К технике проведения полевых работ

При полевых работах стоит цель получить полную и достоверную (объективную) информацию об изучаемом объекте. Поэтому следует самым тщательным образом выполнить весь комплекс запланированных работ, в том числе связанный с измерениями. Получаемый цифровой материал должен соответствовать принятой точности. Запись производят в заранее подготовленные бланки. Цифры должны записываться четко, без труда читаться другими людьми.

Пробные площади закладываются в соответствии с ОСТ 56-69-83 «Пробные площади лесоустроительные. Метод закладки». Площадь должна быть однородной по возрасту, составу, полноте, типу леса и классу бонитета. При наличии в пробе деревьев-«волков» последние не учитываются при определении среднего диаметра, высоты, полноты и запаса.Запас на пробной площади можно определить, используя таблицы объемов стволов, видовых высот и др. Целесообразнее, однако, его определять по срубленным модельным или учетным деревьям. Так как модельное дерево является средним в древостое (в ступени толщины или в классе, образованном с равным числом деревьев или сумм площадей сечений), оно может быть подобрано только после перечета деревьев на пробной площади и вычисления средних значений по диаметру и высоте. Отбор же учетных деревьев ведется непосредственно при перечете деревьев. Отмечается каждое 5-е, 10-е, 15-е или 20-е дерево в ступени толщины в зависимости от требуемой точности получения запаса и сортиментов. У срубленного модельного или учетного дерева измеряются (при обработке на ЭВМ): высота Н, диаметры в коре, толщина коры и приросты по диаметру на 0, 1, 3 м, 0, 05, 1/4, 1/2, 3/4 Н. Для исследования фитомассы ствола и кроны дерева рекомендуется минимально выпиливать диски на 0, 2, 0, 5 и 0, 8 Н, а модельные ветви брать из нижней, средней и верхней частей общей длины кроны (Усольцев, Залесов, 2005).

В натуре опытные участки закрепляются соответствующими знаками и подписями, составляется схематический чертеж с «привязкой». Постоянные пробные площади наносятся на планшеты и передаются по акту лесничеству, чтобы в будущем они не попали под сплошную или выборочную рубку. Надписи на столбах по границам пробной площади, а также нумерацию деревьев на постоянных пробных площадях выполняют черной масляной краской по трафарету.

На сравниваемых делянках или участках необходимо соблюдать принцип одновремен-ности. Например, если провести подсочку карр на двух сравниваемых участках с разницей во времени 1-2 недели, то достоверность полученных данных не будет обеспечена, так как вмешается фактор температуры воздуха, а возможно, и осадков. Принцип одновременнос-ти соблюдается при работе с внесением удобрений, гербицидов, микроэлементов и др., а также с нормами высева семян, соблюдением правил агротехники.

У отдельного дерева объектами изучения могут быть высота, высота ствола до наибольшей ширины кроны, высота окончания кроны, диаметр ствола на 1, 3 м, 1/4, 1/2, 3/4 Н, приросты по высоте и диаметру, диаметр и длина кроны, возраст, коэффициенты и классы формы ствола, видовые числа, объем дерева, ствола или его частей, объем коры, средний и текущий приросты по диаметру, высоте и объему, фитомасса и ее фракционный состав (корни, древесина, кора, сучья, хвоя или листва).

У древостоев определяют возраст, состав, среднюю высоту, средний диаметр, сумму площадей сечений, полноту, количество деревьев, запас, средний и текущий приросты по запасу, отпад, общую производительность, класс бонитета, тип леса, а в приспевающих, спелых и перестойных еще и класс товарности.

При изучении хода роста очень важно установить принадлежность пробных площадей к одному естественному ряду. Для этого к известным методам (проверка средних диаметров и высот древостоев, а также коэффициентов формы стволов) следует добавить построение графика хода роста в высоту одного-двух деревьев, взятых в качестве учетных из наибольшей ступени толщины наиболее старой пробной площади. Деревья по диаметру и высоте с рангами 90 и выше, как известно, не переходят с возрастом в более низшие. Поэтому кривая хода роста по высоте таких деревьев будет служить кривой «гид» (доминантной высотой), от которой средняя высота древостоев будет меньше примерно на 15-20 % (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Кривая «гид» высоты дерева с рангом 90 и более

из пробной площади старшего возраста

Таким образом, закладку пробных площадей нужно начинать с наиболее старой по возрасту, убедившись, что она принадлежит к исследуемому типу леса. Рубка одного-двух деревьев из числа самых толстых наиболее старого насаждения хотя и сопряжена с определенными трудностями, зато ее выполнение гарантирует качество исходного материала. У исследователя появляется твердая уверенность при закладке остальных пробных площадей. Средняя высота всех последующих площадей (определенная до их полной закладки) отмечается на графике высот с нанесенной кривой «гид», и сразу становится ясно, принадлежит ли она к данному естественному ряду.

На постоянных пробных площадях отметку 1, 3 м целесообразно отмечать не краской (исчезает через несколько лет), а с помощью хака, используемого при подсочке леса. Картирование деревьев легче выполнять с использованием лазерного дальномера и буссоли.

Для измерения диаметров ствола и приростов по диаметру на разной высоте у срубленных модельных или учетных деревьев делают высечки топором (глубиной до 1-2 см в древесину, шириной 3- 4 см) через 1 или 2 м. При этом один удар топором наносят перпендикулярно длине ствола, а второй – примерно под углом 45º. На высечке по стороне, перпендикулярной стволу, измеряют с помощью миллиметровой бумаги или измерительной лупы толщину коры и прирост по диаметру за 5 или 10 лет.

При изучении прироста по объему у растущих деревьев керны берутся возрастным или приростным буравом. Прирост по диаметру у керна лучше всего измерять с помощью дендрографа (Нагимов и др., 2003) или измерительной лупы десятикратного и более увеличения.

Запас на пробной площади, как известно, можно определить различными способами: с использованием таблиц объемов стволов, по учетным или модельным деревьям и др. При этом выравнивание объемов стволов по ступеням толщины производят с использованием прямолинейной или криволинейной зависимости (по оси абсцисс отмечают суммы площадей сечений или диаметры стволов на высоте 1, 3 м). Начинающему исследователю желательно освоить метод с использованием скользящего диаметра (Смолоногов, 2001). Он вычисляется у дерева по формуле

d_c= ,

где d_c– скользящий диаметр, см;

V –объем ствола, см³ (вычисляется по 2- или 1-метровым отрезкам);

h – высота ствола, см.

Показатель скользящего диаметра позволяет при высокой точности определения запаса обойтись 4-5 учетными деревьями. Его также можно использовать при определении текущего прироста по запасу на пробных площадях за п лет с минимизацией полевых работ (Нагимов и др., 2006).

При изучении строения насаждений в лесной таксации используют ранги, редукционные числа и относительные ступени толщины. Ранг – это положение дерева в ряду распределения от самого тонкого (или низкого) до самого толстого (высокого). Первое дерево в такой «шеренге» буде занимать первый ранг, а последнее – сотый. Среднее дерево по диаметру, высоте, объему ствола, сумме площадей сечений, коэффициенту формы ствола q₂и видовому числу занимает положение от 55 до 60 %. Редукционное число представляет относительную величину дерева по отношению к среднему дереву. Например, редукционное число дерева с рангом 20 будет равно:

R₂₀ = ,

где R₂₀ – редукционное число дерев с двадцатым рангом;

d₂₀ – диаметр дерева с двадцатым рангом, см;

d_ср – диаметр среднего дерева, см.

Графическое изображение распределения числа деревьев по ступеням толщины выражается кривой, в спелых насаждениях близкой к кривой нормального распределения. Эта кривая показывает, что наибольшее число стволов сосредоточено в центральных ступенях, близких к среднему диаметру, и уменьшается к крайним ступеням – тонким и толстым. Если принять средний диаметр за единицу, крайние ступени толщины будут для спелых древостоев примерно 0, 4 (тонкие) и 1, 7 (наиболее толстые).

В молодняках (1 и 2 классы возраста) кривые распределения числа стволов по ступеням толщины, как и по другим показателям, не отражают закон нормального распределения, а выглядят асимметричными кривыми. Поэтому при исследовании в молодняках кривую целесообразно разделить на левую и правую части (А и Б) и изучать их по частям и в целом. Методика такого исследования подробно изложена К.К. Высоцким (1962).

При изучении молодняков также можно рекомендовать использование показателей Н/Д_{1, 3}, Д_{1, 3}²Н, иF_ист. Первые два используются чаще при исследовании скорости роста (например, при отборе быстрорастущих саженцев, сравнительной оценке роста лесных культур, сравнении типов леса), а истинное видовое числоF_истпозволяет анализировать полнодревесность маломерных стволов, в том числе высотой менее 1, 3 м (диаметр стволика измеряется на 0, 1Н).

При изучении рубок ухода постоянные пробные площади должны состоять не менее чем из трех секций: контрольной (без рубок) и двух опытных с разным процентом выборки деревьев. Площади секций должны быть не менее 0, 25 га (чтобы к концу опыта на самой изреженной секции осталось не менее 150 деревьев).

Оценку качества рубок ухода нужно производить по ОСТ 56-97-93 «Рубки ухода за лесом. Оценка качества». Наиболее частыми методическими погрешностями при закладке пробных площадей на рубки ухода являются:

1) неточное определение площадей секций, приводящее к искажению таксационной характеристики при переводе на 1 га;

2) значительная разница в таксационных характеристиках секций (допустимое отклонение по числу деревьев – 20-25 %, запасу – 10-15 %, средней высоте –15-20 %, составу – 1-2 единицы);

3) малый размер площадей секций.

На постоянных пробных площадях, закладываемых на рубки ухода, таксационные показатели желательно обновлять один раз в 5 лет. Первые итоги опытных рубок ухода обычно подводят через 10 лет. Чем больше срок наблюдения, тем достовернее получаемые результаты.

При исследовании лесных культур необходимо учитывать фазы развития. Первые 2-3 года после посева или посадки лесных культур относятся к фазе приживания. В ней происходит наиболее интенсивно отпад растений. Состояние лесных культур чаще оценивают в этом возрасте по густоте и приживаемости. Густота определяется фактическим числом посевных или посадочных мест на 1 га. Приживаемость выражается в процентах сохранившихся экземпляров. Учет приживаемости лесных культур выполняют чаще в конце второго и третьего вегетационного периода. При учете в конце первого периода результат бывает ненадежным из-за большого количества сомнительных экземпляров.

Следующая фаза – предшествующая смыканию лесных культур. К ней относят культуры в возрасте 3-10 лет (быстрорастущих лиственных пород – 3-5 лет). В этой фазе определяют сохранность (в процентах) как отношение числа жизнеспособных особей к фактическому числу посевных или посадочных мест.

В конце этой фазы лесные культуры обычно переводят в покрытую лесом площадь.

Фаза формирования древостоя составляет 10-20 лет (для быстрорастущих лиственных пород – 6-10). В этот период происходит усиленный рост в высоту и начало дифференциации деревьев по классам роста Крафта.

В следующей фазе – жердняка (20-40 лет, а для быстрорастущих лиственных пород – 11-20) – деревья испытывают большую потребность во влаге и питательных веществах, происходит «борьба» за существование. В этой фазе большую роль выполняют рубки ухода.

Высоту лесных культур до 5 м измеряют обычно с точностью ±1 см, свыше 5 м – ±1 дм. Диаметр стволика высотой до 3 м измеряют обычно на высоте 5-10 см от поверхности почвы, а при высоте более 3 м – на высоте 1, 3 м («высота груди»). Маленькие диаметры стволиков измеряют штангенциркулем с точностью ±1 мм, более толстых – штангенциркулем большего размера или мерной вилкой с точностью ±0, 5-1 см или до ступени толщины.

Возраст у лесных культур различают календарный и биологический. Календарный возраст равен числу лет после посадки или посева, а биологический - считается от момента появления всхода, т. е. последний всегда больше.

Для получения сомкнутости крон деревьев в рядах и междурядьях измеряют диаметры крон и вычисляют площадь их проекций по формуле

S = 0, 785 ab,

где S – площадь проекции кроны, дм²;

а – диаметр кроны вдоль ряда, дм;

b – диаметр кроны поперек ряда, дм.

В лесных полосах вдоль железных и автомобильных дорог определяют не только горизонтальную, но и вертикальную сомкнутость древостоев.

Для определения объема кроны дерева можно использовать формулу

V = 2/3 (Д + L)²,

где, Д – средний диаметр кроны, м;

L – длина кроны, м.

Рекреационные леса (предназначены в основном для отдыха населения) занимают значительное место в научных исследованиях. К таким лесам относят насаждения вокруг городов, населенных пунктов и курортов, национальных парков и лесопарков и др. Еще бó льшую рекреационную нагрузку испытывают внутригородские лесные насаждения парков, садов, дендрариев, скверов, ботанических садов, уличных рядовых и одиночных посадок деревьев.

При исследовании рекреации на насаждения или отдельные деревья применяется множество специальных методик. При описании насаждений дополнительно к таксационным показателям определяются еще и ландшафтные: тип ландшафта, стадия рекреационной дигрессии, класс эстетической ценности, санитарное состояние, проходимость и просматриваемость участка. Кроме того, отмечаются и описываются видовые точки. Изучается влияние рекреации на древостой, подрост, подлесок, травяной покров, мхи и лишайники, на почву, ее уплотнение и изменение механического состава. Наиболее сложным остается изучения влияния рекреации на древостой. Выделено от 3 до 7 (в большинстве 5) стадий рекреационной дигрессии (Бурова, Феклистов, 2007). Каждая стадия характеризуется состоянием деревьев, степенью механических повреждений и обнажения корней; количеством и состоянием подроста и подлеска; изменением видового состава травяного покрова (сокращением числа видов, характерных для естественных лесов, и увеличением числа лесостепных и степных видов); уплотнением верхних слоев почвы, изменением механического ее состава. Кроме того, в деградирующем насаждении увеличивается процент площади, подвергшейся вытаптыванию.

Рекреация оказывает существенное влияние на древостой: уменьшаются приросты по диаметру, высоте, запасу, абсолютная полнота, число деревьев. Происходит не только изреживание древостоя из-за увеличенного отпада, но и усиливаются ажурность крон деревьев и их суховершинность, изменение цвета и отмирание хвои. Бонитет древостоя 5-й стадии рекреационной дигрессии в большинстве случаев на два класса ниже древостоя 1-й стадии.

При закладке пробных площадей на исследование стадий рекреационной дигрессии наибольшую сложность для исследователя будет представлять «точковка» деревьев по категориям их санитарного состояния (всего 6), особенно в трех из них: ослабленные, сильно ослабленные и усыхающие. Для этого перед началом работ желательно пройти специальную тренировку с привлечением опытных специалистов по правильному определению категории санитарного состояния деревьев.