Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Охрана и защита, обустройство, индикация и тести-рование природной среды. Сборник статей студентов, аспирантов и преподавателей: Научно-учебное издание

Мазуркин П. М.,

СПОСОБ ЗАКЛАДКИ И ИЗМЕРЕНИЯ ПРОБНОЙ ПЛОЩАДИ (П.М. Мазуркин, Е.А. Степкина, бакалавр техники и технологии)

Обработка данных измерений статистическим моделированием в программной среде CurveExpert-1.3 проводилась по трем показателям численности лесных деревьев на пробных площадках раной формы и размеров, размеченных на комплексной пробной площади в лесном выделе, то есть лесном древостое [1]:

N - все деревья на каждой пробной площадке, шт.;

N_E - численность деревьев ели, шт.;

 - численность подроста ели высотой до 2 м, шт.

В общем случае комплексная пробная площадь состоит из нескольких пробных площадей леса частной формы: во-первых, крестообразной пробной площади, для вторичного леса с центральным квадратом 20 ×20 м и боковыми прямоугольными пробными площадками 20 ×10 м, причем ленты леса сориентированы при закладке относительно сторон света на север, восток, юг и запад; во-вторых, круговая пробная площадь с кольцевыми пробными площадками шириной 10 м; в-третьих, четыре секторные пробные площади с сегментными пробными площадками шириной 10 м.

Оказалось, что вначале удобней заложить круговую площадь, а затем на ней разметить ленты леса с прямоугольными пробными площадками. Внутри них образуются секторные пробные площадки. Колышки ставятся в точках пересечения линий кольцевых и прямоугольных пробных площадок. При этом оказалось достаточным закладка комплексной пробной площади леса диаметром от 80 до 100 м.

Картограмма является первичным документом, оформленным после подсчета деревьев. При этом расстояние L измеряется от края центрального круга, вписанного в центральный квадрат территории места произрастания у материнского дерева.

Все деревья на пробных площадках. В таблице 1 приведены результаты измерений численности всех деревьев на пробной площади, заложенной на территории лесного выдела № 8 на квартале № 37.

Север. В последующих биотехнических закономерностях волновые составляющие не применялись. Это облегчает эвристическое толкование влияния каждой составляющей модели, полученной идентификацией формулы биотехнического закона проф. П.М. Мазуркина.

Таблица 1

Все деревья на пробных площадках N, шт.

Расстояние	Геодезические направления								Всего
	С	С-В	В	Ю-В	Ю	Ю-З	З	С-З
0	3	3	3	3	3	3	3	3	3
10	11	4	9	5	15	2	27	12	85
20	12	10	13	13	15	28	36	10	137
30	14	20	16	25	20	47	37	17	196
40	9	28	16	45	26	39	22	16	201
50	12	36	16	37	16	68	30	31	246
60	16	45	16	61	22	78	22	44	304
70	11	35	14	75	23	43	13	38	252
80	6	26	12	61	16	45	12	23	201
Итого	94	207	115	325	156	353	202	194	1625

В ходе проведения структурно-параметрической идентификации по данному геодезическому направлению была получена трехчастная биотехническая закономерность вида

.                       (1)

По первой составляющей формулы (1) наблюдается снижение численности всех деревьев относительно материнской ели в зависимости от расстояния L. Вторая составляющая характеризует влияние материнской ели в виде дерева-лидера на рост и развитие ели и других видов деревьев. На расстоянии 40 м от материнского дерева находится вторая взрослая ель. Поэтому стрессовое возбуждение по третьей составляющей проходит уже под влиянием второй взрослой ели.

Сравнение показывает, что по аналогии с кварталом № 30, здесь также происходило учащенное воспроизводство взрослой ели в северном направлении от центра. Именно поэтому на лесных плантациях для целлюлозно-бумажных комбинатов ряды посадок ели (аналогично и сосны) ориентируют с юга на север.

Таким образом, северное направление оказалось одинаковым для обеих пробных площадок на разных ельниках. При этом структура модели поведения нисколько не изменилась. Несколько отличаются только значения параметров найденной статистической модели.

Сравнение по коэффициенту корреляции 0.9784 (кв. 37) и 0,9556 (кв. 30) показывает, что увеличение антропогенной нагрузки в действительности расстраивает древостой как систему, то есть популяцию одновидовых или одинаково смешанных видов деревьев. Поэтому коэффициент корреляции является не только статистическим показателем адекватности искомых биотехнических закономерностей по распределениям деревьев на круговой пробной площади, но и становится чувствительным критерием экологического равновесия древостоя.

Северо-восток. В данном геодезическом направлении получили уравнение в виде математической конструкции

.                   (2)

Высокая адекватность полученной биотехнической закономерности по коэффициенту корреляции 0,9962 указывает на то, что между лесными деревьями действительно существуют вполне количественно измеримые закономерности в распределении по территории лесного участка. Вокруг центральной материнской ели другие деревья расположены неравномерно, но при слабых колебательных возмущениях.

Восток. После проведения структурно-параметрической идентификации получили формулу

.                   (3)

Высокая адекватность полученной биотехнической модели, конструкция которой оказалась проще по сравнению с формулой (1), указывает на существование четкой биотехнической закономерности в распределении всех деревьев на данной территории. Причем первая составляющая превратилась в формуле (3) в постоянный член и конструкция модели упростилась на два параметра. А адекватность повысилась до 0,9955 вместо 0,9190. Отсюда следует, что в разных геодезических направлениях лесной древостой расстраивается по-разному.

По формуле (3) определили, что количество деревьев, растущих как вблизи, так и далеко от материнской ели, существенно снижается. Поэтому существует оптимальная зона максимального расселения подроста ели от центра обсеменения на расстоянии 25 ... 60 м.

Юго-восток. По данному геодезическому направлению получили формулу обратного действия вида

.                    (4)

Самое малое количество деревьев наблюдается непосредственно вблизи материнской ели. То же самое можно подтвердить формулой (4), которая показывает снижение численности деревьев. Подальше от материнской ели происходит возмущение с растущей амплитудой.

Юг. В ходе проведения структурно-параметрической идентификации по направлению получили биотехническую закономерность вида

.                    (5)

Численность всех деревьев относительно данного геодезического направления от материнской ели изменяется неравномерно, но волновое изменение вполне четкое. Об этом свидетельствует волнообразное расположение точек относительно графика.

Таким образом, в трех геодезических направлениях (восток, юго-восток и юг) по кв. № 37 получили простые, хотя и с двумя составляющими, статистические модели. Простота определяется редукцией первой составляющей из предыдущих формул в постоянный член.

Юго-запад. Как и в северо-восточном направлении, после проведения по этому вектору наблюдается сходство в поведении деревьев.

После структурно-параметрической идентификации получили биотехническую закономерность вида

.          (6)

По первой составляющей формулы (6) происходит снижение численности всех деревьев относительно материнской ели в виде дерева-лидера в зависимости от расстояния L. В целом, распределение всех деревьев, как и в предыдущих рассмотренных примерах, относительно материнской ели неравномерное и имеет волновой характер.

Запад. В этом направлении получили формулу

.                 (7)

Колебательное возмущение численности всех деревьев происходит не близко к центральной ели, а подальше от дерева-лидера ели. Поэтому можно предположить, что волновая теория развития и роста лесных деревьев, находящихся в не нарушенных условиях, вполне возможна.

По формуле (7) отметим, что на расстоянии 15 ... 30 м от материнской ели находятся больше деревьев, чем ближе или дальше указанного интервала. За пределами 70 м дерево-лидер оказывает малое свое влияние на численность всех деревьев, на их рост и развитие, то есть происходит снижение численности относительно центральной ели.

Северо-запад. В данном геодезическом направлении получили биотехническую закономерность вида

.               (8)

На расстоянии 40-80 м от центральной ели произошел рост численности деревьев. Центральная ель своей кроной на этом расстоянии не затеняет своих соседей и тем самым не влияет на их рост и развитие. Деревья, которые растут на расстоянии 40-80 м, получают больше тепла и света, чем деревья, растущие рядом с материнской елью.

Всего на кольцах. По концентрическим кольцам круговой пробной площади численность всех видов и возрастов деревьев изменяется по формуле биотехнической закономерности

.                 (9)

Возмущение численности всех деревьев вокруг центральной ели значительно снижается. Но колебательное возмущение нарастает по мере удаления деревьев от материнской ели.

Повышение адекватности модели показывает увеличение экологического равновесия на данный момент времени, то есть текущую устойчивость древостоя по биоэнергетике.

При этом усложнение конструкции найденной биотехнической закономерности может дойти до трехчастной обобщенной биотехнической фуцнкции сволновыми составляющими.

Тогда можно утверждать не только о компонентном экологическом равновесии древостоя при его достаточной полноте, но и о территориальном экологическом равновесии по площади местообитаний на пробной площади выдела леса у лесных деревьев.

Литература

1. Мазуркин, П.М. Экологическое равновесие древостоя / П.М. Мазуркин, Е.А. Степкина. - М.: Изд-во «Академия естествознания», 2009. - 240 с.