Способ закладки круговой пробной площади для измерения плотности лесных деревьев

Изображения

Способ характеризуется тем, что намечают круговую пробную площадь, на которой подсчитывают деревья, стволы которых оказались в круговой пробной площади. За центр круговой пробной площади принимают материнское дерево главной породы или круг его места произрастания. Радиус круговой пробной площади увеличивают в зависимости от высоты центрального материнского дерева. Затем от центра размечают кольцевые пробные площадки, которые располагают концентрически на одинаковом расстоянии от центра с материнским деревом по ширине колец. Способ позволит повысить точность измерений при подборе и закладки круговой пробной площади. 2 з.п. ф-лы. 5 ил., 5 табл.

Изобретение относится к лесной таксации и лесной инспекции и может быть использовано при подборе и закладке постоянных и временных пробных площадей, а также применено в инженерной экологии, защите природной лесной среды, природоохранном обустройстве территорий с участками леса, экологическом мониторинге и охране окружающей природной среды путем учета закономерностей роста деревьев на пробных площадях, а также популяционного распределения численности лесных деревьев и их подроста от семян учетного материнского дерева. Способ может быть применен также в древостоях со случайной или частично равномерно распределенной главной породой. Условием применимости предложенного способа является наличие на лесном участке материнских семенных деревьев и их разновозрастного подроста, причем без четко выраженных по своим границам биогрупп лесных деревьев у разных пород.

Известен способ с постоянным радиусом круговой пробной площади (см. книгу: Н.П.Анучин. Лесная таксация. Изд-е 5-е, доп. - М.: Лесная промышленность, 1982. - С.53-54), например, в 7 м, включающий проведение линии визирования от временной точки отсчета и отнесение в число учетной группы те лесные деревья, которые по линии визирования прибора находятся на круговой пробной площади с центром во временной точке отсчета, а деревья за пределами круговой пробной площадки не учитываются в группе учетных деревьев, и поэтому они не принимаются в расчетах плотности древостоя на данном лесном участке, затем таксатор, поворачиваясь вокруг себя, но не сходя с места и не переставая визировать по ручке трости, подсчитывает на круговой пробной площади все деревья, пересекаемые линиями визирования от временной точки отсчета до границы круговой пробной площади.

Недостатки указаны в описании самого аналога (там же, с.54, 5 и 6 абзацы сверху) и заключаются в том, что постоянный радиус круговой пробной площади не позволяет расширять практическое применение способа. При этом выполнение прибора в виде трости таксатора является положительным признаком. Таким образом, главный недостаток заключается в том, что «Чтобы круговая пробная площадка полнее характеризовала насаждение, ее радиус (а следовательно, и площадку) желательно увеличить. Однако исследования показали, что при радиусе, превышающем 7 м, затрудняется отыскание на местности, отграничивающей круговую площадку, точки В».

Известен также способ измерения плотности древостоя путем выбора круговой пробной площадки (см., например, учебник: Н.П.Анучин. Лесная таксация. Изд-е 5-е, доп. - М.: Лесная промышленность, 1982. - С.45-46), включающий расположение прибора в горизонтальном положении в руках таксатора, затем визируют поочередно прибором на ближайшие деревья, причем ствол каждого из ближайших к базовой точке отсчета заключают через отсчет на приборе в круговую пробную площадь, после измерения одного дерева, медленно поворачиваясь на месте, подсчитывают те деревья, стволы которых через прибор оказались в круговой пробной площади, таким образом, после завершения полного круга поворота на одном месте, таксатор вокруг себя заложит круговую пробную площадку с определенным радиусом, причем с увеличением диаметра деревьев радиус круговой пробной площадки увеличивается.

Недостатком способа является то, что радиус круговой пробной площадки полностью зависит от соотношений параметров самого прибора, что противоречит физическому принципу о недопустимости влияния средств измерений на результаты измерений. При этом круговая пробная площадь содержит только одну площадку, что не позволяет изучать распределение деревьев в зависимости от расстояния от базового дерева.

Технический результат - повышение точности измерений при подборе и закладки круговой пробной площади.

Технический результат достигается тем, что в способе закладки круговой пробной площади для измерения плотности лесных деревьев намечают круговую пробную площадь, на которой подсчитывают деревья, стволы которых оказались в круговой пробной площади, при этом за центр круговой пробной площади принимают материнское дерево главной породы или круг его места произрастания, при этом радиус круговой пробной площади увеличивают в зависимости от высоты центрального материнского дерева, затем от центра размечают кольцевые пробные площадки, которые располагают концентрически на одинаковом расстоянии от центра с материнским деревом по ширине колец.

Для первичного древостоя за центр круговой пробной площади принимается ствол материнского дерева, а для вторичного древостоя за центр круговой пробной площади принимается центральный круг территории места произрастания материнского лесного дерева.

Диаметр центрального круга вокруг материнского семенного дерева вторичного древостоя и ширину кольцевых пробных площадок первичного или вторичного древостоя принимают исходя из высоты материнского дерева по следующей градации: при высоте материнского дерева в пределах 5,0-14,9 м принимают диаметр центрального круга и ширину кольца 5 м; в пределах 15,0-24,9 м принимают диаметр круга и ширину кольца 10 м; для интервала 25,0-34,9 м - соответственно 15 м.

По результатам вычислений статистическим моделированием выявляют биотехнические закономерности влияния материнской ели на круговой пробной площади в целом и на концентрически расположенных кольцевых площадках по формуле плотности распределения всех деревьев, деревьев главной породы или же его подроста:

n=n1+n 2+n3,

где n - плотность размещения деревьев, шт./ар;

n1 - плотность распределения на центральном круге, шт./ар;

n2 - стрессовое возбуждение соседних с материнским деревом особей из-за влияния его места произрастания, шт./ар;

n3 - колебательное биоэнергетическое воздействие материнского дерева на развитие и рост соседних деревьев по расстояниям от него до середин колец, шт./ар;

L - расстояние от центра круговой пробной площади до середины ширины кольцевых пробных площадок по радиусу, м;

А - половина амплитуды волнового влияния материнского дерева на распределение плотности деревьев, шт./ар;

р - половина периода волнового влияния материнского дерева на распределение плотности деревьев, м;

а1 а12 - параметры готовой статистической закономерности, принимающие конкретные значения для конкретных условий леса.

Сущность технического решения заключается в том, что от материнского дерева семена разлетаются по концентрическим окружностям и это природное явление фиксируется концентрически расположенными кольцевыми площадками вокруг круговой площадки, в центре которой располагается материнское дерево.

Сущность способа заключается также в том, что радиальное распределение подроста относительно материнского дерева происходит с некоторым возбуждением численности и плотности относительно центрального материнского дерева.

Сущность способа заключается также и в том, что при этом с годами происходит наложение (суперпозиция) семян, но новый подрост появится именно там, где имеются сильное биоэнергетическое влияние материнского дерева. Одновременно в этой точке лесной территории имеются и условия для проращивания разлетевшихся от материнского дерева семян.

Сущность способа заключается также и в том, что новый подрост появляется среди других особей так, что молодые особи растут преимущественно в сотрудничестве, то есть находятся постоянно в симбиотических отношениях, а не в конкуренции, с другими деревьями.

Сущность способа заключается также и в том, что в естественных условиях лесная среда формирует сильное биополе между материнскими деревьями и их подростами. Поэтому именно семенные деревья коллективно управляют древостоем и, соответственно, лесом с ядром в виде диффузной системы древостоев, их отдельных куртин и биогрупп. Благодаря ветровому и иному распространению семян древостои движутся по земельным участкам, осваивая новые территории и образуя новые лесные просторы на континентах.

Положительный эффект заключается в том, что способы полного исключения симбиотического взаимодействия показал ВНИИЛМ и поэтому лесные плантации ели не могут служить объектом исследования биоэнергетических связей. Скорее наоборот, после создания теоретической базы на основе экспериментов на естественных, например, ельниках, может появиться практическая возможность более сложной искусственной организации плантационного древостоя.

Хаос в биополях рубки ухода так велик, что лесоводы до сих пор даже не приступают к изучению поведения молодых деревьев при осветлениях и прочистках лесных культур. За десятилетия становится понятным, что нельзя игнорировать естественные силы природы и тем самым изначально посеять и насажать очень плотную популяцию с расчетом на то, что проростки со временем сами друг друга уничтожат и останутся самые сильные особи. На такой подход уже тысячелетия существует один ответ в огородничестве: без своевременного прореживания свекла, морковь и другие не смогут стать рослыми и здоровыми лесными деревьями.

В лесу, точнее в его ядре - древостое, заранее сеть из оптимально размещенных материнских особей управляет проращиванием именно тех семян, которые находятся в нужное время и в нужном месте территории проживания всей популяции, состоящей из разновидовых и разновозрастных деревьев как членов сообщества.

В итоге четко внутри лесного древостоя соблюдается принцип экономии энергии. Никогда и нигде не возникает внутри здорового древостоя лишних «ртов»: все здесь заранее выверено циклическими волновыми возбуждениями материнских деревьев ели и все члены сообщества ельника постоянно и непрерывно управляются ими. Поэтому рубка даже одного дерева приводит к импульсному возбуждению всей популяции деревьев ели. Вполне возможно, что даже рубка человеком берез между деревьями ели приводит к диссонансу ельника. По аналогии с поведением волков на воле, деревья ели, как хорошие и разумные хищники, должны пасти свои березы и всегда понимать их фитопатологическое состояние. Прежде всего, это делается материнскими деревьями ели для повышения численности подроста и своевременного вскармливания собственных отпрысков продуктами гниения от состарившихся берез.

Существенной новизной является то, что вместо одной круговой площадки применяется большая круговая площадь радиусом до 100 м, содержащая одну малую круговую площадку с центром относительно ствола материнского семенного дерева, вокруг которой концентрически расположены не менее 5-7 концентрических кольцевых пробных площадок.

В связи с этим техническое решение обладает существенными признаками новизны, положительным эффектом и перспективой расширения областей применения статистической методологии измерения популяций лесных деревьев в лесных куртинах и выделах в инженерной экологии, защите окружающей среды и обустройстве лесных ландшафтов.

Из научно-технической и патентной литературы материалов, порочащих новизну предлагаемого способа, не обнаружено.

На фиг.1 показана схема круговой площади на лесном участке естественного происхождения, когда материнское дерево ненамного отличается по возрасту от соседних деревьев; на фиг.2 - то же на фиг.1, когда материнское старое дерево, оставленное после лесосечных работ, окружено подростом после естественного возобновления леса; на фиг.3 приведен график изменения плотности размещения всех деревьев ельника на круговой пробной площади по всем кольцевым пробным площадкам (здесь и далее R - коэффициент корреляции готовой статистической модели); на фиг.4 - то же на фиг.3 по всем деревьям ели; на фиг.5 - то же на фиг.3 по подросту ели высотой до 2 м.

Способ закладки круговой пробной площади для измерения плотности лесных деревьев включает такие действия.

На лесном выделе намечают пробную площадь круговой формы, например, по прототипу.

Затем за центр круговой пробной площади принимается материнское дерево главной породы или круг его места произрастания. При этом радиус круговой пробной площади увеличивается в зависимости от высоты центрального материнского дерева. Затем от центра размечаются кольцевые пробные площадки, располагаемые концентрически на одинаковом расстоянии от центра с материнским деревом по ширине колец.

После подсчета всех деревьев, а также деревьев главной породы и его подроста, вычисляют плотности распределения групп деревьев по кольцевым пробным площадкам и по результатам вычислений статистическим моделированием выявляют биотехнические закономерности влияния материнской ели на круговой пробной площади в целом и на концентрически расположенных кольцевых площадках.

Для первичного древостоя за центр круговой пробной площади принимается ствол материнского дерева, а для вторичного древостоя за центр круговой пробной площади принимается центральный круг территории места произрастания материнского лесного дерева.

Диаметр центрального круга вокруг материнского семенного дерева вторичного древостоя и ширину кольцевых пробных площадок первичного или вторичного древостоя принимают исходя из высоты материнского дерева по следующей градации: при высоте материнского дерева в пределах 5,0-14,9 м принимают диаметр центрального круга и ширину кольца 5 м; в пределах 15,0-24,9 м принимают диаметр круга и ширину кольца 10 м; для интервала 25,0-34,9 м - соответственно 15 м.

По результатам вычислений статистическим моделированием выявляют биотехнические закономерности влияния материнской ели на круговой пробной площади в целом и на концентрически расположенных кольцевых площадках по формуле плотности распределения всех деревьев, деревьев главной породы или его подроста:

n=n1+n2+n3,

где n - плотность размещения деревьев, шт./ар;

n1 - плотность распределения на центральном круге, шт./ар;

n2 - стрессовое возбуждение соседних с материнским деревом особей из-за влияния его места произрастания, шт./ар;

n3 - колебательное биоэнергетическое воздействие материнского дерева на развитие и рост соседних деревьев по расстояниям от него до середины колец, шт./ар;

L - расстояние от центра круговой пробной площади до середины ширины кольцевых пробных площадок по радиусу, м;

А - половина амплитуды волнового влияния материнского дерева на распределение плотности деревьев, шт./ар;

р - половина периода волнового влияния материнского дерева на распределение плотности деревьев, м;

a1 a12 - параметры готовой статистической закономерности, принимающие конкретные значения для конкретных условий леса.

Способ закладки круговой пробной площади для измерения плотности лесных деревьев, например сложного ельника на особо охраняемой территории заповедника, следующим образом.

На лесном выделе сложного ельника намечают пробную площадь круговой формы, например, по прототипу. При этом плотность распределения деревьев по радиусу пробной площади изучаются по нескольким сообществам - все деревья ели, березы, сосны, осины и пр., затем деревья ели как главной породы на данном лесном участке, отдельно подроста ели высотой до 2 м на этих же кольцевых пробных площадках.

Затем за центр круговой пробной площади принимается материнское дерево главной породы или круг его места произрастания. При этом радиус круговой пробной площади увеличивается в зависимости от высоты центрального материнского дерева. Затем от центра размечаются кольцевые пробные площадки, располагаемые концентрически на одинаковом расстоянии от центра с материнским деревом по ширине колец.

После подсчета всех деревьев, а также деревьев главной породы и его подроста, вычисляют плотности распределения групп деревьев по кольцевым пробным площадкам и по результатам вычислений статистическим моделированием выявляют биотехнические закономерности влияния материнской ели на круговой пробной площади в целом и на концентрически расположенных кольцевых площадках.

Для первичного древостоя за центр круговой пробной площади принимается ствол материнского дерева, а для вторичного древостоя за центр круговой пробной площади принимается центральный круг территории места произрастания материнского лесного дерева.

Диаметр центрального круга вокруг материнского семенного дерева вторичного древостоя и ширину кольцевых пробных площадок первичного или вторичного древостоя принимают исходя из высоты материнского дерева по следующей градации: при высоте материнского дерева в пределах 5,0-14,9 м принимают диаметр центрального круга и ширину кольца 5 м; в пределах 15,0-24,9 м принимают диаметр круга и ширину кольца 10 м; для интервала 25,0-34,9 м - соответственно 15 м.

По результатам вычислений статистическим моделированием выявляют биотехнические закономерности влияния материнской ели на круговой пробной площади в целом и на концентрически расположенных кольцевых площадках по формуле плотности распределения всех деревьев, деревьев главной породы или же его подроста:

n=n1+n2+n3,

где n - плотность размещения деревьев, шт./ар;

n1 - плотность распределения на центральном круге, шт./ар;

n2 - стрессовое возбуждение соседних с материнским деревом особей из-за влияния его места произрастания, шт./ар;

n3 - колебательное биоэнергетическое воздействие материнского дерева на развитие и рост соседних деревьев по расстояниям от него до середин колец, шт./ар;

L - расстояние от центра круговой пробной площади до середины ширины кольцевых пробных площадок по радиусу, м;

А - половина амплитуды волнового влияния материнского дерева на распределение плотности деревьев, шт./ар;

р - половина периода волнового влияния материнского дерева на

распределение плотности деревьев, м;

a1 a12 - параметры готовой статистической закономерности, принимающие конкретные значения для конкретных условий леса.

Пример. Измерения проводили два лета 2007-2008 гг.в национальном парке «Марий Чодра» на лесном выделе 8 квартала 37. За центр круговой пробной площади приняли дерево-лидер в биогруппе вторичного ельника естественного происхождения, который одновременно является материнскими деревом.

В наших опытах за центр пробной круговой площади принимали материнскую ель в виде семенного дерева, оставленного после рубок ухода за ельником. Вокруг центрального круга диаметром 10 м принимали схему закладки кольцевых пробных площадок шириной 10 м в одной круговой пробной площади с общим радиусом не менее 70 м (фиг.2).

Центральную материнскую ель во время проведения измерений обвязали веревкой. Границы участков по кольцам по схеме на фиг.2 устанавливали с помощью лент и колышек.

Зимой границы размечаются на снегу. Поэтому зимние эксперименты гораздо удобнее и видимость в лесу высокая.

Поэтому получается, что выбранная круговая пробная площадь диаметром не менее 80 м разбивается на отдельные кольцевые площадки, то есть на пробные площадки, увеличивающиеся по площади участка леса.

Ширину колец и диаметр центрального круга В (фиг.1) принимают в зависимости от высоты центрального дерева ели (табл.1).

Например, при высоте материнской ели в 23 м принимаем В=10 м. Каждая последующая окружность кольцевой пробной площадки будет находиться на расстоянии 10 м друг от друга концентрически.

Тогда значение площади S не требует специальных измерений и ее можно вычислять по аналитическим формулам. Они будут исходить из следующих рядов, приведенных в табл.2.

По обеим схемам расстояние L от центра (ствол материнского дерева для первичного древостоя) или же от центрального круга (место обитания крупного семенного дерева для вторичного древостоя) изменяется одинаково от нуля через ширину кольца, в примере через 10 м.

Расчет площади колец. Примем следующие условные обозначения:

N - численность деревьев различных видов и возраста на каждой кольцевой пробной площадке, шт.;

i - номер кольца шириной 5, начиная от центрального круга диаметром 5 (для естественных древостоев) или же радиусом 5 (для вторичных лесов, подверженных в прошлом лесосечным работам) с центральным материнским деревом ели;

В - ширина кольца, исходя из половины средней высоты деревьев-лидеров на выделе леса или же относительно половинной высоты материнской ели, м;

S - площадь кольцевой площадки, ар (100 м2);

R - радиус срединной окружности кольцевой пробной площадки, м.

Для наиболее часто встречающего в антропогенным образом измененных лесах, что характерно даже для недавно организованных особо охраняемых территорий, кольцевого контура пробной площади получим следующие уравнения изменения параметра площади:

- площадь первого круга по схеме на фиг.2, показывающего размещения материнской ели вторичного выдела леса

- для всех колец пробной площади, начиная с первого

Ширина кольца пробной площадки В=10 м оказалась удачной. Она показывает кратное иррациональному числу изменение площади концентрических колец по мере удаления наружной окружности от материнской ели.

Здесь разница между кольцами нарастает через целое число «два», начиная от центрального круга площадью в 1 (табл.2), то есть наращивание площади круговой пробной площади происходит по закону арифметической прогрессии.

Расположение концентрических колец лесного участка на территории круговой пробной площади становится идеально упорядоченным. Эта равномерная шкала позволяет выявлять биотехнические закономерности волновых изменений показателей древостоя от принятого центра.

Плотность древостоя. Удельные показатели лесных земельных участков получаются на единицу площади лесного древостоя, причем по нашей методологии на круговой пробной площади по кольцевым пробным площадкам.

Они позволят сравнивать результаты исследований на круговых и стандартных прямоугольных пробных площадях. Кроме того, удельные параметры лесного древостоя необходимы при сравнении по продуктивности древесных растений различных типов лесных почв.

Обработка данных проведенных измерений густоты размещения деревьев на кольцевых пробных площадках проводилась по следующим удельным показателям:

n - плотность размещения на участке леса всех деревьев, шт./ар;

nЕ - плотность размещения на пробных площадках ели, шт./ар;

- плотность размещения подроста ели, шт./ар.

Элементарная густота деревьев определялась по пробным площадкам кольцевой формы относительно центральной материнской ели, размещенной на центральном круге диаметром 10 м.

Плотность всех деревьев на пробной площади кв. 37. Табличная модель приведена в данных табл.3.

Причем заметим, что доля ели на выделе 8 кв. 37 равна 50% по сравнению с выделом 9 на кв. 30.

Поэтому и территориальная структуризация, т.е. территориальное экологическое равновесие (баланс), у деревьев ели здесь богаче. Поэтому будем искать сразу же волновые закономерности.

Волновое возмущение является обязательным атрибутом в поведении популяции лесных деревьев как в целом, так и по отдельным видам древесных растений в данном сложном сообществе.

Всего на кольцах (фиг.3) лесные деревья распределяются от круга с материнской елью по трехчленной формуле вида

Плотность ели на пробной площади кв. 37. Исходные данные приведены в табл.4.

Плотность деревьев ели в центре круговой площади очень низка и равна всего 0,95 шт./ар, хотя размеры имеет диаметром 20 м.

На четырех кольцевых пробных площадках наблюдается максимальное значение плотности деревьев ели. Средневзвешенная средняя плотность на круговой пробной площади равна 4,34 шт./ар.

Вместе (фиг.5) постоянный член, возбуждение и волновое изменение образуют формулу вида

Распределение плотности ели таково, что уже с края надземной кроны материнской ели возникает максимум энергетического ее воздействия на сородичей. Затем по тренду энергия воздействия убывает, вначале медленно, а затем ускоряясь к краю круговой пробной площади.

В центральном круге радиусом 0,5 H располагается само материнское дерево, то есть его ствол и наземная крона. Подземные кроны лесных деревьев живут по-особенному, отличаясь от поведения надземной кроны.

Плотность подроста ели на пробной площади кв. 37. Как видно из данных табл.5, имеется разница в плотности подроста ели.

Из-за разницы в площади территории, плотность подроста ели на центральном круге больше по сравнению с центральным квадратом на 100 (0,64-0,50)/0,50=28,0%.

В среднем по радиальным направлениям прямоугольных пробных площадок по убыванию плотности подроста ели все стороны света ранжируются по следующему предпорядку предпочтительности: запад (4,9 шт./ар), юг (3,5 шт./ар), восток (1,85 шт./ар) и север (0,55 шт./ар).

Вместе (фиг.5) образовалась биотехническая закономерность вида

, ,

,

,

.

Асимметричные вейвлет-сигналы замечательны тем, что позволяют создать метод лесной инспекции по расхождениям фактических распределений плотности, а при подсчете ленточными таксационными способами и численности деревьев.

Эффективность нового способа проявляется в том, что он позволяет применять как известные методы таксации древостоя, так и предлагаемый способ распределения деревьев относительно центрального материнского дерева по кольцевым пробным площадкам. Эти измерения будут пригодны для изучения радиальных распределений числа деревьев, а также плотности их размещения в зависимости от расстояний между центральным материнским деревом и серединой кольцевых пробных площадок.

Формула изобретения

1. Способ закладки круговой пробной площади для измерения плотности лесных деревьев, характеризующийся тем, что намечают круговую пробную площадь, на которой подсчитывают деревья, стволы которых оказались в круговой пробной площади, отличающийся тем, что за центр круговой пробной площади принимают материнское дерево главной породы или круг его места произрастания, при этом радиус круговой пробной площади увеличивают в зависимости от высоты центрального материнского дерева, затем от центра размечают кольцевые пробные площадки, которые располагают концентрически на одинаковом расстоянии от центра с материнским деревом по ширине колец.

2. Способ закладки круговой пробной площади для измерения плотности лесных деревьев по п.1, отличающийся тем, что для первичного древостоя за центр круговой пробной площади принимают ствол материнского дерева, а для вторичного древостоя за центр круговой пробной площади принимают центральный круг территории места произрастания материнского дерева.

3. Способ закладки круговой пробной площади для измерения плотности лесных деревьев по п.1, отличающийся тем, что диаметр центрального круга вокруг материнского семенного дерева вторичного древостоя и ширину кольцевых пробных площадок первичного или вторичного древостоя принимают исходя из высоты материнского дерева по следующей градации: при высоте материнского дерева в пределах 5,0-14,9 м принимают диаметр центрального круга и ширину кольца 5 м; в пределах 15,0-24,9 м принимают диаметр круга и ширину кольца 10 м; для интервала 25,0-34,9 м - соответственно 15 м.

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 16.10.2011

Дата публикации: 10.08.2012