Древостой элемента леса характеризуется следующими таксационными показателями: происхождением, возрастом, приростом, средним диаметром и высотой, суммой площадей сечений и относительной полнотой, запасом и его сортиментной структурой, классом товарности. В лабораторной работе определяются все перечисленные признаки за исключением происхождения и прироста элемента леса.
Происхождение элемента леса (естественное, искусственное, семенное, порослевое) устанавливается в натуре, учитывается при выделении и выборе насаждения для закладки пробных площадей, используется для определения класса бонитета и анализа полученных данных, однако в сводной ведомости таксации насаждения не отмечается.
Для каждого элемента леса необходимо определить следующие таксационные показатели:
- средний возраст, лет;
- средний диаметр, см;
- среднюю высоту, м;
- сумму площадей сечений, м2;
- запас, м3;
- класс товарности.
Средний возраст элемента леса определяется как среднеарифметическое из значений возраста, установленного путем подсчета годичных слоев на пнях спиленных учетных или модельных деревьев. Возрасты учетных деревьев основного элемента леса приведены в табл. 3.2 работы, а возрасты модельных деревьев второстепенных элементов леса – в табл. 3.1. Следует иметь в виду, что средний возраст как среднее арифметическое из возрастов срубленных деревьев точнее определяется выбором их по способу пропорционально-ступенчатого представительства. При сравнительно небольшом количестве моделей его следует определять, как среднее арифметическое из возрастов деревьев, представляющих наиболее населенные ступени толщины.
|
|
По моделям, взятым по ступням толщины, средний возраст древостоя элемента леса точнее определяется как средневзвешенный через суммы площадей сечений деревьев ступеней толщины:
(45)
Расчет сумм площадей сечений деревьев по ступеням толщины приведен ниже при вычислении средних диаметров.
В нашем случае средний возраст преобладающей породы определяется как среднее арифметическое значение показателей возраста учетных деревьев из табл. 3.2.
В случае получения значения с десятичными знаками оно округляется до целого. Значение среднего возраста можно записать под табл. 3.2.
По данным перечетной ведомости (табл. 3.1) определяют средний возраст для составляющих элементов леса. Средний возраст составляющих древесных пород определяют, как среднее арифметическое значение возрастов, измеренных для центральных ступеней толщины. В случае получения значения с десятичными знаками оно округляется до целого по стандартным правилам математики. Значения среднего возраста составляющих элементов леса можно записать под табл. 3.1.
Средний диаметр элемента леса определяется среднеквадратическим путем или через среднюю площадь сечения. Для определения среднего диаметра необходимо произвести следующие вспомогательные вычисления.
В незаполненную строку в шапке табл. 3.3 необходимо переписать значения ступеней толщины из перечетной ведомости (табл. 3.1) и соответствующие им площади поперечного сечения в м2, которые можно найти по формуле (2) или из нормативно-справочных материалов [10, стр.17, табл. 1.1].
Для каждой породы в строку с обозначением n необходимо из перечетной ведомости (табл. 3.1) переписать число деревьев, а в строку с обозначением g записать сумму площадей сечений для каждой ступени толщины, полученную перемножением площади поперечного сечения одного дерева данной ступени толщины (записана в шапке табл. 3.3 в скобках) на число деревьев в данной ступени.
|
|
Для определения числа деревьев на пробе необходимо сложить количество деревьев во всех ступенях толщины для каждой породы, т.е. строку с обозначением n для данной породы. Найти число деревьев на 1 га можно с помощью формулы (44). Аналогично находим сумму площадей сечений на пробе и на 1 га.
Разделив сумму площадей сечений на пробе на число деревьев пробы, находим площадь сечения среднего дерева g и записываем табл. 3.3.
По площади сечения среднего дерева определяют средний диаметр по нормативно-справочным материалам [10, стр.17, табл. 1.1] или по формуле:
(46)
Записываем значение среднего диаметра для каждой из пород в табл. 3.3.
Для определения средней высоты преобладающей породы необходимо построить кривую высот.
Для преобладающей породы в журнале курсовой работы на рис. 3.1 или на миллиметровой бумаге по оси абсцисс необходимо отложить диаметры учетных деревьев из табл. 3.2, а по оси ординат их высоты.
Масштаб на графике желательно использовать следующий: по горизонтали 1:2 (в 1 см графика 2 см диаметра), по вертикали – 1:200 (в 1 см 2 м высоты). Нанесенные точки выравниваются графически параболической кривой так, чтобы количество точек над и под выровненной кривой было примерно одинаково. Затем до пересечения с выровненной кривой восстанавливается перпендикуляр от значения среднего диаметра, найденного на оси абсцисс, и по длине перпендикуляра в масштабе оси ординат определяется значение средней высоты.
|
|
Пример построения кривой высот приведен на рис. 4 пособия.
Рис 4. Построение кривых высот
Аналогично определяют среднюю высоту для каждой из второстепенных пород. Точки наносят на график высот, используя данные перечетной ведомости (табл. 3.1). При этом на оси абсцисс откладывают ступени толщины, а по оси ординат их средние высоты. Нанесенные точки выравниваются с учетом кривой преобладающего элемента леса (кривые разных пород чаще всего проходят параллельно друг другу). Средняя высота определяется аналогично по выровненной кривой в зависимости от среднего диаметра каждой из пород.
Запас основного элемента леса необходимо вычислить разными способами:
Определение запаса по кривой объемов стволов. Способы определения запаса древостоя элемента леса по кривой и прямой объемов основаны на устойчивой связи объемов деревьев с их диаметрами и площадями сечений на высоте груди.
Для определения запаса основного элемента леса на рис. 3.2 журнала или на миллиметровой бумаге строится следующий график: по оси абсцисс наносятся значения диаметров учетных деревьев в масштабе, например, 1:2, т.е. цена деления в 2 см. При этом на оси должны быть хорошо видны значения минимальной и максимальной ступени толщины из перечетной ведомости (табл. 3.1), в которых присутствуют деревья основного элемента леса. На оси ординат откладывают значения объемов учетных деревьев из табл. 3.2 (например, как на рис. 5 пособия с ценой деления 0,1 м3). Нанесенные точки соединяются между собой последовательно прямыми отрезками, затем ломаная линия выравнивается по вогнутой кривой. Одним из условий правильного ее проведения является равенство сумм площадей фигур над и под выравнивающей линией.
Рис 5. Построение кривой объемов
В первый и третий столбец табл. 3.4 заносят из табл. 3.1 соответственно данные о ступенях толщины основного элемента леса и количестве деревьев всего в каждой ступени. С графика по ступеням толщины «снимают» значения объема одного ствола для каждой ступени толщины и записывают в четвертый столбец табл. 3.4. Перемножением объема одного ствола на число стволов в ступени толщины получают запас для каждой ступени толщины, сложением которых получаем запас в целом на пробной площади. Запас на 1 га находим с помощью формулы (44). Запас на 1 га округляется до целого значения.
Определение запаса по прямой объемов стволов. Во второй столбец табл. 3.4 записывают площади поперечного сечения в м2 для каждой ступени толщины, указанных в первом столбце этой таблицы, с использованием нормативно-справочных материалов [10, стр.17, табл. 1.1].
Далее строим на рис. 3.3 журнала или на миллиметровой бумаге график, аналогично предыдущему. Отличие заключается в том, что по оси абсцисс откладываются площади сечений (а не диаметры) учетных деревьев из таблицы 3.2 (в 1 см – 0,01 см2) и выравнивание выполняется прямой линией.
У тонкомерных ступеней (8 и 12 см) точки, соответствующие объемам, обычно располагаются не по прямой, а по некоторой кривой. Поэтому для получения более точных результатов рекомендуется прямую объемов в этой части перевести в кривую.
Рис 6. Построение прямой объемов
С выровненной прямой необходимо «снять» значения объемов стволов по площади сечения для соответствующей ступени толщины: ступень 8 см - 0,0050 м2; 12 см – 0,0113 м2 и т.д. и записать в пятый столбец табл. 3.4. Перемножением объема одного ствола в ступени на число стволов получаем запасы в ступенях толщины, сложением которых находим запас в целом на пробной площади, а затем по формуле (44) запас на 1 га.
Определение запаса по учетным деревьям. Наиболее точный способ определения запаса для основного элемента леса по учетным деревьям:
(47)
где 
– сумма площадей сечений учетных деревьев, м2;
– сумма объемов учетных деревьев, м3;
– сумма площадей сечений всех деревьев элемента леса на 1 га, м2.
Суммы объемов и площадей сечений учетных деревьев берутся из табл. 3.2, а – из табл. 3.3. Расчет производится в соответствующем месте журнала под табл. 3.5.
По имеющимся данным запас вычислить несложно, однако, чтобы получить исходные материалы, нужно выполнить весьма трудоемкую работу по отбору, рубке, обмеру и обработке учетных деревьев.
Определение запаса по средней модели. Наиболее простым, но менее точным способом определения запаса древостоя основного элемента леса, является способ средней модели. По своему названию этот способ предполагает определение запаса элемента леса по объему одного дерева, которое является средним для древостоя, однако для более правильного определения фактической средней формы деревьев подбирают не одно, а минимум три дерева, близкие по диаметру и высоте к установленным средним диаметру и высоте элемента леса. В этом случае запас находят по следующей формуле:
(48)
где 
– сумма площадей сечений средних модельных деревьев, м2;
– сумма объемов средних модельных деревьев, м3;
– сумма площадей сечения всех деревьев элемента леса на 1 га, м2.
В задании средние модели подбираются из числа учетных деревьев (табл. 3.2). Расчет производится в соответствующем месте журнала под табл. 3.5.
Запас для каждого элемента леса (основного и второстепенных) можно вычислить двумя способами:
Определение запаса по таблицам объемов стволов. В практике запас чаще всего устанавливается по объемным таблицам. Этим способом определяется запас каждого элемента леса. В настоящее время применяются различные объемные таблицы, которые составлены для крупных регионов. В данной работе рекомендуются местные таблицы по разрядам высот из нормативно-справочных материалов [10, стр.35-38, табл. 4.1-4.4]. Эти таблицы составлены для различных древесных пород. Входами в эти таблицы служат: древесная порода, средние диаметр и высота, по которым устанавливается разряд высот. Техника определения разрядов высот по этим таблицам выглядит следующим образом: по среднему диаметру элемента леса, округленному до ступени толщины, находят разряд высот, в котором значение высоты наиболее близко к средней высоте элемента леса.
Для установленного разряда высот из объемных таблиц в табл. 3.5 выписываются объемы одного ствола каждой ступени толщины. Рядом с объемами указывается отдельно количество деловых и дровяных стволов по ступеням толщины. Полуделовые стволы перед этим разделяются в ступенях поровну между деловыми и дровяными. Если в ступени нечетное число полуделовых стволов, то большее количество относится к категории деловых. Количество деловых, полуделовых и дровяных стволов берется из перечетной ведомости табл. 3.1.
Путем последовательного перемножения табличных объемов одного ствола на число деловых и дровяных стволов ступени толщины определяется запас стволов этих категорий в ступени и их суммированием общий запас ступени. При подведении итогов получаются запасы древостоев по категориям качества и общий на пробе, которые перечисляются на 1 га по формуле (44) и записываются ниже.
Определение запаса по среднему видовому числу. Этот способ определения запаса называется способом средних видовых чисел. Его преимущество в том, что он позволяет определять запас с достаточной точностью без рубки модельных или учетных деревьев.
Запас для каждого элемента леса можно посчитать по формуле:
(49)
где 
– видовая высота древостоя;
– сумма площадей сечения всех деревьев элемента леса на 1 га, м2.
Видовая высота находится в прямой зависимости от высоты. На основе этой связи составлены стандартные таблицы видовых высот по породам. Для равнинных условий Урала следует воспользоваться таблицей из нормативно-справочных материалов [10, стр.120, табл. 11.2]. По средней высоте древостоя соответствующей породы (с округлением до 1 м) в этих таблицах находят видовую высоту (HF). Умножением ее на сумму площадей сечения на 1 га из табл. 3.3 находят запас.
После окончания расчетов по всем способам определения запаса элемента леса необходимо произвести оценку точности этих методов в табл. 3.6.
Сравнение запаса основного элемента леса (на 1 га), определенного разными способами, производится в следующем порядке.
При оценке точности различных способов определения запаса результат вычислений по учетным деревьям принимается за условно-точный для основного элемента леса. Запасы на 1 га, вычисленные по другим методам, записываются в колонку (1) в м3. В колонке (2) необходимо рассчитать отклонение значения каждого из методов от условно-точного по формуле (19).
Для второстепенных пород за условно-точный принимается запас, определенный по таблицам объемов стволов (табл. 3.5), а за неточный – по видовой высоте.
По результатам выполнения заполнения табл. 3.6 студенты должны сформулировать вывод о наиболее и наименее точном способе определения запаса для основного элемента леса по сравнению с выбранным условно-точным способом по учетным деревьям.