Способ определения запаса древостоя

 

Использование: лесное хозяйство и лесная промышленность. Сущность изобретения: используя такие показатели, как новое видовое число, плотность древостоя по диаметру и среднее рассстояние между деревьями, определяют запас насаждения по приведенной формуле.

Изобретение относится к лесной таксации и может быть использовано в лесном хозяйстве, лесной промышленности и лесоустройстве.

Известен способ определения запаса древостоя по видовой высоте с помощью видовых чисел f, которые устанавливаются опытным путем, включаются в состав нормативных таблиц (хода роста, полноты и запасов, видовых высот) и в сочетании с измерениями средней высоты h, суммы площадей сечений деревьев на единице площади Y конкретного древостоя используются для вычисления его запаса М по формуле М=Yhf. (1) Известно также, что видовое число, выражающее полнодревесность ствола, зависит от его формы, которая может быть описана относительными диаметрами или математическими уравнениями, в том числе уравнениями парабол различной степени.

Различные способы описания формы стволов деревьев используются при составлении большого количества нормативных таблиц (хода роста, полноты и запасов, видовых высот). В настоящее время таких таблиц составлено более 500 и их составление продолжается (Загреев В.В. Географические закономерности роста и продуктивности древостоев. М. Лесная промышленность, 1978, с. 240).

Однако использование нормативных таблиц, содержащих сведения о видовых числах, затрудняет определение запасов древостоев. Основную трудность составляет обилие таблиц (общих, региональных), составление которых требует выделения лесотаксационных районов. Недостаточно точное выделение лесотаксационных районов существенно снижает точность определения древесного запаса. При многообразии нормативных таблиц усложняется сводимость по полноте лесоучетных материалов, необходимая для лесоустроительного проектирования.

Цель изобретения упрощение способа определения запаса древостоев и повышение сводимости лесоучетных материалов по полноте и запасам древостоев.

Цель достигается тем, что производят определение видовых чисел, плотности древостоя по диаметру, измерение высоты, измеряют среднее расстояние между деревьями, определяют средний диаметр древостоя, по модельным деревьям определяют значение нового видового числа, измеряют высоту точки касания прямой, проведенной из вершины ствола дерева к формообразующей кривой, а запас древостоя определяют по формуле М=f_н h_k Pd (2) где f_н новое видовое число; h_к высота точки касания, проведенной из вершины ствола дерева к формообразующей кривой.

Сравнение заявляемого решения с прототипом показывает, что оно соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает: использование нового видового числа для определения запаса древостоя в научно-технической литературе не выявлено. Следовательно, заявляемое решение соответствует критерию "существенные отличия".

При выведении значения новой категории видового числа использована формула (I), отнесенная к объему одного дерева V: V=g h f, (3) где g площадь поперечного сечения ствола; h высота дерева; f видовое число.

Использована также известная зависимость видового числа f с показателем формы ствола g: f=K g, (4) где K коэффициент пропорциональности (Анучин Н.П. Лесная таксация. М. 1982, с. 145-150). В качестве показателя формы ствола принята относительная высота точки касания прямой, проведенной из вершины ствола к формообразующей кривой (ШЛавнин А.Г. Определение формы ствола по высоте точки касания. Лесное хозяйство, N 4, 1986, с. 53-54). Относительная высота точки касания h_к^0,01 описывается соотношением: h⁰_к^0,1 (5) где h_к абсолютное значение высоты точки касания; h высота ствола.

Согласно формулам (4) и (5), зависимость видового числа от относительной высоты точки касания имеет следующий вид:
f K (6)
Соотношение (6) включается в формулу (3):
v K h 0,785Kh_кd²_к, (7) где d_k диаметр ствола на высоте точки касания.

Безразмерная часть формулы (7), включающая 0,788 К, объединяется в комплексный показатель новое видовое число. В этом случае значение нового видового числа f_н будет определяться по формуле
f_н= (8)
По своему физическому содержанию новое видовое число представляет собой отношение объема ствола к объему квадратной призмы со стороной квадрата, равной диаметру ствола в точке касания, и высотой, равной расстоянию этой точки от шейки корня.

Деревьям с параболической формой стволов соответствует также порядковое видовое число (Шавнин А.Г. Звездин В.К. Использование параболических кривых при изучении формы и полнодревесности стволов деревьев. Лесная таксация и лесоустройство. Межвуз. сб. науч. тр. СибТИ, Красноярск, 1979, с, 150-156). Порядковое видовое число представляет отношение объема ствола к объему цилиндра, равного со стволом по высоте и диаметром, равным диаметру ствола в точке касания d_k. Значение порядкового видового числа f_п находится по формуле
f_п= (9) где n степень параболы формообразующей кривой ствола дерева.

Согласно формуле (9), значения порядкового видового числа кривой n. В то же время значениям n соответствует определенное значение относительной высоты точки касания. Численные соотношения n и h_к^0,01приведены в указанной выше статье (Шавнин А. Г. 1986) и f_п вычисленные по формуле (9), имеют нижеследующие значения: n 3; 4; 5; 6; 7; 8; h_k^0,01:0,16; 0,11; 0,08; 0,06; 0,03; 0,01; (10) f_п0,500; 0,514; 0,556; 0,595; 0,630.

В то же время объемы стволов вычисленные для одинаковых показателей формы стволов (n и h_k^0,01) с помощью порядкового и нового видовых чисел, равны:
f_нh_кd²_к hf_п
или
f_н= (11)
Поэтому соотношение (10) дополняется значениями нового видового числа:
n 3; 4; 5; 6; 7; 8;
h⁰_k^,01 0,16; 0,11; 0,08; 0,06; 0,03; 0,01;
f_н 3,568; 5,044; 7,275; 15,570; 49,46. (12)
Амплитуда изменчивости относительной высоты точки касания, приведенная в соотношении (12), разделена на 3 интервала: у стволов деревьев лучшей формы h_k^0,01 имеет величину до 0,1, средней 0,11-0,15, худшей более 0,15. Середине этих интервалов, как указано в соотношении (12), соответствуют новые видовые числа: для лучшей формы стволов новое видовое число составляет 15,6, средней формы 5,0, худшей 3,6. Эти значения новых видовых чисел относятся ко всем древостоям с параболической формой стволов деревьев, которую имеют лесообразующие породы СССР.

При определении запаса древостоев предлагаемым способом константные значения новых видовых чисел используются в сочетании с плотностью древостоя по диаметру. Последняя представляет собой отношение среднего диаметра древостоя к среднему расстоянию между деревьями (Шлавнин А.Г. Плотность древостоя. Лесной журнал, N 1, 1988, с. 117-118). Запас древостоя находится умножением объема одного ствола, найденного посредством формулы (8) на количество деревьев на 1 га N:
M=VN=f_нh_k d_k²N (13)
Количество деревьев на 1 га характеризуется через среднюю площадь питания одного дерева:
N (14) где l среднее расстояние между деревьями.

Выражение (14) подставляется в формулу (13), которая приобретает следующий вид:
M f_нh_кd (15)
Указанное выше отношение d_k/l cоставляет плотность древостоя по диаметру P_d. Измеряется P_d в см/м. При одинаковой размерности h_k, d_k и l формула (15) приобретает следующее содержание:
M=f_н h_k P_d² (16).

Формула (16) в сочетании со значениями новых видовых чисел, приведенными в соотношении (12), составляет обобщенное содержание способа.

Реализуется способ следующим образом.

В характерной части насаждения известным способом измеряется плотность древостоя по диаметру P_d. Измеряется среднее расстояние между деревьями l. Из соотношения P_d= d/l, составляющего плотность древостоя по диаметру, определяется средний диаметр древостоя (d= P_dl). По модельным деревьям, имеющим диаметр, близкий к среднему, находят средние арифметические абсолютную и относительную высоты точек касания.

По относительной высоте точки касания устанавливают категорию формы стволов деревьев: при лучшей форме h_k^0,01 имеет величину до 0,1, средней 0,11-0,15, худшей более 0,15. Вычисляют запас древостоя по формулам: с лучшей формой стволов M 15,6h_k P_d²; со средней формой стволов М=5,0 h_k P_d²; с худшей формой стволов М=3,6 h_k P_d². где h_k абсолютное значение, полученное по модельным деревьям средней высоты точки касания.

Пример определения запаса древостоя, имеющего среднюю форму стволов (h_k^0,01= 0,12), h_k=3,0 м, P_d²=20 м, М=5,0 h_k P_d²=5,0 x x 3,0 x 20 300 м³.

Использование новых видовых чисел в сочетании с плотностью древостоев по диаметрам существенно упрощает определение запасов древостоев, освобождает от необходимости использования многочисленных нормативных таблиц, содержащих применяемые в настоящее время видовые числа, позволяет повысить сводимость таксационных материалов, необходимых для лесоустроительного проектирования.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАСА ДРЕВОСТОЯ, включающий определение видовой высоты и суммы площадей сечений деревьев, отличающийся тем, что измеряют плотность древостоя по диаметру и среднее расстояние между деревьями, посредством которых определяют средний диаметр, по средним модельным деревьям находят новое видовое число и высоту точки касания прямой, проведенной из вершины ствола к формообразующей кривой, а запас древостоя вычисляют по формуле
М f_н h_k P_d,
где f_н новое видовое число;
h_k высота точки касания;
P_d плотность древостоя по диаметру.