Сортиментация запаса древостоя по модельным деревьям
При сортиментации леса по модельным деревьям применяют разные методы, в зависимости от способа отбора модельных деревьев Выбор метода зависит от требуемой точности сортиментации и возможностей исполнителя. Наименее трудоемким, но и имеющим низкую точность является метод средней модели. Он применяется при вычислении запасов древесины на корню, используется и для установления сортиментной структуры древостоев, если не нужна высокая точность. При этом средние модели должны отбираться по ступеням или классам толщины. Средняя модель, взятая для всего древостоя, не может быть использована для промышленной сортиментации.
Объясняется это строением древостоев, т.е. закономерным распределением деревьев по ступеням толщины и резко выраженной дифференциацией толщины деревьев по отношению к среднему диаметру древостоя. Следует помнить, что диаметр самых толстых стволов в 1,7-2 раза больше диаметра среднего дерева, а самое тонкое дерево равно 0,3-0,4 от среднего. Например, размеры дубовых бревен для строганой фанеры по СТБ следующие: длина от 2м и выше, толщина в верхнем отрезе от 35 см и выше. При среднем диаметре древостоя 25см среднее дерево не может дать фанерных бревен толщиной от 35см. Между тем в составе такого древостоя имеются деревья диаметрами 43см ( 25´1,7= 43), из которых можно получать фанерные бревна. Из деревьев, имеющих средний диаметр (25см.), получают пиловочник. В то же время из самых тонких деревьев древостоя (8-10см.) этот сортимент вырезать нельзя.
Модели, взятые по ступеням или классам толщины и однородным качественным категориям деревьев, должны отражать не только средние таксационные, но и средние качественные признаки однородных по качеству групп деревьев, выделенных при перечетах: высококачественные, деловые, дровяные.
Средние модели, взятые по однородным качественным группам деревьев, имеют небольшое варьирование выходов сортиментов, что уменьшает число модельных деревьев. Если требуется учесть выход бревен по классам крупности данного сортимента, то модели берут по соответствующим ступеням толщины дерева.
Наиболее приемлемо отбирать модельные деревья по ступеням толщины. Технология такого отбора описана выше в главе 11.
При учете выхода отдельных целевых сортиментов модели берут лишь в тех ступенях, из которых могут быть получены данные сортименты. Так, для учета выхода пиловочных бревен с диаметром верхнего сечения от 14см модели берут из стволов диаметром 16см и больше на высоте 1,3м.Отобранные модели разрабатывают на сортименты, а результаты обмера и раскряжевки заносят в таблицу, примерная форма которой приведена ниже (таблица 12.3).
Число моделей должно быть строго обосновано и может устанавливаться на основе как варьирования таксационных признаков ствола, так и качественной их характеристики, обусловливающих различные выходы отдельных сортиментов.
Таблица 12.3 Форма записи результатов обмера модельных деревьев.
| № | По- рода | Вы- | Дли- | Диаметр | Объ- | Выход сортиментов | |||||
| мо-де-лей | Дm, см | сота ство-ла, м | на дело-вой час-ти, м | на 0,5Н, см | ем мо-де-ли, м3 | наиме-нова-ние сорти-мен-тов | дли-на, м | верх-ний диа-метр, см | сортность | объ-ем, м3 | |
| С | 26,5 | 1,52 | Пиловоч Пиловоч Пиловоч Пиловоч Баланс Дрова | 6,5 6,5 6,5 5,5 1,0 0,5 | 35,2 28,7 20,3 14,1 8,4 3,5 |
…
Величина коэффициента варьирования выхода сортиментов (V) подвержена значительным изменениям в зависимости от многих факторов. Главным фактором является здесь фаутность стволов. Она зависит от породы и возраста. Наибольшая фаутность наблюдается для лиственных пород и для деревьев старшего возраста.
Особое влияние на величину (V) оказывает доля участия отдельных сортиментов в общем запасе. Наименьшее варьирование имеют ведущие сортименты с наибольшим участием в запасе. Сопутствующие сортименты, представленные в незначительной доле, варьируют настолько значительно, что практически расчет количества моделей проводят исключительно по ведущему сортименту по формуле n=v2/р2.
Вопрос о степени варьирования процентов выходов отдельных сортиментов изучен Ф.П. Моисеенко, Н.П. Анучиным, К.Е. Никитиным, А.Г. Мошкалевым. Для Беларуси Ф.П. Моисеенко приводит следующие коэффициенты варьирования сортиментов (таблица 12.4).
Ф.П. Моисеенко считает, что коэффициент варьирования процентов выхода основных сортиментов хвойных и лиственных пород для качественно однородной совокупности деревьев не выходит за пределы ±10%, поэтому можно быть уверенным, что при измерении 12-15 моделей погрешность в определении процента выхода основных сортиментов будет в пределах ±10%.
Таблица 12.4 Коэффициенты варьирования сортиментов в дубовых и ясеневых древостоях
| Коэффициент вариации сортиментов, % | ||||||||
| Фанерное бревно | Спец кряж | Обозный кряж | Пиловочник | Вся деловая древесина | ||||
| I сорт | II сорт | III сорт | Итого | |||||
| Дуб | - | - | ||||||
| Ясень | - | - | - |
Для сосновых древостоев подобные исследования провел В.К.Захаров (таблица 12.5).
Таблица 12.5 Значение средних коэффициентов варьирования процентной доли выхода сортиментов в сосновых древостоях
| Средний % | Среднее | Коэффи- | Точность | ||
| Сортимент | выхода | квадрати- | циент | исследо- | |
| сорти- | ческое | варьиро- | вания | ||
| ментов, м | отклоне- ние s | вания v | р | ||
| Бревна пиловочные | 68,7±0,8 | 3,7 | 5,4 | 1,2 | |
| Шпальные кряжи | 7,5±0,8 | 3,5 | 46,7 | 10,4 | |
| Рудничная стойка | 2,5±0,2 | 0,9 | 34,3 | 7,7 | |
| Общий выход мелких сортиментов | 4,7±0,3 | 1,2 | 24,7 | 5,5 | |
| Вся деловая древесина | 85,8±0,3 | 1,5 | 1,8 | 0,4 | |
Установленное число моделей следует распределить по ступеням или классам толщины пропорционально численности стволов, учитывая неравномерное распределение их запасов по ступеням толщины. В этом случае производится совместная разработка на сортименты с учетом выхода по объему однородных сортиментов.
Выше, в главе 11, мы рассмотрели порядок отбора модельных деревьев. В отношении определения сортиментной структуры он сохраняется, но требования здесь становятся ещё строже. А.Г. Мошкалев установил, что при исследовании товарной структуры оптимальным является отбор на пробной площади 25-30 модельных деревьев.
При наличии на пробе 150-250 стволов в качестве моделей методом систематической выборки отбирается каждое 5-6 или 8-10 дерево. В этом случае практически все ступени толщины будут представлены хотя бы одной моделью. Очень важно, чтобы модели были взяты из крайних ступеней толщины, особенно от наиболее толстых деревьев.
Если объём ступени толщины, где не взята модель, мы можем найти по соотношению объемов соседних модельных деревьев, введя упоминаемый выше коэффициент , то в отношении выхода сортиментов такого сделать нельзя.
Приведем пример отбора моделей. Допустим, что мы имеем пробную площадь в сосновом древостое, где насчитали 240 деревьев. Расчет необходимого количества моделей показан в таблице 12.6. Расчет проведем, исходя из коэффициентов вариации сортиментов, приведенных в таблице 12.5.
Таблица 12.6 Схема расчета количества моделей по ступеням толщины
| Число деревьев | Расчетное число моделей, шт | Намечено к вырубке, шт | Фактически взято | ||
| Без округления | С округлением | ||||
| 0,8 | |||||
| 1,9 | |||||
| 3,0 | |||||
| 3,7 | |||||
| 4,7 | |||||
| 5,8 | |||||
| 4,8 | |||||
| 2,6 | |||||
| 1,4 | |||||
| 0,9 | |||||
| 0,4 | |||||
| Итого |
При расчетах в таблице 12.6. учитываем коэффициенты варьирования сортиментов. Так, для наиболее изменчивого сортимента (шпальник V=50%) точность таксации принимаем в 9-10%, для наиболее распространенного пиловочника (V=5% по В.К. Захарову и 10% по Ф.П. Моисеенко) точность учета повышается до 1-2%. В этом случае нам достаточно взять 30 моделей.
Действительно для шпальника получим
моделей
Для пиловочника
моделей
Наметив взять 30 моделей делаем отбор каждого 8 дерева (таблица 12.6).В результате расчетное количество моделей оказалось равно 32шт, т.к. потребовалось взять 1 модельное дерево из ступени толщины 52см. При этом из-за ошибок при отборе в ступени толщины 32см взято 5 деревьев вместо 6, а в ступени 36см отобрано 6 деревьев вместо 5. Такая ошибка не считается существенной и можно приступать к рубке и обмеру отобранных моделей.
Схема дальнейшей обработки материала показана в таблице 12.7.
При этом имеем в виду, что площадь пробы равна 0,8га. В графах 3-9 таблицы 12.7 приведены усредненные величины для модельного дерева, полученные путем суммирования соответствующих запасов и деления на число моделей. Например, для ступени толщины 40 см по крупной деловой древесине по каждой модели получены следующие величины: первая модель – 1,15м3; вторая – 1,0м3; третья – 1,12м3. Общий запас крупной деловой древесины для трёх моделей равен 3,27м3. Среднее значение для одной модели составит 3,27м3/3=1,09м3.
Таким образом, сделав сортиментацию в спелом сосновом древостое I разряда высот, мы установим, что на 1 гектаре можем заготовить 132м3 крупной деловой древесины, 110м3 средней, 14м3мелкой, 6м3 дров. Отходы составят 33м3, а всего запас на 1га будет равен 295м3.При расчетах надо иметь в виду, что запас на 1га, определяемый в производственных условиях, целесообразно округлить до целых кубометров.
Полученные результаты достаточно точны. Изменчивость крупной, средней и мелкой древесины у нас не выходит за пределы 10-12%. В итоге точность будет равна . Для дров эта величина составит около 5%, а для общего запаса 1,5%.
Таким образом, сделав сортиментацию в спелом сосновом древостое I разряда высот, мы установим, что на 1 гектаре можем заготовить 132м3 крупной деловой древесины, 110м3 средней, 14м3мелкой, 6м3 дров. Отходы составят 33м3, а всего запас на 1га будет равен 295м3.При расчетах надо иметь в виду, что запас на 1га, определяемый в производственных условиях, целесообразно округлить до целых кубометров.
Полученные результаты достаточно точны. Изменчивость крупной, средней и мелкой древесины у нас не выходит за пределы 10-12%. В итоге точность будет равна . Для дров эта величина составит около 5%, а для общего запаса 1,5%.
Таблица 12.7 Расчет выхода лесохозяйственных сортиментов на 1га по модельным деревьям
| Ступень толщи ны, см | Число стволов шт | Средний объём модельного дерева: (числитель) и запас на пробе (м3), знаменатель | |||||||
| крупная | средняя | мелкая | Итого деловой | дрова | ликвид | отходы | всего | ||
| - | - | 0,08 0,48 | 0,08 0,48 | 0,01 0,06 | 0,09 0,54 | 0,01 0,06 | 0,10 0,60 | ||
| - | 0,09 1,35 | 0,08 1,20 | 0,17 2,55 | 0,01 0,15 | 0,18 2,70 | 0,02 2,30 | 0,20 3,00 | ||
| - | 0,17 4,08 | 0,10 2,40 | 0,27 6,48 | 0,02 0,48 | 0,29 6,96 | 0,04 0,96 | 0,33 7,92 | ||
| - | 0,41 12,30 | 0,08 2,40 | 0,49 14,70 | 0,01 0,30 | 0,50 15,00 | 0,05 1,50 | 0,55 16,50 | ||
| - | 0,61 23,18 | 0,03 1,14 | 0,64 24,32 | 0,02 0,76 | 0,66 25,08 | 0,09 3,42 | 0,75 28,50 | ||
| 0,40 18,40 | 0,46 21,16 | 0,03 1,38 | 0,89 40,94 | 0,02 0,92 | 0,91 41,86 | 0,11 5,06 | 1,02 46,92 | ||
| 0,78 30,42 | 0,30 11,70 | 0,05 1,95 | 1,13 44,07 | 0,02 0,78 | 1,15 44,85 | 0,17 6,63 | 1,32 51,48 | ||
| 1,09 22,89 | 0,36 7,56 | 0,01 0,21 | 1,46 30,66 | 0,03 0,63 | 1,49 31,29 | 0,18 3,78 | 1,67 35,07 | ||
| 1,20 13,20 | 0,44 4,84 | 0,01 0,11 | 1,65 18,15 | 0,04 0,44 | 1,69 18,59 | 0,22 2,42 | 1,91 21,01 | ||
| 1,96 13,72 | 0,22 2,54 | - | 2,18 15,26 | 0,06 0,42 | 2,24 15,68 | 0,26 1,82 | 2,50 17,50 | ||
| 2,20 6,60 | 0,18 0,54 | - | 2,38 7,14 | 0,06 0,18 | 2,44 7,32 | 0,30 0,90 | 2,74 8,22 | ||
| итого | 7,63 105,23 | 3,24 88,25 | 0,47 11,27 | 11,34 204,75 | 0,30 5,12 | 11,64 209,87 | 1,45 26,85 | 13,09 236,72 | |
| На 1 га | 131,5 | 110,3 | 14,1 | 255,9 | 6,4 | 262,3 | 33,6 | 295,9 |
Таким образом, мы можем считать, что определение выхода сортиментов описанным способом, хотя и трудоемко за счет большого объема полевых работ, но обеспечивает высокую точность.
Ранее в СССР, а сейчас в России в многолесных районах иногда практикуется взятие моделей по классам толщины, объединяя в одну группу несколько ступеней толщины. Н.П. Анучин в своем учебнике подробно описывает взятие моделей по классам толщины. Для условий Беларуси точность такого учета недостаточная, и у нас этот способ не рекомендуется.
В ряде случаев проводится случайный отбор модельных деревьев без выделения типических групп (ступеней толщины). В этом случае эти деревья называют учетными. В принципе, при большом числе учетных деревьев здесь могут быть получены удовлетворительные результаты. Но в этом случае всегда есть опасность, что наиболее толстые деревья окажутся не учтенными. Применяя способ учетных деревьев, необходимо убедиться, что в учет попали наиболее толстые стволы. Если этого не произошло, то следует количество учетных деревьев увеличить за счет толстомерных стволов. В целом предпочтительнее использовать для целей сортиментации модельные, а не учетные деревья.
Описанный метод имеет следующие преимущества.
1) По своей теоретической основе является одним из видов выборочного метода, сочетая в себе преимущества типического и случайного, где выделяют типические группы (ступени толщины), а внутри их осуществляют случайный отбор.
2) Модельные деревья берут по четко выделенным типическим группам (ступеням толщины); число моделей устанавливают по степени варьирования основного признака, который обусловливает выход сортиментов; при этих условиях метод обеспечивает заранее заданную точность результатов.
3) Метод находит применение при учете товарности более ценных древостоев со сложной сортиментной структурой, при проведении научных исследований по установлению товарности древостоев.
В производственных условиях этот метод может применяться при отсутствии сортиментных и товарных таблиц. В этом случае он отражает влияние местного характера фаутности на выход сортиментов, особенно в отношении перестойных древостоев со скрытыми фаутами, а также при осуществлении контроля товарности древостоев, проведенного другими способами.
Если не изучено варьирование выходов сортиментов в зависимости от различных качественных признаков древесных стволов (внешние и внутренние пороки) то, число моделей часто берут по примерным соображениям на основе литературных данных.