Средний диаметр ствола дерева

10.2 Cтроение древостоев по диаметру

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 проф. 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.

Допустим, что в результате обмера в насаждении оказалось следующее распределение деревьев по ступеням толщины:

Ступени толщины, см . 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48

Число деревьев 15 45 100 190 215 195 120 80 30 10 Итого 1000

В соответствии с найденной закономерностью 575 деревьев должны иметь диаметр меньше среднего, а остальные 425 деревьев – больше среднего. Следовательно, средний диаметр данной совокупности будет равен примерно 30 см.

Изучением закономерностей распределения деревьев в насаждениях по толщине занимался также венгерский проф. Л. Фекете. Он составил таблицу, в которой даны средние диаметры, кратные 5 см: 10, 15, 20, 25 см и т.д. Потом был найден диаметр самого тонкого дерева, далее — диаметр дерева, отграничивающего первые 10% более тонких деревьев, затем 20, 30% и т.д. через каждые 10%. Составив такую таблицу, Л. Фекете установил что, если в древостое заданного среднего диаметра отсчитать некоторое число деревьев, начиная с самого тонкого, выраженное в процентах от их общего числа, то у дерева, отграничивающего отсчитанный процент деревьев, диаметр будет определенной величиной.

Допустим, что насаждение имеет средний диаметр 25 см. Согласно таблице Л. Фекете диаметр самого тонкого дерева в древостое равен 13,8 см. Если в этом насаждении отобрать 10% самых тонких деревьев, то толщина последнего дерева, которое войдет в первые 10%, будет равна 17,3 см; если отобрать 20% более тонких деревьев, то дерево, отграничивающее эти 20%, будет иметь диаметр 19,3 см; если отсчитать 30% более тонких деревьев, то диаметр самого толстого дерева, входящего в эти 30%, будет равен 20,8 см и т.д. Такие вычисления были произведены Л. Фекете для древостоев разных средних диаметров. Диаметры деревьев указаны им в абсолютных числах (сантиметрах), отграниченных от самого тонкого дерева на величину, кратную 10%.

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 10.2). 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 10.1).

Из таблицы 10.1 видно, что 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.

Из таблицы 10.2 видно, что 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.

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

Исследования Вейзе, Фекете и Шиффеля дали лишь первоначальные теоретические выводы по вопросу о строении древостоев. Современные ученые пришли к новым теоретическим обобщениям и разработали на основе закономерностей строения древостоев более совершенные методы учета древесных запасов и выхода сортиментов, широко используемые в современной таксационной практике

Рисунок 10.2. Схема распределения деревьев по размерам и их месту в насаждении (по А. Шиффелю)

А.В. Тюрин для выявления закономерностей в строении насаждении распределял деревья по ступеням толщины, выраженным в десятых долях среднего диаметра древостоя. 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.

Среднее распределение деревьев в процентах по естественным ступеням толщины было получено А.В. Тюриным в результате анализа многочисленных перечетов деревьев (таблица 10.2).

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 10.1 Редукционные числа по диаметру для еловых насаждений (по А. Шиффелю)

Диаметры в долях среднего диаметра, отграниченные от низшей ступени на число процентов от общего числа деревьев

Источник

Средний диаметр древостоя

D_ср это средняя толщина древесных стволов на высоте 1,3 м (высота груди человека среднего роста) от шейки корня дерева.

Различают среднеарифметический и среднеквадратический диаметры. Среднеарифметический диаметр определяется как частное от деления суммы диаметров всех деревьев элемента леса на число деревьев. Среднеквадратический (таксационный) диаметр определяется через среднюю площадь сечения путем деления суммы площадей сечений деревьев всех ступеней толщины на общее число деревьев.

Из всех способов определения среднего диаметра этот способ является наиболее точным, так как дерево, имеющее среднеквадратический диаметр, будет близким к среднему и по другим таксационным показателям — высоте и объему.

Между среднеарифметическим и среднеквадратическим диаметрами существует зависимость, согласно которой последний всегда больше первого.

При отсутствии данных перечета деревьев приближенное значение Dср, можно определить по модельным деревьям делением суммы их диаметров или суммы площадей сечений на число моделей. По правилам математической статистики расчет числа моделей n производится по формуле: n=Vd 2 /P 2 где: Vd — коэффициент дифференциации диаметров стволов древостоя элемента леса, %; P — заданная точность определения среднего диаметра, %. Отсюда, для определения среднего диаметра с ошибкой не более ±10 % при коэффициенте дифференциации диаметров 25. 30% необходимо измерить 7. 9 моделей, отобранных по методу случайной выборки. Для снижения величины варьирования диаметров, а следовательно, и повышения точности установления среднего диаметра модельные деревья можно отбирать из числа близких по диаметру к среднему дереву.

В лесоустройстве при массовой таксации лесов средний диаметр определяется с градацией 2 см (при среднем диаметре древостоя до 32 см) и 4 см (при большем среднем диаметре).

В приспевающих, спелых и перестойных древостоях средний диаметр устанавливается раздельно по элементам леса, а в молодняках и средневозрастных — только для преобладающей породы.

Для приближенных расчетов среднего диаметра рекомендуют способы, основанные на закономерностях строения насаждений, согласно которым среднее дерево в древостое в общем ряду распределения деревьев по ступеням толщины занимает строго определенное место. Так в древостое, состоящем из одного элемента леса, средний диаметр составляет около 60 % диаметра самого толстого дерева и примерно в 2. 2,3 раза больше диаметра самого тонкого; около 60 % общего числа деревьев древостоя имеют диаметр меньше среднего, а 40% больше его.

Источник