкова Г.А., Масалова Л.И., Фирсов А.И. Дендрарий ФГБНУ ВНИИСПК — центр интродукции древесных растений//Садоводство и виноградарство. 2015. № 3. С. 46-50
  6. Емельянова О.Ю., Цой М.Ф. Оценка состояния и сохранение генофонда растений бореальных ландшафтов дендрария ВНИИСПК// Селекция и сорторазведение садовых культур. 2016. Т. 3. С. 44-48
  7. Ахмедов А.Э., Ахмедова О.И., Шаталов М.А. Формирование системы управления отходами в Российской Федерации//Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства. IV международная научная экологическая конференция. Краснодар, 2015. С. 718-721.
  8. Белый А.В., Попов Ю.П. О возможности экологического обоснования территориальных строительных норм обращения с твёрдыми бытовыми отходами на региональном уровне//В сборнике: Вузовская наука — региону Материалы девятой всероссийской научно-технической конференции в 2 томах. Вологда, 2011. С. 203-206
  9. Тесаловский А.А. Особенности кадастрового обеспечения разработки схемы размещения объектов переработки и хранения отходов при планировании развития территорий//Евразийский юридический журнал. 2017. № 1 (104). С. 371-374
  10. Баутин В.М., Шаталов М.А. Направления развития системы глубокой переработки отходов промышленно-производственных подсистем АПК// Экономика. Инновации. Управление качеством. 2015. № 3 (12). С. 72-73.
  11. Попов Ю.П., Белый А.В. Управление системой обращения с земельными участками, используемыми для захоронения твердых бытовых отходов в Вологодской области на основе географической информационной системы//Экология промышленного производства. 2012. № 3. С. 80-84
  12. Шаталов М.А., Мычка С.Ю. Механизм управления бытовыми отходами в рамках системы экологически безопасных технологий утилизации // Экономика. Инновации. Управление качеством. 2015. № 3 (12). С. 181.
  13. Белый А.В., Заварин Д.А., Протопопова Е.В. Методология подготовки бакалавров землеустройства ВОГТУ в свете внедрения геодезических приборов нового поколения//В сборнике: Вузовская наука — региону Материалы Десятой Всероссийской научно-технической конференции в 2 томах. Вологда, 2012. С. 190-192
  14. Тесаловский А.А. Применение картографического материла из открытых источников для массовой оценки на предпроектном этапе обоснования гидроэнергетического строительства//МИР (Модернизация. Инновации. Развитие). 2016. Т. 7. № 3 (27). С. 107-111
  15. Белый А.В., Крутов Г.Г., Протопопова Е.В. Оптимизация учебной подготовки бакалавров-землеустроителей и пути её достижения//В сборнике: Вузовская наука — региону Материалы XII Всероссийской научно-технической конференции. 2014. С. 368-370
  16. Тесаловский А.А., Горшкова Ю.С., Коновалова М.В., Сизова Л.А. Точность описания объектов кадастрового учета в трехмерном пространстве//В сборнике: Вузовская наука — региону материалы XIV Всероссийской научной конференции. 2016. С. 183-185
  17. Асаул А.Н., Асаул М.А., Заварин Д.А. Особенности постановки на государственный кадастровый учет земельного участка//Таврический научный обозреватель. 2015. № 5-1. С. 107-115
  18. Мычка С.Ю. Экологизация в системе переработки отходов промышленно-производственных подсистем АПК//Вопросы технологии производства и биоэкологи в животноводстве: наука и практика. Сборник статей международной научно-практической конференции. 2015. С. 245-251.
  19. Попов Ю.П., Белый А.В. Управление системой обращения с земельными участками, используемыми для захоронения твёрдых бытовых отходов в Вологодской области на основе ГИС//Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. 2012. № 9 (93). С. 56-61
  20. Белый А.В., Попов Ю.П. Результаты комплексного исследования загрязнения окружающей среды от свалок ТБО сельских поселений Вологодской области//В сборнике: Вузовская наука — региону Материалы Десятой Всероссийской научно-технической конференции в 2 томах. Вологда, 2012. С. 192-195
  21. Шаталов М.А., Мычка С.Ю. Формирование системы глубокой переработки отходов пищевых производств АПК // Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства. IV Международная научная экологическая конференция. 2015. С. 402-404.
  22. Асаул А.Н., Заварин Д.А., Иванов С.Н. Основные направления формирования экономических эффектов от внедрения инноваций в инвестиционно-строительный цикл//Вестник гражданских инженеров. 2015. № 3 (50). С. 254-261
  23. Асаул А.Н., Заварин Д.А. Основные направления инновационного совершенствования процессов и механизмов инвестиционно-строительного цикла//Вестник Института экономики и управления Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого. 2014. № 2. С. 15-22
  24. Заварин Д.А. Основные направления развития строительства на инновационной основе//Фундаментальные исследования. 2014. № 9-8. С. 1805-1810