Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Экологическое равновесие древостоя

Степкина Е. А., Мазуркин П. М.,

2.3. Метод анализа дендрометрических данных

Около 300 лет известен метод вариационной статистики, когда совокупность деревьев принимается за простую статистическую выборку, и применяют закон Гаусса (нормального распределения) для обработки данных этой выборки. Однако в дендрометрии [43] следует признать, что совокупность деревьев, принятая на каком-то участке леса, является биологическим объектом с внутренними связями. Поэтому на кафедре природообустройства МарГТУ был предложен новый метод анализа дендрометрических данных, который больше ориентирован на экологическую характеристику статистической совокупности. При этом новый метод с успехом может быть применен и в лесном хозяйстве.

Ход роста по высоте  H (м) в зависимости от диаметра  D13(см) на высоте 1,3 м является основной характеристикой популяции деревьев. На примере для заповедника «Басеги» (пробная площадь № 17) для деревьев ели была получена основная закономерность

p,            (2.2)

которая описывает стохастическую связь между высотой и диаметром ствола дерева с максимальной относительной погрешностью 40,84%. Коэффициент корреляции составляет 0,944.

Таким образом, формула (2.2) является биотехническим законом и при этом она становится основной закономерностью.

Отклонения каждого дерева от этой закономерности характеризует влияние места произрастания биологического организма. Поэтому можем записать выражение

p,                                           (2.3)

где  f- фактическое приращение высоты, учитывающее влияние неучтенных экологических и техногенных факторов.

Приращение высоты  fопределяется вычитанием из фактических значений  pвысот деревьев расчетных значений по формуле (1). Затем полученные числа распределяются по рангам r = 0,1,2,3,.... Отнесение f к тому или иному рангу выполнялось с точностью ±0,05 м. Исследования показали, что возможны два способа ранжирования: по убыванию значений f; по возрастанию фактических значений  fприращения высоты деревьев.

Нисходящее ранжирование. В этом способе ранги принимаются по убыванию приращения высоты деревьев. Поэтому нулевой ранг получает дерево с максимальной во всей популяции высотой.

После структурно-параметрической идентификации биотехническим законом была получена статистическая модель (табл. 2.1)

p

p.             (2.4)

Таблица 2.1

Фактические и расчетные значения высоты деревьев ели, м

Диаметр D13, см

Высота

p

Высота

HD

Факт

p

Нисходящее ранжирование

Восходящее ранжирование

r

ΔH

ε

Δ,%

r

ΔH

ε

Δ,%

37.0

13.8

8.0

11.2

12.0

12.8

16.5

17.0

17.0

17.4

17.6

17.8

18.5

20.0

20.5

20.8

21.4

21.4

21.5

23.3

22.3

23.3

23.4

24.0

24.5

24.7

25.2

25.2

25.8

26.5

27.0

27.3

27.4

27.8

28.0

28.1

28.3

28.7

28.7

28.8

29.3

29.5

30.0

30.5

30.9

32.4

32.8

33.2

33.4

33.5

33.6

33.7

33.6

33.7

34.5

36.0

36.2

37.5

37.6

37.8

38.2

38.6

39.2

39.7

40.0

40.0

40.5

40.5

41.0

42.3

42.3

44.4

45.8

46.6

50.0

49.0

53.6

8.2

13.2

15.0

17.4

18.5

22.5

19.5

23.5

20.0

20.5

21.0

23.3

24.1

24.8

29.0

29.2

29.6

30.2

31.3

31.3

31.4

35.0

34.2

33.0

35.7

35.2

45.1

21.7

13.8

9.7

13.8

13.8

14.0

18.0

16.5

18.0

15.7

16.2

17.3

20.0

18.4

19.9

18.8

19.9

20.0

18.3

20.8

22.0

21.5

21.1

20.5

22.0

21.1

20.4

22.4

22.8

23.2

22.4

23.9

23.1

22.5

23.0

23.1

22.7

23.1

26.5

23.3

22.1

23.2

23.2

23.9

27.2

24.2

23.8

23.9

23.7

24.4

24.5

23.8

23.9

27.8

24.6

25.8

26.0

25.5

25.9

25.6

27.3

25.8

32.0

28.2

25.8

27.6

27.1

28.3

27.0

27.9

29.2

30.1

30.0

30.0

30.3

32.1

31.4

7.0

10.8

14.0

13.7

16.4

17.5

17.9

18.8

16.5

16.9

17.9

20.0

20.0

19.9

20.4

20.8

21.0

22.0

21.1

23.1

22.2

24.0

26.1

23.1

22.3

22.1

25.1

26.06

14.18

9.69

12.28

12.89

13.47

15.99

16.30

16.30

16.55

16.68

16.80

17.23

18.12

18.41

18.58

18.91

18.91

18.97

19.95

19.41

19.95

20.00

20.31

20.57

20.67

20.93

20.93

21.23

21.57

21.81

21.96

22.00

22.19

22.29

22.33

22.43

22.61

22.61

22.66

22.89

22.98

23.20

23.42

23.60

24.24

24.41

24.57

24.65

24.69

24.74

24.78

24.74

24.78

25.10

25.68

25.76

26.25

26.29

26.36

26.51

26.65

26.87

27.04

27.15

27.15

27.32

27.32

27.49

27.92

27.92

28.60

29.03

29.27

30.23

29.95

31.16

9.86

13.76

15.00

16.55

17.23

19.52

17.83

20.05

18.12

18.41

18.69

19.95

20.37

20.72

22.75

22.84

23.02

23.29

23.77

23.77

23.81

25.30

24.98

24.49

25.57

25.37

28.81

-4.36

-0.38

0.01

1.52

0.91

0.53

2.01

0.20

1.70

-0.85

-0.48

0.50

2.77

0.28

1.49

0.22

0.99

1.09

-0.67

0.85

2.59

1.55

1.10

0.19

1.43

0.43

-0.53

1.47

1.57

1.63

0.59

1.94

1.10

0.31

0.71

0.77

0.27

0.49

3.89

0.64

-0.79

0.22

0.00

0.48

3.60

-0.04

-0.61

-0.67

-0.95

-0.29

-0.24

-0.98

-0.84

3.02

-0.50

0.12

0.24

-0.75

-0.39

-0.76

0.79

-0.85

5.13

1.16

-1.35

0.45

-0.22

0.98

-0.49

-0.02

1.28

1.50

0.97

0.73

0.07

2.15

0.24

-2.86

-2.96

-1.00

-2.85

-0.83

-2.02

0.07

-1.25

-1.62

-1.51

-0.79

0.05

-0.37

-0.82

-2.35

-2.04

-2.02

-1.29

-2.67

-0.67

-1.61

-1.30

1.12

-1.39

-3.27

-3.27

-3.71

52

34

30

12

18

24

7

27

9

39

35

24

4

26

12

27

17

16

37

19

5

11

15

27

12

25

35

12

11

10

23

8

15

26

21

20

26

24

1

22

38

27

30

24

2

31

36

37

40

33

32

40

39

3

35

28

26

38

34

38

20

39

0

14

42

25

32

17

35

31

13

12

17

21

29

6

26

48

49

40

48

39

45

29

41

44

43

38

29

34

38

46

45

45

41

47

37

44

41

15

42

50

50

51

-4.20

-0.34

0.00

1.45

0.89

0.45

2.12

0.23

1.82

-0.91

-0.44

0.45

2.74

0.30

1.45

0.23

0.98

1.06

-0.66

0.81

2.51

1.56

1.15

0.23

1.45

0.37

-0.44

1.45

1.56

1.69

0.52

1.96

1.15

0.30

0.66

0.74

0.30

0.45

3.89

0.59

-0.78

0.23

0.00

0.45

3.39

-0.08

-0.55

-0.66

-1.06

-0.25

-0.16

-1.06

-0.91

3.03

-0.44

0.16

0.30

-0.78

-0.34

-0.78

0.74

-0.91

5.17

1.24

-1.38

0.37

-0.16

0.98

-0.44

-0.08

1.34

1.45

0.98

0.66

0.08

2.30

0.30

-2.76

-3.07

-1.06

-2.76

-0.91

-1.97

0.08

-1.21

-1.76

-1.56

-0.78

0.08

-0.34

-0.78

-2.21

-1.97

-1.97

-1.21

-2.47

-0.66

-1.76

-1.21

1.15

-1.38

-3.41

-3.41

-3.79

-0.16

-0.04

0.01

0.07

0.02

0.08

-0.11

-0.03

-0.12

0.06

-0.04

0.05

0.03

-0.02

0.04

-0.01

0.01

0.03

-0.01

0.04

0.08

-0.01

-0.05

-0.04

-0.02

0.06

-0.09

0.02

0.01

-0.06

0.07

-0.02

-0.05

0.01

0.05

0.03

-0.03

0.04

0.00

0.05

-0.01

-0.01

0.00

0.03

0.21

0.04

-0.06

-0.01

0.11

-0.04

-0.08

0.08

0.07

-0.01

-0.06

-0.04

-0.06

0.03

-0.05

0.02

0.05

0.06

-0.04

-0.08

0.03

0.08

-0.06

0.00

-0.05

0.06

-0.06

0.05

-0.01

0.07

-0.01

-0.15

-0.06

-0.10

0.11

0.06

-0.09

0.08

-0.05

-0.01

-0.04

0.14

0.05

-0.01

-0.03

-0.03

-0.04

-0.14

-0.07

-0.05

-0.08

-0.20

-0.01

0.15

-0.09

-0.03

-0.01

0.14

0.14

0.08

-0.74

-0.29

0.10

0.51

0.14

0.57

-0.61

-0.18

-0.67

0.38

-0.25

0.29

0.15

-0.11

0.20

-0.05

0.05

0.15

-0.05

0.02

0.36

-0.05

-0.24

-0.20

-0.09

0.28

-0.44

0.09

0.04

-0.26

0.31

-0.08

-0.22

0.04

0.22

0.13

-0.13

0.17

0.02

0.21

-0.05

-0.04

0.00

0.13

0.77

0.17

-0.25

-0.04

0.46

-0.16

-0.33

0.34

0.29

-0.04

-0.24

-0.16

-0.23

0.12

-0.19

0.08

0.18

0.23

-0.13

-0.28

0.12

0.29

-0.22

0.00

-0.19

0.22

-0.21

0.17

-0.03

0.23

-0.03

-0.47

-0.19

-1.43

1.02

0.43

-0.66

0.49

-0.29

-0.06

-0.21

0.85

0.30

-0.06

-0.15

-0.15

-0.20

-0.69

-0.34

-0.24

-0.36

-0.95

-0.04

0.68

-0.38

-0.11

-0.04

0.63

0.63

0.32

0

18

22

40

34

28

45

25

43

13

17

28

48

26

40

25

35

36

15

33

47

41

37

25

40

27

17

40

41

42

29

44

37

26

31

32

26

28

51

30

14

25

22

28

50

21

16

15

12

19

20

12

13

49

17

24

26

14

18

14

32

13

52

38

10

27

20

35

17

21

39

40

35

31

23

44

26

4

3

12

4

13

7

23

11

8

9

14

23

18

14

6

7

7

11

5

15

8

11

37

10

2

2

1

-4.41

-0.36

0.03

1.38

0.91

0.50

2.10

0.28

1.75

-0.97

-0.47

0.50

2.88

0.36

1.38

0.28

0.98

1.05

-0.70

0.84

2.58

1.49

1.12

0.28

1.38

0.43

-0.47

1.38

1.49

1.61

0.57

1.91

1.12

0.36

0.71

0.77

0.36

0.50

4.16

0.64

-0.83

0.28

0.03

0.50

3.67

-0.06

-0.58

-0.70

-1.11

-0.26

-0.16

-1.11

-0.97

3.24

-0.47

0.20

0.36

-0.83

-0.36

-0.83

0.77

-0.97

4.75

1.20

-1.42

0.43

-0.16

0.98

-0.47

-0.06

1.29

1.38

0.98

0.71

0.12

1.91

0.36

-2.68

-2.97

-1.11

-2.68

-0.97

-1.97

0.12

-1.26

-1.77

-1.59

-0.83

0.12

-0.36

-0.83

-2.19

-1.97

-1.97

-1.26

-2.42

-0.70

-1.77-1.26

1.12

-1.42

-3.31

-3.31

-3.73

0.05

-0.02

-0.02

0.14

0.00

0.03

-0.09

-0.08

-0.05

0.12

-0.01

0.00

-0.11

-0.08

0.11

-0.06

0.01

0.04

0.03

0.01

0.01

0.06

-0.02

-0.09

0.05

0.00

-0.06

0.09

0.08

0.02

0.02

0.03

-0.02

-0.05

0.00

0.00

-0.09

-0.01

-0.27

0.00

0.04

-0.06

-0.03

-0.02

-0.07

0.02

-0.03

0.03

0.16

-0.03

-0.08

0.13

0.13

-0.22

-0.03

-0.08

-0.12

0.08

-0.03

0.07

0.02

0.12

0.38

-0.04

0.07

0.02

-0.06

0.00

-0.02

0.04

-0.01

0.12

-0.01

0.02

-0.05

0.24

-0.12

-0.18

0.01

0.11

-0.17

0.14

-0.05

-0.05

0.01

0.15

0.08

0.04

-0.07

-0.01

0.01

-0.16

-0.07

-0.05

-0.03

-0.25

0.03

0.16

-0.04

0.00

0.03

0.04

0.04

0.02

0.23

-0.14

-0.21

1.01

0.00

0.21

-0.50

-0.48

-0.28

0.76

-0.06

0.00

-0.55

-0.43

0.55

-0.32

0.05

0.20

0.16

0.05

0.05

0.28

-0.09

-0.44

0.23

0.00

-0.29

0.40

0.35

0.09

0.09

0.13

-0.07

-0.22

0.00

0.00

-0.40

-0.04

-1.02

0.00

0.18

-0.26

-0.13

-0.08

-0.26

0.08

-0.13

0.13

0.68

-0.12

-0.33

0.55

0.54

-0.79

-0.12

-0.31

-0.46

0.31

-0.12

0.27

0.07

0.47

1.19

-0.14

0.27

0.07

-0.22

0.00

-0.07

0.14

-0.03

0.07

-0.03

0.07

-0.17

0.75

-0.38

-2.57

0.09

0.79

-1.24

0.85

-0.29

-0.28

0.05

0.91

0.47

0.22

-0.35

-0.05

0.05

-0.78

-0.34

-0.24

-0.14

-1.18

0.13

0.72

-0.17

0.00

0.13

0.18

0.18

0.08

В табл. 2.1 приняты условные обозначения:  p- фактические значения приращения высоты дерева, м; ΔH - расчетные значения приращения, м;  ε- остаток, то есть абсолютная погрешность, равная ε = p- H;   Δ- относительная погрешность, вычисляемая из соотношения Δ = 100 ε /p.

Максимальное значение относительной погрешности  Δmax  подчеркнуто. Доверие (доверительная вероятность) готовой статистической модели оценивается разницей D = 100 - | Δmax|.

Восходящее ранжирование. В этом случае за основу берется самое низкорослое дерево. Его высота принимается за нулевой ранг. Моделирование биотехническим законом дало формулу (табл. 2.1)

f

f.         (2.5)

Оба уравнения (2.4) и (2.5), с учетом формулы (2.2), дают высокую доверительную вероятность, соответственно равную 98,57 и 97,43%.

Предлагаемый метод дендрометрического анализа [] позволит выявлять влияние экологических и техногенных факторов на рост и развитие деревьев в древостое в тех или иных условиях произрастания.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074